整体预制桥梁墩柱后浇杯口法安装施工技术

储 根 法

(安徽省交通建设有限责任公司，安徽 合肥 230031)



整体预制桥梁墩柱后浇杯口法安装施工技术

储 根 法

(安徽省交通建设有限责任公司，安徽 合肥 230031)

结合某大桥下部墩柱安装工程实例，介绍了整体预制桥梁墩柱后浇杯口法的工艺原理，并从墩柱承台施工、限位墩施工、空心墩柱预制等方面，阐明了施工操作要点，指出该工艺具有施工效率高、结构稳定、节约材料等优点。

桥梁，墩柱，承台，剪力钉

1 工程概况

在桥梁施工中，桥梁墩柱施工大部分采用现浇施工，但在近几年工程施工正朝标准化、工厂化的趋势发展。桥梁墩柱采取工厂化预制安装能提高墩柱的质量，缩短下部结构施工周期。国内外对该工艺进行了许多研究和尝试，但预制墩柱与基础的连接一直是桥梁墩柱工厂化预制安装的难题[1-3]。

预制墩柱与基础的连接既要方便预制墩的就位和临时固定，又要求连接固定强度高，具有良好的抗震性能。结合济祁高速公路项目开展墩柱预制安装工艺研究，利用高标号混凝土的特性，将实心墩柱改为空心墩施工，按照离心法原理预制保证了混凝土的密实。安装时通过限位墩、缆风绳保证了墩柱的临时固定和定位；墩柱通过限位墩、剪力钉、后浇杯口与承台连接，并在底部设置钢护筒，保证了墩柱与基础的连接强度，提高了结构的抗震性能。将剪力钉分为预制墩内、杯口内两段，两段之间采用直螺纹套筒连接，方便了施工。

济祁高速永城至利辛安徽段路基工程04标段位于亳州涡阳县单集林场，为全封闭、全立交、双向四车道高速公路，主线设计车速120 km/h，路基宽度27 m，主线里程桩号为K34+000～K45+925.5，全长11.926 km。标段内共设特大桥1座、大桥1座、中小桥17座。其中大桥下部墩柱为预制空心墩，共计预制空心墩156个，安装接头C40混凝土463 m3，连接处C40混凝土200 m3。

本工程大桥下部墩柱采用离心整体预制桥梁墩柱后浇杯口法安装。

2 技术原理

1)墩柱预制时充分利用高标号混凝土的特性，将实心墩柱改为空心墩施工，按照离心法原理保证了混凝土的密实。

2)承台顶部预留限位墩和杯口钢筋，安装时通过限位墩保证了墩柱的临时固定和定位；预制墩柱底部预埋钢护筒及剪力钉钢筋(预制墩部分)和连接直螺纹套管，吊装至承台初步安装固定后，预制墩柱吊装就位后在钢筋直螺纹套管内安装剪力钉钢筋(杯口部分)，在其底部的外周支模浇筑混凝土形成后浇式杯口,结构示意图如图1所示。

3)墩柱通过限位墩、剪力钉、后浇杯口与承台连接，并在底部设置钢护筒，保证了墩柱与基础的连接强度，提高了结构的抗震性能。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

施工准备→墩柱承台施工→限位墩施工→空心墩柱吊装施工→剪力钉安装施工→杯口钢筋绑扎施工→杯口混凝土浇筑施工→桥梁上墩结构施工。

3.2 操作要点

3.2.1 施工前准备

1)熟悉地质报告、施工方案和施工进度计划。2)技术人员熟悉设计图纸，掌握地质勘探资料、承台截面尺寸、高度等相关参数。3)施工设备、材料进场，搭建临时设施和安装、调试设备，水电接通到位，并配备发电机组备用。

3.2.2 墩柱承台施工

1)先进行承台基坑开挖，基坑验收合格后进行基础垫层混凝土浇筑。当垫层混凝土强度达到设计强度70%后，再绑扎承台钢筋。2)为了避免混凝土浇筑施工时的移位问题，绑扎承台钢筋时，所有交叉点均应绑扎，承台顶部根据设计图纸预留杯口钢筋及限位墩钢筋，同时在承台钢筋底面和侧面用混凝土预制块作保护层。3)钢筋骨架绑扎结束后，进行模板立设，严格控制其垂直度。采用型钢、方木围楞、对拉螺杆与基坑四周坑壁挤密、撑实。4)混凝土采用分批分层浇筑，上一层混凝土灌注应在下一灌注层混凝土初凝前完成。基础混凝土浇筑至设计标高后，及时洒水覆盖养护，养护达到规定要求后即可进行模板拆除。5)承台顶部预留限位墩钢筋和杯口竖向钢筋，墩柱未安装前暂不焊接横向箍筋，只对竖向钢筋做临时固定。现场施工如图2所示。

