大型混凝土构件桥墩装配式制作安装施工技术研究

曹伟

摘要： 近几年我国桥梁工程建设速度越来越快，对工程产品投入使用的时间要求越来越紧，施工工艺也日益进步，预制拼装施工技术逐渐走进桥梁施工。墩柱工厂预制、现场拼装，可大量缩短施工工期，减少对城市交通、环境污染及周围居民生活的影响，组合式装配施工方法逐步替代传统的施工方法。本文将主要阐述装配式桥墩施工方法，为以后类似桥梁工程施工提供借鉴。

Abstract： In recent years， the construction of bridge engineering in China is getting faster and faster， the time required for the use of engineering products is becoming more and more tight， and the construction technology is progressing， the prefabricated construction technology is gradually entering the bridge construction. Piers factory prefabricated and on-site assembly can greatly shorten the construction period and reduce the impact on urban traffic， environmental pollution and surrounding residents， so the modular assembly construction method gradually replaces the traditional construction methods. This paper mainly elaborates the construction method of the assembled piers， to provide reference for the similar bridge construction.

关键词： 桥墩；装配式；预制吊装

Key words： bridge pier；assembly type；prefabricated hoisting

中图分类号：U443.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）33-0078-04

0 引言

国内桥梁行业墩柱施工以现浇为主，现场施工需要搭设大量支架、安装模板及绑扎钢筋，危险性较大且效率较低，施工工期长，尤其是在城市桥梁施工中，对交通、环境污染及周围居民生活影响较大。墩柱预制拼装技术目前在国内仍处于研究总结阶段，在工程施工中很少被采用。国外欧美一些发达国家本项技术已经成熟，并大量运用于项目施工，与欧美国家相比，我国在这一领域仍处于建造效率低，总体能耗高的状态。

随着我国的经济不断发展，基础建设将会近一步加快，尤其是在铁路、公路及市政工程方面，让工程产品更快的投入使用显得越来越突出。吉林市恒山东路跨线桥工程主线桥12跨、匝道桥9跨，桥墩采用边长1.8m正方形墩柱，跨越吉林市南山街和龙丰铁路线，是第24届金鸡百花电影节活动的必经道路，工期较为紧张，传统施工方法无法满足工期要求。后经项目部与设计院多次沟通，将墩柱现浇变更为装配式桥墩，该技术不仅能很好的控制工程质量，而且大大加快施工进度，确保了工期。

所以预制墩柱安装施工进而推广至全预制化的桥梁施工技术，不仅能很好的控制工程质量，而且能加快施工进度、减少现场污染、降低成本，符合现代化的发展要求，装配式也将成为桥梁施工的主流。

1 工程概述

吉林市恒山东路上跨龙丰线公铁立交桥工程，位于吉林市恒山东路与南山街交汇处，主线桥全长410m，桥宽18m；匝道桥全长270m，桥宽8m；位于直线及曲线上。该桥为上跨吉林市南山街和龙丰铁路线，是第24届金鸡百花电影节活动的必经道路，工期较为紧张，传统施工方法无法满足工期要求。后经项目部与设计院多次沟通，将墩柱现浇变更为装配式桥墩，在桥梁基础施工的同时，开始选择场地进行墩柱预制，待基础施工完毕后进行墩柱安装，该技术不仅能很好的控制工程质量，而且大大加快施工进度，确保了工期。

2 施工工艺特点、原理、操作流程

2.1 工藝原理

装配式墩柱为混凝土构件的预制、运输、安装施工。通过墩柱预埋套筒灌浆连接承台预埋的钢筋，墩身与承台之间的接触面采用砂浆垫层保证其粘合度，实现两者连接的整体性。

在桥梁基础施工时，进行桥墩的工厂化预制，承台施工时预埋与墩柱的连接钢筋，墩柱预制时按相应位置安装连接套管，待基础施工完成后将预制好的墩柱运至现场，进行墩柱安装。

将承台顶面清理干净，用ZH砂浆料拌制砂浆垫层，在砂浆垫层为塑性的状态下吊装墩柱，采用与吊重相匹配起重机将墩柱对准轴线位置垂直下放到杯口内，技术人员用全站仪从纵横轴线方向进行监测使墩柱垂直，校核无误后进行钢筋连接套管注TZH10型高强砂浆，完成墩柱施工。如图1所示。

