装配式桥梁桩柱一体化施工工艺

陈建恒

摘要：文章依托某工程项目，针对桩基大部分为端承桩及桩基不深、桩柱不高的工程特点，提出装配式桥梁“桩柱一体化”工艺的构想，并分析了“桩柱一体化”工艺的施工特点及方案。该工艺通过预制桩基、预制桥墩、预制盖梁的整体装配式安装，可提高桥梁施工的速度，达到快速施工的效果。

关键词：桥梁;装配式;桩柱一体化;施工方案

中图分类号：U448.21⁺8 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.042

文章编号：1673—4874（2020）11-0151—03

0引言

装配式结构因其施工快速、工程质量高、安全风险比较低、绿色环保的优点而得到广泛应用。在建筑领域，住建部“十三五”规划提出到2020年年末，全国装配式建筑面积占新建建筑面积比例达15%，同时配套标准和支持性文件逐渐完善。以上海为首的先行城市早在2010年即开始完善装配式结构的政策和理论支持，从2013年开始确定每年建筑结构预制率和装配率，建筑领域装配式应用工程项目连年成倍数增长。

1桩柱一体化施工特点

桩柱一体化装配试验的最大特点就是把同为一跨度的两根桩柱同时植入桩基中，待墩与桥梁板搭接对准测试完成后，利用塔架把桩柱桥梁板固定稳后，再把现搅拌混凝土砂浆从墩顶部灌注到桩底部，灌注混凝土砂浆时，要提起桩柱30cm，待底部砂浆从桩外侧反上砂浆至地面，即结束灌浆，最终完成桩柱梁板一次性固定完工。整个桩柱梁板施工过程犹如搭积木一样，真正做到桩柱梁板装配式施工。

2施工方案

2.1桩基定位

根据场地布置图对桩位采用坐标法进行实地放样来确定桩位并洒灰白粉做出标记，并确定桩护桩的所在位置。桩护桩的材料为木制桩，尺寸为3m×3m，桩顶处高度为80cm的位置需要钉钉，桩底处没入地底，深度为45cm，然后灌注砂浆或者素混凝土，在起到保护作用的同时稳固桩基。为控制桩位，需埋设单桩保护桩，故以“十”字形沿桩的中心确定其桩点。施工技术组现场人员需每天对桩位进行一次复核。桩位放样工作完毕且检查完成后，报监理人复核。监理人对桩位复核后，用专业旋挖机开孔，进行钢护筒的埋设，使其距施工地面高度超过0.3m。钢护筒埋深应在坚固致密土层中0.5m以上。详细流程如图1所示。

2.2泥浆池开挖

（1）依据平面布置图，在现场先对泥浆池开挖范围进行测量放样，定出泥浆池边线。对确定下的边线每边扩宽30cm，以此确定最终开挖的范围。采用挖掘机进行泥浆池划线范围内开挖，开挖的土方部分预留进行回填，剩余土方量采用自卸汽车外运。泥浆池应分层竖向开挖，开挖深度应超过设计深度30cm。

（2）泥浆池底硬化处理。将池底清理干净，确保底部无残渣，若开挖深度低于地下水位，则采用抽水机将池内水抽出。标出混凝土控制线，采用运输到现场的商品混凝土进行池底浇筑、摊平。混凝土浇筑厚度达到标线处即可，完成池底硬化处理。

（3）泥浆池壁砌筑采用组砌方法，并确保其准确性，推荐使用满丁条排砖法。砌筑泥浆池壁时，确保其上下层错开缝隙后，使用“三一砌法（即一铲灰、一块磚、一挤揉）”，注意一定不能以水冲灌入缝隙。

（4）开挖泥浆槽，泥浆槽横断面尺寸为20cm×20cm，泥浆槽的开挖长度保证钻孔处与泥浆池有效连接。

（5）泥将池周边设置安全警示牌与刚性安全防护措施。

2.3泥浆制作

严格按照有关标准、规程和技术规范的要求来计算泥浆的配合比。在整体对比分析后，本工程选择膨润土泥浆。泥浆配合比为膨润土：羧甲基纤维素（QMC）：纯碱：水=100：0.28：3.3：700。施工工艺按照实时状况来调节，采用膨润土（粉质黏土）增加比例。添加CMC以提高黏度。泥浆重量应按照所钻地层及时调整。泥浆性能指标如表1所示。

2.4旋挖成孔

平整旋挖钻机场地，安置旋挖钻机，完成工作平台及塔架的搭设，依据规范完成钻孔和清孔工序，具体要求如下：

（1）钻孔

先定位钻机的位置，并在其周围用白线标记，驱动旋挖钻机到白线的位置停住。接好护桩，用十字线调整钻头中心桩的中心位置，使钻头与桩位的中心位置对齐，利用钻机附带的仪器装置来调整钻杆和帆柱的垂直度，调整好之后固定住。钻孔时需注意初始速度不宜太快，后期缓慢加速。前5m钻进时，保持每次前进40～50cm的频率，以确保地层适宜。超过5m后，如果无不利地层，则增加每次前进的距离，保持为70～90cm的前进频率更佳。钻头起落至护筒标高位置时，应放慢速度，防止触碰护筒。

