峡谷地区长大公路桥梁墩-梁预制拼装技术应用研究

潘卫兵

（中国土木工程集团有限公司，北京100000）

1 引言

桥梁预制拼装施工具有工期短、干扰少、成本低和质量好等显著优点[1]，是装配式混凝土构件产业化推广和发展的新方向[2]，桥梁预制拼装技术研究和优化已成为国内外学者研究的热点问题之一。

杨文武等[3]总结分析了预制装配式桥梁技术的发展历程和应用前景。陈彪[4]归纳了国内外桥梁节段拼装施工关键工艺。叶以挺等[5]研究了海岛山区高架桥梁上下结构全预制拼装技术和工法。傅博琦[6]、翟文旭等[7]对比了现浇桥梁和预制桥梁的优缺点，分析了市政桥梁下部结构预制拼装各项工序的技术要点。朱俭锋[8]调查和总结了上海市高架桥梁下部结构预制拼装技术。闫敏伦等[9]研究了桥梁下部结构预制拼装不同连接方式下桥墩静力性能和抗震性能差异。汪逊[10]初步研究了基于BIM设计的桥梁预制拼装信息管理模型。

综述国内外现有桥梁预制拼装技术，研究集中在中小跨径公路桥梁，分析研究峡谷地区长大公路桥梁墩-梁预制拼装技术，具有工程应用价值和实践意义。

2 工程概况

吉布提共和国某峡谷地区长大公路桥梁项目，起讫桩号K0+000～K12+702.5，含跨峡谷地区公路桥梁1座，长度1.2 km，为双向4车道高速公路建设标准，设计速度100 km/h，整体式路基和分离式路基的宽度分别为33.5 m、12.75 m，互通连接线设计速度60 km/h，路基宽度23.5 m。因地形条件受限，无法采用现浇工艺。

预制桥墩用的是直桥墩，截面尺寸有1.6 m×1.6 m和2 m×2 m两种形式，混凝土强度等级为C40；预制盖梁含两类，尺寸为33 m×3.8 m×3.2 m的多节段装配式盖梁、尺寸为15.36 m×1.9 m×1.7 m的整体式装配式盖梁。

3 技术准备

3.1 总体思路

桥墩和盖梁采用场内预制和现场安装相结合的方法，其中承台与桥墩、桥墩与盖梁的连接部位均采用灌浆套筒连接工艺，分节段盖梁施工段则采用干湿结合法。

3.2 机械配置

预制场根据工程建设进展安排桥墩和盖梁预制，报各方验收合格后运输至现场指定位置。

1）运输采用“拖车头+副车”的运输方案，有序、平稳、高效地将施工所需的装配式桥墩和盖梁运抵现场。

2）起重设备采用400 t履带吊，该设备按照主臂30 m、吊装半径12 m的工况开展吊装工作，由专员操作，将运至现场的预制构件精准吊装至指定位置。

4 桥墩预制拼装技术

桥墩预制拼装主要工艺流程为：施工准备→装载运输→装载翻转→垫层坐浆→吊装调整→套筒灌浆。

4.1 施工准备

1）加强对预制桥墩的质量验收，且必须完全满足设计和规范要求。

2）桥墩存放台座侧面采用的橡胶条包边的方法，以实现对墩柱的防护。此外，水平起吊底部吊点采用的是尼龙吊装带捆绑起吊的方法，并严格控制吊装作业的姿态，以免损伤墩柱。

3）承台、桥墩和盖梁连接面处应凿毛，直至露出骨料为止；在桥墩顶部和底部中心处安装调节垫块，该部分可不予以凿毛；应及时将凿毛产生的碎屑清理干净，以免影响后续施工。

4）检验桥墩杯口的标高，凿除个别超高部分。

5）桥墩灌浆孔处易残留粉尘等杂物，用高压水枪冲洗干净。

6）用型钢制作牛腿并将其固定在桥墩底部四边，用螺栓固定至套筒灌浆孔上。

4.2 装载运输

结合现场施工条件，可确定桥墩进场方向和吊装顺序。预制桥墩装车时，应取合适尺寸的枕木作为搁置点，并采取绑扎处理措施。运输时，应根据现场道路的通达条件和平板车的运行特性合理规划运输路径，并及时与交通管理部门沟通，同时按规范办理手续，从而确保运输车可以有序抵达现场。

