大型预制墩柱拼装技术在桥梁施工中的应用

武 春 娥

(山西路桥集团国际交通建设工程有限公司，山西 太原 030006)

如今，桥梁建设规模越来越大，但施工场地却不断减小，这对桥梁墩身施工而言，无疑是有很大影响的。在这种情况下，就出现了全新的预制拼装施工技术，它能在保证墩柱施工质量和进度的基础上，节省资源，具有良好的应用前景。

1 工程概况

某高速公路主线长7.08 km左右，向东与一条立交相接，立交墩身为带有挑臂盖梁结构的墩柱，立交上部结构采用预应力小箱梁。墩高在8.0 m～12.0 m的范围之内，截面有不同种类型，如(2.2×2.2)m、(2.5×2.0)m等，墩柱的最大重量可以达到150 t。为简化施工，本工程设计采用预制拼装的方法进行墩柱施工。墩柱的预制拼接原理为：在墩柱底端埋设套筒，利用套筒实现和承台中预留钢筋之间的对接，然后通过水泥灌浆料的灌注实现对套筒的连接与固定。在墩柱中，主筋为φ40 mm螺纹钢筋，套筒由高强球墨铸铁制成，每段长80 cm，在墩柱的底端预埋，和主筋相连，套筒中的主筋长度应达到40 cm。墩柱底端和承台间的拼接表面是一个厚度为2 cm的坐浆垫层，浆材为高强无收缩砂浆。将预制墩柱就位后，向套筒中灌浆，浆材与坐浆垫层相同，但强度要高一个等级。将墩柱拼装好以后进行垂直度控制，要求不超过墩柱高度的0.15%，同时不超过10 mm。拼装结构如图1所示。

2 具体施工方法

2.1 墩柱的起吊和翻转

预制好的墩柱从工厂运到施工现场后，用起重机卸车，吊具为尼龙吊带，由墩柱的两端向上兜起，最上端与吊钩相连。预制墩柱的自重很大，且高度高，所以要以现场的工况与吊装要求为依据，采用起吊能力较强的起重机。将预制墩柱吊起后，平移到指定位置缓缓放在枕木垫上，然后在墩柱的底端设置厚度为20 cm的橡胶垫[1]。

根据施工现场的实际情况，对墩柱进行翻转时，可采用以下三种不同的体系：第一种为通过双机抬吊实现翻转；第二种为将翻转台作为支点来翻转；第三种为将橡胶垫作为支点来翻转。当采用第一种体系时，会产生很大的安全风险，在翻转时尼龙绳会产生滑移，且控制难度很大；当采用第二种体系时，需要新造钢结构的翻转台，将墩柱从运输车上卸下后吊装到翻转台上，然后将端部相连，检查合格后方可翻转。因翻转台的自重很大，需要占据一定空间，所以在同一个施工段上进行多根墩柱的安装往往很不便捷，而且经济性也很差；当采用第三种体系时，直接将预制墩柱放到橡胶垫表面，能实现直接翻转，不仅施工速度很快，而且不会对柱底端的混凝土造成破坏，是一种技术可行、经济合理的方法[2]。

将预制墩柱从运输车辆卸下后安装吊具与吊索，包括卸扣、钢扁担与钢丝绳等，其中，用于连接钢扁担的钢丝绳应为双股钢丝绳，吊梁扁担和对墩柱上的吊点通过两个卸扣相连。此外，为避免钢丝绳把预埋的钢筋拉弯，在完成安装以后应立即把墩柱竖起，实现对墩柱的翻转。

2.2 墩柱的预拼装和垂直度控制

如前所述，墩柱和承台之间的拼接表面是一个坐浆垫层，在分析和研究墩柱的拼装、坐浆及垂直度控制过程中，重点是要确保墩柱安装完成后它的底部坐浆可以达到密实，而且在坐浆完成后，需要在0.5 h以内将垂直度调整好。基于此，工序安排及辅助装置是两个对施工质量有决定性影响的部分。对此，可先对墩柱实施预拼装，通过顶的形式来调节和控制垂直度，然后将墩柱吊离，对承台进行坐浆施工，再将墩柱吊装到位[3]。

