裝配式橋梁墩柱快速化成型工藝與施工組織分析

摘要 白玉河裝配式大橋是山西省黎城至霍州高速公路全線唯一一座裝配式設計橋梁，也是山西省交通建設領域的首次創新。文章介紹了柱、墩預制臺座，柱、墩鋼筋綁扎胎架及定位架，灌漿套筒以及柱、墩預制的工藝，總結歸納了對施工實踐具有推廣價值的技術、工藝和工法，旨在發揮標準、規范的技術引領和技術支撐作用，形成具有區域特色的工藝標準。

關鍵詞 預制；墩柱；施工組織

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）08-0101-03

0 引言

山西省黎城至霍州高速公路白玉河1號裝配式大橋在施工過程中將科技創新作為指導理念進行了預制墩柱快速化成型工藝的應用。“預制裝配式橋梁關鍵施工技術”通過對預制裝配式橋梁各組成部分的力學特性、預制方法、質量控制方法、拼接施工方法及智慧化管理方法等進行研發優化，以解決工程建設中的技術難題。

1 裝配式橋梁工程情況分析

白玉河裝配式大橋全長577.0 m，中心樁號為K70+180，蓋梁采用單片整體式預制。全橋預制裝配率達95.0%。全橋共預制C40橋墩混凝土72根，單根立柱最小高度7.85 m，最大高度14.95 m，最小重量39.0 t，最大重量88.0 t，C40預制蓋梁混凝土36個，蓋梁長11.8 m，寬2.2 m，高1.6 m，重103.0 t[1-3]。

2 白玉河裝配式大橋預制墩柱快速化成型工藝

2.1 柱、墩預制臺座

（1）作為立柱澆筑基座，根據柱、墩設計尺寸專項設計專用臺座在柱、墩預制區，臺座含下底座和臺座基礎。

（2）用H200×200型鋼加工為下底座，在H型鋼翼緣上開螺栓孔（下底座加工完后），為提高承載能力，對H型鋼進行加強用鋼板作為加勁板。為確保后續施工中下底座能夠與立柱底模板順利連接固定，立柱底模螺栓孔與孔位要一致。

（3）為提高臺座的利用率，將臺座設置成共用臺座時要依據立柱尺寸型號、數量，柱、墩模板底座螺栓孔要與共用臺座的H型鋼翼緣開孔相匹配。

（4）柱、墩混凝土澆筑采用豎立姿態方式進行，基礎預埋鋼板與下底座要焊接固定，因為下底座的水平度為關鍵控制點。

2.2 白玉河1號裝配式大橋柱、墩鋼筋綁扎胎架及定位架

（1）為滿足施工需要，結合柱、墩主體設計結構文件專項設計柱、墩鋼筋籠的綁扎加工胎架方案。對鋼筋籠的綁扎精度以及柱、墩鋼筋籠的間距與平面位置要求很高。

（2）設置制作承臺預埋的柱、墩連接鋼筋定位架及柱、墩鋼筋籠端頭以確保柱、墩安裝過程中與承臺、柱、墩、蓋梁順利對接，提高了安裝施工效率。

2.3 白玉河1號裝配式大橋灌漿套筒

（1）作為柱、墩主筋連接構件全灌漿套筒材質為高強球墨鑄鐵材質設在預制柱、墩內，一端與另一節段鋼筋連接，而另一端與柱、墩預制端連接。

（2）φ32全灌漿套筒內徑55.0 mm，套筒上端為出漿口，套筒下端設止漿墊， 端部與壓漿口凈距為45.0 mm。

2.4 白玉河裝配式大橋柱、墩預制

柱、墩拆模后進行灑水養生且柱、墩養護達到強度要求后方能吊運至柱、墩存放區。尺寸小的細部需用細石混凝土灌封。細石混凝土級配見表1。

3 白玉河裝配式大橋的施工組織

3.1 工程任務

大橋墩柱最小高度7.85 m，重量約40.0 t，最大高度14.95 m，重量約90.0 t，蓋梁高度1.60 m，重量約103.0 t，全橋預制裝配率達90.0%。該項目橋梁工程墩高跨大是制約性工程。

3.2 實施方案

白玉河1號大橋預制蓋梁采用工廠預制、現場拼裝的施工工藝，具有工期短、風險低、節能環保、交通干擾小等特點。此次吊裝的部位為16號預制蓋梁。預制蓋梁結構尺寸長11.80 m，寬2.20 m，高1.60 m，重103.0 t，采用350 t履帶吊車進行吊裝，吊裝精調完成后，通過預埋定位套筒分別與預制墩柱16-2號、16-3號墩進行注漿拼裝。詳細方案如下：