3.2.3 限位墩施工

1)测量放样：在承台施工完成后，采用全站仪对限位墩的中心点进行精确放样，利用墨斗弹出十字线且延长至承台边缘，同时做好标记，以便后期预制墩柱吊装的平面位置控制。2)钢筋绑扎：钢筋绑扎前对接触面进行凿毛处理，钢筋绑扎根数及间距须严格按图纸设计要求，并在内部绑扎两层钢筋网片，钢筋网片与承台预留钢筋绑扎成整体，经监理工程师验收合格方可进行下道工序。3)模板安装：模板由生产厂家圈制而成，采用两个半圆5 mm厚钢板，并设牛腿，接缝处采用螺栓连接。4)浇筑混凝土：采用C30混凝土进行浇筑。5)考虑到预制墩柱重量较重，砂浆容易压碎，影响后期预制墩柱安装及垂直度的校核等，因此采用细石子混凝土进行精平处理。现场施工如图3所示。

3.2.4 剪力钉加工

剪力钉根据设计规格要求预制，制作时直径误差应控制在0.3 mm以内。预制完成后，运抵施工现场，并存放在干燥、通风的库房。

剪力钉分为预制墩内、杯口内两段，两段之间采用直螺纹套筒连接。

3.2.5 空心墩柱预制

1)墩柱在工厂内采用高强混凝土通过离心法成型，墩柱预制主要工艺流程：钢筋笼成型、装配(预埋钢护筒及钢筋直螺纹套管)→外模安装→喂料→合模→离心法浇筑墩柱混凝土→停机→吊出管模→蒸汽养护→拆模→洒水养护。

2)钢筋笼采取滚焊机滚焊成型。

3)钢筋笼成型后，在墩柱底部安装固定钢护筒、剪力钉。钢护筒用专用卷板机卷制而成，在钢护筒壁上按照图纸冲制剪力钉孔。安装剪力钉，剪力钉套筒紧贴外侧钢护筒，预制墩内部分点焊固定在钢筋笼主筋上。拧开剪力钉杯口部分，将套筒外口用塑料套包裹严密，以防漏浆。

4)墩柱用大型离心设备预制成型。

5)出厂前由质检员对预制墩柱外观质量、尺寸、钢筋保护层厚度以及混凝土强度等进行检验，并在桥墩任一端内壁标记生产日期、班别、管模编号、长度及质量等级代号等，质量检验合格后方可运至安装现场。现场堆放如图4所示。

3.2.6 预制墩柱吊装施工

1)预制墩柱卸车时用两根帆布带采用捆绑式起吊，吊放至平整的场地内，预制墩柱底部垫设枕木。2)预制墩柱安装前，清除承台表面杂物，同时对承台顶部的预留钢筋、限位墩以及预制墩柱底部的剪力钉进行质量检查，检验合格后方可进行吊装施工。3)预制墩柱采用可调高度式重型龙门吊或大型吊机起吊安装，预制墩柱的平面位置及垂直度控制使用3台全站仪同时观测，高程使用水准仪和钢尺配合测放。4)吊装应严格遵守轻放的原则，严禁抛掷、严防碰撞、严禁滚落。5)预制墩柱起吊吊点应符合设计要求。6)利用吊车进行预制墩柱安装，吊装时保证预制墩柱完全垂直时，缓缓移至承台限位墩位置处进行安装，如图5所示。

3.2.7 平面位置、垂直度校核

1)预制墩柱吊装完成后，由测量人员对其平面位置、垂直度进行校核：a.平面位置控制：在安装前由测量人员放出墩柱中心线，用墨斗弹线并延长至承台边缘，同时在四周定出边缘线作为预制墩柱边缘控制点，平面位置允许误差控制在±10 mm。b.垂直度控制：采用两台经纬仪配合直尺控制垂直度。c.缆风绳设置：垂直度局部存在偏差情况下，采用缆风绳进行调整。在墩柱吊装前，每根墩柱设置3根缆风绳，缆风绳一端固定在墩柱顶部的预留钢筋上，另一端与地锚固定连接。