2.2 工艺特点

装配式墩柱为混凝土构件的预制、运输、安装施工，是通过墩柱套筒灌浆连接承台预埋的钢筋，墩身与承台之间的接触面采用砂浆垫层确保粘合度来实现其连接要求；墩柱安装时需进行墩柱预埋套筒与承台预埋钢筋的连接定位，以及控制校核墩柱垂直度，安装精度要求高；在桥梁基础施工的同时，可进行上部构件的预制施工。基础施工完毕后，进行上部构件的安装，现场施工所需时间缩短；混凝土构件实现了工厂化预制，也更进一步保证了施工安全、质量，减少了对交通、环境污染及周围居民生活影响。

2.3 施工工艺流程endprint

预制台座施工→墩柱钢筋绑扎→墩柱模板安装→墩柱浇筑混凝土→墩柱拆模养生→安装准备→墩柱安装→钢筋连接套管注浆→拆除钢楔及斜撑。

3 操作要点

3.1 预制台座

预制场地根据桥梁墩柱数量、规模选择其占地面积及位置，还应考虑运输方便、起重机站位及车辆的行走路线等，如果现场满足要求的情况下，可在墩柱之间选择场地，这样既可以减少征地面积又可以缩短运输距离。预制场地基础换填50cm山皮石，场地硬化采用15cm厚C20混凝土。

墩柱台座尺寸250cm*250cm，高30cm，采用C30混凝土浇筑，台座上按图纸尺寸预埋28根Φ40钢筋，鋼筋长度68cm，露出台座40cm。台座表面设5mm厚钢板。

3.2 钢筋加工及安装

①所有钢材的质量都必须符合相关规范要求，都具备出厂合格证，且只有经过现场取样复试合格后才能投入使用。

②将Φ40钢筋连接套筒安放在台座预埋钢筋上，进行箍筋绑扎，定位固定连接套筒位置，用橡胶堵头封堵好注浆孔。

③将墩柱主筋插入Φ40钢筋连接套筒中，进行箍筋绑扎，用橡胶密封环封堵好连接套筒端头。

④钢筋保护层控制：钢筋与模板间采用塑料垫块，垫块应与钢筋绑扎紧，并互相错开。

⑤连接套筒及预埋钢筋大样图如图3。

3.3 模板安装

①模板采用装配式整体钢模板，起重机分片吊装模板，在施工现场进行拼装完成。模板拼装期间，认真检查拼装流程，依照正规模板拼装顺序进行模板拼装，保证其接缝严密、尺寸准确。

②正式安装模板前，应先打磨干净钢模板，刷高效脱模剂。

③应协调配合开展模板和钢筋安装工作，若部分模板的安装可能会影响到钢筋安装，那么应待钢筋安装完毕后再安装钢筋绑扎的模板。

④在模板顶纵桥向、横桥向分别设置两道I16工字钢，长度为2.5m，间距为1.4m，工字钢与台座预埋地脚螺栓采用倒链连接，用于固定模板及墩柱钢筋，防止混凝土浇筑过程中钢筋及模板上浮，影响墩柱预制的质量。

⑤安装完毕模板后，检查其相关参数是否符合规范标准，检查结果合格并签认后，开始浇注混凝土工作。

3.4 混凝土浇筑及养护

①采用C40混凝土进行墩柱，严格依照相关规范标准进行混凝土原料的选择、配合比和拌制，在正式开始浇筑前，先进行C40混凝土的试验，然后结合试验报告确定最佳的配合比。

②在拌和站集中拌制墩柱混凝土，全部采用泵送混凝土。为了最大限度地确保墩柱砼质量符合标准，应选用同一批次的经过审查的原材料及构件，如此混凝土的强度和外观可基本保持稳定。

③影响混凝土强度的因素主要有骨料的粒径和级配，骨料应符合相关规范要求，同时满足工地使用泵送砼浇注方式及规范要求，粗骨料的最大粒径选定为20mm。砂子采用中粗砂，其细度模量为2.6～3.0mm。确保所有进入到施工现场的砂石料都满足质量要求，一旦发现任何不合格产品都必须立即将其清除出施工场地。