①基樁工程施工準備時間：2021年3月1日—2021年3月19日；基樁施工時間：2021年3月20日—2021年6月4日（含水磨鉆）。

②樁系梁工程施工時間：2021年4月19日—2021年6月8日。

③承臺工程施工時間：2021年4月23日—2021年6月24日。

④圓墩柱施工時間：2021年4月22日—2021年6月17日。

⑤橋梁方墩施工時間：2021年5月8日—2021年8月28日。

⑥柱系梁工程施工時間：2021年4月27日—2021年6月13日。

⑦蓋梁工程施工時間：2021年5月7日—2021年6月30日。

⑧0#塊施工時間：2021年8月6日—2021年10月12日（含預壓時間）；3#塊施工時間：2021年10月10日—2021年11月11日。

⑨現澆箱梁4—20#塊施工時間：2021年3月10日—2021年8月22日。

⑩T梁預制施工時間：2021年4月10日—2021年6月25日（含底座布置，中橋12片梁，大橋6片梁）。

梁板架設時間：2021年6月26日—2021年7月1日（中橋）；2021年7月21日—2021年7月23日（大橋）。

大橋剩余T梁施工時間：2021年7月2日—2021年8月30日（白玉河T梁橋面、中橋橋面及其他附屬工程）；2021年7月24日—2021年9月20日（白玉河大橋箱梁橋面及其他附屬工程）。

3.3 工程質量管控舉措與施工管理

3.3.1 工程質量管控舉措

一是通過開展專題培訓、進行知識競賽、崗前質量安全技術交底等多種形式，加強員工教育培訓和崗位能力考核，不斷強化全員質量意識，提升全員質量能力。二是大力弘揚工匠精神，推行班組“7S”管理，通過開辦農民工夜校，加強一線班組質量能力建設和素質提升，打造一批知識型、技能型、創新型班組，夯實質量管理最后“一公里”。三是對標行業一流企業和一流項目，持續推進品質工程的創建，堅持樣板引路，以分部、分項工程為單元，通過“施工前精心策劃、施工中動態管控、施工后總結驗收”，強化科研與設計、施工協同聯動，著力開展工程質量形勢評估、工程耐久性設計和保障技術、重點工序和隱蔽工程質量安全管控等技術研究，加強對先進、成熟、適用科技成果的推廣使用，杜絕、淘汰落后的工藝、設備、材料用于工程實體。

3.3.2 施工管理

黎霍高速公路項目管理模式全面革新，全力推廣“大標段作戰”“永臨結合”“固廢利用”“二次經營”“三集中管理”“扁平化管理”“班組化建設”“標準化建設”，全面開展項目策劃，優化施工組織模式，一批代表行業先進水平的制度、模式和經驗落地生根，樹立了山西省公路建設的樣板和標桿。經營管理理念全面轉變，強化“骨頭里榨油”理念，加強預算管理，壓降財務人工成本，壓縮非生產性支出，確保“開源”“節流”雙向把控。加強成本管控，按照新版《施工定額》，工序計價、定額消耗更加合理，引領山西省公路建設領域定額整體水平提高2.7%。建立山西省首個交通企業電子商城和招標采購平臺，集采比重達61%，總節資率達4.8%。落地國內首筆政策性基金9.67億元，通過充分市場化競爭降低融資成本，平均加權融資利率從5.98%降至4.08%，時點平均融資利率降至3.92%，年可節約財務成本13.85億元。使用多元支付工具119億元，節約直接支付財務成本2.49億元。建立資金池，提高資金效率，杜絕資金沉淀，年節約財務成本3億元。緊抓稅收優惠政策，強化稅務集中管控，累計實現留抵退稅40.52億元，年節約財務成本1.7億元。研發費用累計列支54.11億元，節約稅費5.24億元。加強資產負債管控，資產負債率從78.99%降至74.33%。

3.3.3 應用情況

黎霍高速公路通過裝配式橋梁墩柱快速化成型工藝，可為現場澆筑提供作業平臺，從而實現無模無支架施工，以大幅節約現場作業及占用施工場地的時間。針對運輸條件差和吊裝設備噸位限制以及山地城市地形起伏墩柱高差大的特點，墩柱分別采用了平臥分塊預制與立式整體預制的施工工藝，工程情況具體如下：

（1）橋梁圓墩柱：

1）工程數量：白玉河大橋5#、6#Ф1.8 m墩4個，其中5#墩32.00 m高，系梁以上16.00 m，系梁以下16.00 m；6#墩高18.00 m。中橋1#、2#Ф1.60 m墩4個，其中1#墩16.11 m高，柱系梁以下8.50 m，柱系梁以上7.61 m；