2)经监理工程师对预制墩柱平面位置、垂直度校核结果验收合格后，方可进行下一道工序的施工。

3.2.8 剪力钉安装施工

1)预制墩柱到场后成品按要求对外观、强度、钢筋保护层厚度进行再次验收，合格后及时组织技术人员进行剪力钉的安装施工。2)剪力钉安装前，应先清除表面的锈斑、氧化皮、灰尘等杂物，且检验剪力钉规格和钢筋直螺纹套管的规格应一致，并确保丝扣干净、完好无损。3)安装剪力钉时应对正轴线将剪力钉拧入预制墩柱预埋套管内，然后用力矩扳手拧紧，力矩扳手的精度为±5%，拧紧值应满足相关规定的力矩值，不得超拧，拧紧后的剪力钉应作上标记，防止漏拧。

3.2.9 杯口钢筋、混凝土施工

1)由于空心墩柱底部已安装剪力钉，在预制墩柱吊装前绑扎杯口箍筋会与剪力钉相冲突，不利于预制墩柱的安装就位，所以选择在预制墩柱安装就位后再绑扎杯口箍筋，如图6所示。

2)根据设计要求，在预制墩柱底部的外周进行支设钢模，模板支设范围需确保浇筑的混凝土杯口能完全裹覆预留钢筋，如图7所示。模板安装好后，现场技术员进行自检，模板、各连接钢构件上的污垢应清理干净，经监理工程师验收合格后方可浇筑混凝土。

3)杯口混凝土采用C40商品混凝土，罐车运输，泵送混凝土连续浇筑。

4)混凝土浇筑完毕后，对杯口混凝土面应及时进行修整、收浆抹平，待定浆后混凝土稍有硬度，再进行二次抹面。

5)杯口混凝土初凝后，根据规定进行洒水养护。

4 工艺特点

预制墩柱采用高标号混凝土离心法整体预制，保证了墩柱的强度和混凝土的密实性；同时预制墩柱采用空心设计，大量节约了施工材料。在承台顶面设置限位墩，在墩柱顶设置缆风绳，对墩柱定位和临时固定，且垂直度、位置调整校核方便。在预制空心墩柱底部设置钢护筒并在外围布设剪力钉，在承台预留杯口钢筋，外侧支模浇筑混凝土形成杯口式墩壁，提高墩柱与后浇式杯口的整体性和结构稳定性。 将剪力钉分为预制墩内、杯口内两段，两段之间采用直螺纹套筒连接，保证了剪力钉的连接强度且施工方便。

5 结语

通过对整体预制桥梁墩柱后浇杯口法安装施工技术的技术原理、施工流程及操作要点的介绍，为预制桥梁墩柱安装提供了新方法。该工法具有施工速度快、结构稳定、整体受力性能好、节约材料、施工环保等优点，具有较好的经济和社会效益。

[1] 朱治宝,刘 英.跨海大桥大型预制墩柱的施工技术[J].桥梁建设,2004(5):50-52.

[2] 闫明吉,殷天军,卞蜀陵,等.上海长江大桥工程墩柱分节预制安装施工技术[J].中国港湾建设,2010(3):39-44.

[3] 魏鸿标.后浇接缝工艺在桥梁施工中的应用[J].房地产导刊,2013(13)：8-9.

Based on the cup method centrifugal prefabricated bridge pier installation technology

Chu Genfa

(AnhuiProvinceCommunicationsConstructionCompanywithLimitedLiability,Hefei230031,China)

Combining with bridge bottom pier-column installation engineering example, the paper introduces the technological principles of integral prefabricated bridge pier-column post-pouring rim method, describes its construction operation points from aspects of pier-column cushion cap construction, limiting pier construction and hollow pier prefabrication, and finally points out its advantages, such as high construction efficiency, stable structure and material saving and so on.

bridge, pier, cushion cap, shear nails

1009-6825(2016)11-0163-03

2016-01-20

储根法(1973- )，男，高级工程师

U445

A