④混凝土浇注前准备工作。

1）做好人员的技术交底工作，明确人员分工及相应职责；

2）检查搅拌站的材料储备及机械情况是否存在异常；

3）检查和落实施工所用各项机械设备，同时检查备用设备的机械性能是否存在异常；

4）检查输送泵及砼运输车道路是否存在异常；

5）安排专人清理模板内的杂物，确保建筑前模板内无任何杂物，并进行润湿；

6）参考当地的天气预报，合理确定浇筑时间。

⑤振捣。

振捣延续时间并不固定，其标准是混凝土获得良好的密实度表面泛浆、气泡消失。分段分层进行施工，每层厚度应控制在30cm。

混凝土分层浇筑时，每层混凝土厚度应不超过振动棒的1.25倍；在振捣上一层时，应插入下层中5cm左右，尽量缩小两层之间的缝隙，并且应在下层混凝土初凝后，再进行上层混凝土振捣。

使用振捣器时，振捣器距离模板应合理，既不能过大也不能过小，应尽量避免碰撞钢筋、预埋件等。

⑥混凝土养护。

1）完成混凝土浇筑后，应选用塑料布或者土工布覆盖住，并且待其终凝后应进行洒水养护至少七天。

2）混凝土养护期间，应进行温度监控，定时测定混凝土的各项参数及环境参数，然后依据测定参数结果及时调整养护方案，确保混凝土相关操作符合规范标准，进而保证混凝土质量合格。

3.5 墩柱安装

①施工准备。

1）测量放线：安装前必须在杯口上放出墩柱中心纵横轴线，并弹好墨线，矩形墩柱还要弹出外边线。

2）检查杯口底标高，高出部分应凿除修整。杯口底部用不同厚度钢板垫平，钢板间用高强度等级的水泥砂浆抹平，使底部标高达到设计要求。

3）检查杯口长、宽、高尺寸，对安装间隙不符合要求的应修整合格。杯口与预制墩柱接触面均应凿毛处理，对预埋件应除锈并复核其位置，合格后安装。

4）预制墩柱侧面用墨线弹出中线和标高控制线，以便就位时控制其位置。墩柱安装前对柱各部位尺寸进行丈量检验，保证墩柱安装后柱顶高程符合设计要求。

5）墩柱的运输应符合预制构件运输的有关规定，支垫位置应符合设计要求。

②墩柱安装。

1）首先将承台顶面清洗干净，用方木每边大于墩柱5cm处安装模板，之后用ZH砂浆料拌制砂浆垫层，控制垫层厚度略高于2cm。ZH砂浆为半成品料，其抗压强度为3d≥40MPa、28d≥40MPa，竖向膨胀率≥0.02%，水灰比为0.18。

2）在砂浆垫层为塑性的状态下吊装墩柱，用起重机将墩柱对准轴线位置垂直下放到杯口内，起吊时人工配合要放慢下落速度，并在易损部位垫以木板或橡胶垫。endprint

3）兩面吊线校正位置，用全站仪从纵横轴线方向进行监测使墩柱垂直，误差较大时起吊重新就位，误差较小时可用丝杆千斤顶进行调整，准确就位后柱每侧用两个钢楔卡紧固定，用钢杵将砂浆垫层挤夯密实，并加斜撑保持柱体稳定，在确保稳定后方可摘去吊钩。

③套管注浆。

1）墩柱位置、垂直度复测无误后即可进行钢筋连接套管注浆，注浆材料采用TZH10型高强灌浆料。其技术要求及标准为抗压强度3d≥60MPa、28d≥100MPa，流动度30min≥260mm，竖向膨胀率≥0.02%，水灰比为0.18。

2）套筒注浆前应保证中套筒内干净无杂物，压浆的压力宜为0.3～0.4MPa。压浆的充盈度应达到孔道另一端饱满且排气孔排出与规定流动度相同的水泥浆为止，关闭出浆口后，应保持一个不小于0.5MPa的稳压期，该稳压期的保持时间宜为3～5min。