上述施工中应注意：

1)承台表面应准确放出墩柱的安装控制线，放置边长为20 cm的调节垫块。

2)在墩柱的下端设置钢牛腿，即垂直度调节和控制装置，然后在承台中的预留钢筋周围布置4个千斤顶，将墩柱吊起，使其和承台准确对接，完成墩柱的预拼装施工。

3)将墩柱的底部下放到调节垫块上以后，对千斤顶进行调节，确保千斤顶和墩柱的周围完全对接，并顶紧。然后根据测量结果对墩柱实际垂直度实施调整与校核。在垂直度满足要求后，使千斤顶固定，将墩柱吊离。

2.3 坐浆施工

2.3.1 施工准备

1)对承台的顶部标高与预制立柱的实际高度进行测量。

2)对承台表面的平整度进行检查和测量。

3)准备一台输出转速不小于250 r/min的搅拌机。

4)准备一套高精度计量设备。

5)准备一套坐浆挡板。

6)准备好所有坐浆施工需要用到的辅助工具。

7)对预制立柱进行安装以前的1 d内取坐浆材料的试件，通过试压和检测确认坐浆材料能否满足施工要求，若不满足要求，应立即更换，不可在施工中使用。

2.3.2 承台表面清理

开工前对需要与砂浆相接触的表面进行清理，清除所有松动的颗粒、浮尘及油污，同时用清水将其润湿，但要注意不可有积水存在。

2.3.3 设置坐浆挡板

挡板为钢结构，其外形尺寸应按照立柱规格确定，高度不能超过20 mm，以此使坐浆垫层厚度符合设计与规范的要求[4]。

2.3.4 浆料制备

浆料用搅拌机集中搅拌和制备，水量根据要求确定，同时结合实际情况减少一定水量，防止浆料发生离析。一般情况下水量按干粉重量12%控制。对于搅拌的时间，一般为从完成投料后持续4 min，可根据搅拌机情况适当调整。将浆料搅拌均匀后，静置3 min，当浆料中的气泡都消散以后方可浇筑，要注意浆料必须在0.5 h以内用完。

2.3.5 浇筑施工

把拌好的浆料倒进浇筑桶，由人工浇筑至完成铺设的挡板当中，同时采用刮平工艺将其收平，使坐浆的厚度可以满足设计要求。在流动度不再下降时，应暂时停止坐浆施工，通过检查确定原因后继续施工。

2.4 墩柱吊装

将垫层浇筑成型后，对墩柱进行吊装。吊装时，位于墩柱底端的牛腿采用4个千斤顶来可靠支撑。

2.5 套筒的灌浆和连接

将墩柱吊装好后，等待24 h左右，将千斤顶拆掉，对套筒进行清理和灌浆。对于灌浆施工，它会受到时间、浆料质量及温度等的影响，而且套管的施工应连续完成。基于此，应先清理好承台的顶面，再对灌浆口的外侧实施清理，借助高压冲洗装置持续清洗套筒，检查确认达到洁净后，清理残留在套筒中的水滴和杂物[5]。

在搅拌压浆料之前，应对灌浆机具进行检查，确认是否干净，特别是输送管道，必须保持畅通，不能有水泥堵塞。在灌浆之前，提前安装好出浆管，向压浆机中输送浆料，开始正式压浆施工。在压浆的过程中，浆料通过下部的压浆孔进入，通过上部的出浆孔排气。施工中观察出浆孔，当浆料上升到出浆口时，完成压浆。在压浆管的压力保持稳定后，将枪头拔出，封住注浆孔，约1 d以后，即可把出浆管割除掉。

3 结语

墩柱预制拼装是一种新颖的桥梁下部结构施工方法，虽然能加快墩柱的施工速度，但施工难度较高，现在还没有到十分成熟的程度。因此需要在后续的工作中不断积累相关经验，做好方案的设计，从而保证预制墩柱拼装顺利完成。