2#墩23.889 m高，上系梁以上7.589 m，上下系梁之間

8.50 m，下系梁以下7.80 m。

2）設備投入：同系梁共用。

3）模板配置：Ф1.6 m圓柱模套用于中橋，Ф1.8 m圓柱模36.00 m用于白玉河大橋。

（2）橋梁方墩柱：

1）工程數量：白玉河大橋1#、2#、3#、4#墩為高墩，其中1#、3#墩均為雙柱，單柱截面尺寸長寬為7.50 m

×2.50 m，高度為59.00 m；2#墩為變截面雙柱，長寬由11.00 m×4.50 m漸變為7.50 m×2.50 m，變截面高度

40.00 m，上面50 m高為7.50 m×2.50 m等截面，高度為90.00 m；4#墩為等截面單柱，長寬為5.00 m×3.00 m，高度為44.50 m。

2）設備投入：1#、2#、3#、4#墩施工時各配備一臺塔吊和施工電梯。4#高墩施工完成后，拆除塔吊和施工電梯1#、2#、3#墩塔吊和施工電梯，直至掛籃施工完成。

3）模板配置：1#墩配置7.00 m長×2.50 m寬×

4.50 m高一套。3#墩配置7.00 m長×2.50 m寬×6.75 m高二套；根據施工工期計劃7月上旬調一套7.00 m長×2.50 m寬模板至1#墩，減少了模板的配置。4#配置

5.00 m長×3.00 m寬×6.75 m高翻板模板一套；2#墩爬模施工，配置11.00 m長×4.50 m寬×4.50 m高兩套爬模模板。在40.00 m高時，模板作調節塊改為7.50 m長×2.50 m寬×4.50 m高。

（3）其他工程。該項目現澆橋集中于一工區段落內，計劃安排1家有經驗的施工隊伍施工。其中幸福坪大橋和幸福坪A線中橋位于該線路與省道330的平交口，均為曲線段，橋梁長度分別為110 m和90 m，橋梁總寬8.8～

8 m漸變，屬于內模式連續箱梁橋。兩橋橋址均處于跨越河谷部位，兩側山體陡峭，橋梁墩高處于3.31～18.5 m之間，最低點（第3跨）位于河道中，在進行支架基礎處理時，需要進行開挖換填砂礫或水穩，其余橋跨處于半山坡，支架需進行臺階式搭設，對基礎的處理同樣要求較高，需進行預壓觀測至穩定期才可施工鋼筋與混凝土工作。關家河2號橋屬于實體式現澆連續板橋，橋址處相對平緩，支架最高搭設3.3 m左右，基底部分處于原通村混凝土道路上，施工難度不大。以上三座橋梁均計劃采用滿堂式碗扣支架施工，主要需要進行基礎承載力驗算及加固處理與橫向抗傾覆措施的處理。

1）一工區：負責K0+000～K3+000段的路基橋隧工程施工，實際長度為4.23 km。主要施工任務包括：路基工程挖土方131 000 m3、挖石方17 400 m3、填方72 600 m3、

棄方79 900 m3；排水工程3 694.7 m3；防護工程7 003.2 m3；

涵洞工程有涵洞124.55 m/6道；橋梁工程5座包括混凝土4 241 m3（不含樁基混凝土），鋼筋1 340 t。隧道工程有胡村隧道725 m。預制梁場有預制T梁47片；預制空心板72片。

①K0+080鄂河中橋3～20 m裝配式預應力混凝土連續T梁。

②K4+181.5幸福坪大橋（15+4×20+15）m現澆鋼筋混凝土箱梁。

③AK0+233.954幸福坪A線中橋（15+3×20+15）m現澆鋼筋混凝土箱梁。

④K2+183關家河1號中橋4～16 m預應力混凝土先簡支后連續空心板。

⑤K2+705關家河2號中橋5～13 m現澆鋼筋混凝土連續板橋。

2）二工區：負責K3+000～K9+000段的路基橋隧工程施工，實際長度為5.994 km。主要施工任務包括：路基工程有挖土方64 300 m3、挖石方321 000 m3、填方

93 900 m3、棄方26.29 m3；排水工程6 722 m3；防護工程30 019.6 m3；涵洞工程有涵洞430.61 m/17道；橋梁工程3座，包括混凝土1 668 m3（不含樁基混凝土），鋼筋416 t。

①K3+408關家河3號中橋5～16 m預應力混凝土先簡支后連續空心板。

②K3+908關家河4號中橋3～16 m預應力混凝土先簡支后連續空心板。

③K5+391白板大橋5～20 m裝配式預應力混凝土連續T梁。

4 結語

綜上所述，山西省黎城至霍州高速公路白玉河裝配式大橋為山西省路橋建設積累了裝配式橋梁施工的寶貴經驗。通過分析可看出裝配式墩臺的特點是可在預制場預制構件，受周圍外界干擾少，但相對來講對運輸、起重機械設備要求較高。裝配式柱式墩系將橋墩分解成若干構件，如承臺、柱、蓋梁（墩帽）等，在工廠或現場集中預制再運送到現場裝配成橋墩。其施工工序主要為預制構件、安裝連接、細石混凝土填縫。拼裝接頭為關鍵工序，既要牢固、安全，又要結構簡單，便于施工。

參考文獻

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