3）拆除钢楔及斜撑当砂浆垫层及TZH10型高强砂浆强度达到设计强度的75%后拆除斜撑，墩柱安装完毕。

4 质量控制

①钢筋、水泥、灌浆料等必须有厂家的试验报告和出厂合格质量证明，使用前先按要求进行分批检验。砂、石等地方材料，每批进场材料均由试验室自检合格后，报监理处实验室检验后方可使用。

②场内钢筋放置在高出地面0.3m的枕木或其他支承上，以免机械损伤或受潮锈蚀破坏，使用前应将表面的油腻、漆皮、铁锈清除干净。灌浆料应支垫覆盖存放，防止受潮。

③施工质量控制。

1）认真做好施工原始数据的记录，做到资料完整准确，内容齐全。加强施工全过程的质量监控，实行质量否决权。2）试验室做好原材料的检验和配合比设计，施工过程中每道工序自检，交接检查，质检员专职跟踪全过程检查，确保符合质量标准，监理工程师批准后方可进行下道工序施工。3）ZH垫层砂浆和TZH10套管灌浆料要严格控制好水灰比，套筒注浆前应保证中套筒内干净无杂物，压浆时应达到孔道另一端饱满且排气孔排出与规定流动度相同的水泥浆为止，并保持一定的稳压期，防止填充不密实。

5 安全措施

①认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，参考国家有关规定，结合施工单位现有条件和施工现场实际情况，制定科学合理的安全施工方案，组建专业的安全团队，由专门的安全员负责和监督施工安全，严格执行安全生产责任制，明确每个员工的职责，使其各司其职，做好安全生产。

②所有施工人员进入施工现场，必须戴好安全帽。遵守施工现场各项管理制度，施工场地设置安全警示标志。

③所有使用的电器设备均要设置防雨罩，工作结束后要及时罩上，关闭电源，并设专人负责，安全员定时检查。必须坚持一机一闸一漏用电和下班断电加锁的原则。

④进行起吊作业时要设专人指挥，起吊索具定期检查更换。认真计算构件重量，合理配制吊机及索具，严禁违章操作。

⑤夜间施工必须配备足够的照明设施，夜间施工各施工作业点配备专职安全值班人员，照明供电安全由值班电工负责。

⑥高空作业时，风力影响超过6级（含6级）以上大风时，施工应停止，并对工地进行安全检查。

⑦加强机械设备维修工作，特别对提升运输设备重点进行日常检修，不准机械设备“带病”运行，以确保安全。

⑧针对本项目的具体情况，从安全生产管理的思想教育保证、组织保证、工作保证、制度保证及经济保证等方面建立和完善本工程的安全保证体系。

6 环保措施

①加强施工管理，强化环保意识。成立以项目经理任组长的环境保护领导小组，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理。

②加强废水、废碴的管理。工程废水和生活污水不排放进入农田、耕地、供饮水用的水源，灌溉渠。施工期间，采取临时排水措施，对于水中有沉淀物和污泥的需经沉淀后后再排放。

③将施工场地限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。

④对施工中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实施中的监测、应对和验证。同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。

⑤优先选用先进的环保机械。采取设立隔音墙、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允许值以下，同时尽可能避免夜间施工。

⑥对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。

7 结束语

近几年我国公路、市政工程建设速度越来越快，对工程产品投入使用的时间要求越来越紧，装配式桥墩施工工艺将传统的墩柱现浇施工转为墩柱预制现场吊装，在桥梁基础施工的同时进行墩柱预制，待基础施工完毕后直接进行墩柱安装。与墩柱现浇施工相比，虽然需要提前设置预制场地，墩柱吊装时需选用大吨位起重机，但墩柱实现了集中预制，增加了墩柱的可施工时间，减少了模板的投入套数以及劳力人数，也更进一步保证了施工安全、质量，最可观的是大大缩短了工期。进而推广至全预制化的桥梁施工技术，不仅能很好的控制工程质量，而且能加快施工进度，减少现场污染，符合现代化的发展要求，装配式也将成为桥梁施工的主流。

参考文献：

[1]JTG D60 2004，公路桥涵设计通用规范[S].

[2]JTJ 041-2000，公路桥涵施工技术规范[S].

[3]Alberto Pavese，Dionysios A. Bournas. Experimental assessment of the seismic performance of a prefabricated concrete structural wall system[J]. Engineering Structures， 2011（6）.endprint