（2）清孔

钻孔的孔深达到设计深度后，以10转/min的速度在原地空转，用来清理孔洞。清理完成后停止空转，将钻杆升起。此时需注意空转时应停止继续钻进，二者不可同时进行，且提钻时钻杆不能回转。然后检验泥浆指标，试验人员按照如表1所示的泥浆性能指标要求，检测钻孔之后的泥浆比重、黏度、含砂率、胶体率、pH值，是否与规定值一致。若与表1的指标要求不一致，则需要调整泥浆指标至符合要求。将下导管与泥浆泵连接，利用导管灌入满足条件的稀释泥浆形成循环。直至试验人员在灌注前检验泥浆指标符合要求时，则清孔过程完成。最后检测记录孔深。

2.5吊装预制管

通过自行设计的吊具吊装抱箍模架，将满足规范的预制桩桩身控制红线与盖梁中心线控制在同一竖直线上完成吊装扣点，通过水平仪控制吊装垂直度，采用二次保护扣和接桩卡口完成接桩悬挂。同时为了控制水平位置，在桩外侧和管内侧放置厚度为1cm钢板的预制卡梳。若实际桩深大于设计桩深，0～10cm时调整支座垫板厚;10～20cm时调整支座垫板以及桩头安装加高垫板;20～70cm时将预制管桩放置桩底、管桩内浇筑2m²混凝土、抬高预制管桩至设计标高;70～150cm时，放置水下灌注桩导管、计算浇筑混凝土方量、浇筑水下混凝土至设计桩底标高、拆除导管、下放预制管桩;150～300cm时，加接3m备用预制管桩;300～600cm时，加接6m备用预制管桩。当实际桩深<设计桩深时，采用环切法切除桩头。最后采用轮盘法完成预制盖梁吊装连接孔控制。

2.6接桩

在距地面1m左右时，采用抱箍模具进行接桩定位，并将钢丝绳悬挂至旋挖钻进行二次保护防止预制桩滑入，然后定位焊板，进行三层二氧化碳保护焊。上下桩应对齐，中心线若存在的一定的偏差，则偏差值最高不得超过偏差10m。节点的弯曲矢量高度最高为桩长的1%，接桩数量在相同的平面内最高为总桩数的1/4。相邻桩的接头处不能位于相同位置，在同一个承台中接头位置的距离要>1m。焊接前，通过在下节桩的前端点电焊焊条，来起到定位作用。接着依据定位焊条将上节桩连接到下节桩，连接完成后为保证整体的垂直度，还需要通过经纬仪来检验。且最好在坡口四周均匀点焊4～6个点，等到上下节段固定完成后，导向箍即可拆除。最后由持证焊工对称分段焊接，减少变形和残余应力。

2.7边孔固结成型

水泥浆护壁下桩方式是采用水泥、石灰粉、缓凝剂调配水泥浆然后直接下桩。而管桩内外压强差挤压方式是直接下桩至底，再提起30cm，接着从管内灌浆，持续灌浆至桩内小粒径混凝土不再下沉。水泥浆护壁下桩优点是桩周围土强度容易满足要求。桩底强度较弱，管桩内外压强差挤压则是桩底强度易满足而桩周强度得不到保证。本次试验推荐采用水泥浆护壁下桩和管桩内外压强差挤压相结合的施工方式。

2.8成桩成孔固化边土后加固

采用缆风绳对桩柱进行固定，防止混凝土水化过程中的胀缩造成桩位偏离或桩身倾斜。桩顶采用临时固结钢板进行定位便于后期盖梁的安装，同时在桩柱间设置20^#槽钢做横联支撑直至周边土加固达到龄期要求。

2.9边孔固结成型

（1）盖梁姿态控制与调节

标准预制盖梁最重要的控制指标是与道路前进方向相同及与道路前进方向相垂直的两个方向。盖梁姿态就位时，要注意盖梁横向中心线及两端处中轴线是否符合设计要求。同时，还要注意两个辅助的测量指标，即盖梁顶部标高和横向坡度是否满足设计要求。尤为需要注意的是，盖梁端部中轴线的精确度与否对上部小箱梁的梁长制作极其重要，是整个工序的重中之重。

（2）垫层坐浆

为确保垫层厚度的精确性，需多次设置调节垫块，调节盖梁的安装标高后在盖梁和立柱二者之间即垫层进行坐浆，其尺寸为200m×200mm×21m，材料为橡胶支座，且要注意盖梁的安装标高并按需调整。立柱的顶面使用高压水枪进行除尘，同时起到湿润的作用。然后通过高压气管去除多余的水分，保证无水痕残留。立柱顶端再安装一个挡浆模板，最后浇筑垫层处的砂浆，确保垫层砂浆的强度至少超过盖梁混凝土强度一级。

（3）波纹管灌漿

预制结构的基本保证为波纹管灌注砂浆的性能和密度，灌浆过程控制也是整个预制施工过程质量控制的重要组成部分。灌浆工艺是浆料由下方注浆孔压浆，上方出浆口排气。最后浆液流出时，应堵住出口，停止灌浆。灌浆管压力稳定后，拔出灌浆枪头，封堵灌浆口。

3结语

综上，本文提出的桥梁装配式“桩柱一体化”施工工艺极大地发挥出装配式桥梁建设的优点，通过一系列工序完成桩柱梁板一次性固定完工，真正做到桩柱梁板装配式施工。此外，此施工工艺可以减少现场作业环节，缩短施工工期，提高工程质量，降低交通影响，对贯彻“畅通钦北路，乐游北部湾”管理理念和落实“保畅通、保安全”的意义十分重大。