4.3 卸载翻转

桥墩运至现场后启用400 t履带吊，通过翻转架的协同作业。履带吊宜靠近承台，以满足12 m的吊幅。桥墩卸载和翻转主要工艺流程为：卸载桥墩→平移桥墩→吊点设置→翻转桥墩→转移桥墩。

4.4 垫层坐浆

桥墩和承台连接时应设置20 mm厚的砂浆垫层。同时，根据设计要求测量放线，并形成控制边线，在承台和系梁面洒水，使其保持相对湿润的状态；完成上述步骤后，再将挡浆模板安装到位，根据设计配比拌制浆液，摊铺期间用铁板刮平垫层，使其满足标高要求且表面具有平整性。

此外，砂浆质量控制要求28 d抗压强度达到60 MPa，初凝时间≥2 h。垫层高强砂浆性能要求见表1。注意竖向膨胀率、氯离子控制指标要达到要求。

表1 垫层高强砂浆性能要求

4.5 下落调整

桥墩吊至指定位置后缓慢、匀速下落，下落过程中应密切观察柱底的位置，待其与承台预埋钢筋相距约10 cm时人工配合精细化调整。待套筒对准预埋钢筋后继续下落。

桥墩安装完成后，由2台经纬仪检测其垂直度，将实测结果与设计要求进行对比分析，判断误差是否在可控许可范围内。

4.6 套筒灌浆

套筒内灌浆采用高强无收缩水泥灌浆料，28 d抗压强度要≥100 MPa，拼接处高强砂浆性能要求见表2。

表2 拼接处高强砂浆性能要求

施工前，应全面检查灌浆孔，在注浆口处安装注浆管，将制备好的浆料从下部注浆孔注入，一段时间后上部注浆孔有浆液流出，若流出较为浓稠的浆液则暂停灌浆作业，用阀门封闭注浆口，全面清理施工后产生的多余灌浆料。桥墩安装到位后进一步处理其与系梁交接部位，采用硅烷浸渍的方法，并用混凝土包裹。

5 盖梁预制拼装技术

5.1 工艺流程

盖梁预制拼装工艺流程：施工准备→装载运输→中节段吊装→湿接缝浇筑→预应力张拉→悬臂节段安装。对于盖梁预制拼装环节来说，需要注意5个施工要点。

1）装车时采取固定措施和缓冲措施，避免盖梁磕碰破损。

2）桥墩与承台灌浆液的强度达标则布设墩盘托架，由此进入盖梁拼装环节。

3）启用400 t履带吊，将两节跨中节段盖梁吊装至墩顶指定位置；搭设临时施工平台，浇筑跨中湿接缝；待湿接缝强度满足要求后进行首批钢束张拉作业；张拉完成后进行桥墩和盖梁连接套筒灌浆；设置悬臂端盖梁临时连接器。

4）有序拆除墩盘托架后先将一端悬臂节段盖梁施工成型，取适量环氧树脂均匀涂抹至节段间，张拉过程中接缝间压应力应≥0.3 MPa，按此方法完成使另一端悬臂节段盖梁成型。检查环氧树脂的实际情况，待其固化后进入盖梁第二批预应力张拉和灌浆作业。

5）拆除设置于悬臂段的临时连接以及临时预应力。

5.2 注意事项

在盖梁预制拼装过程中，需注意的事项有以下5方面。

1）临时存放预制盖梁时设置橡胶板或方木作为支垫装置而使用。堆放时控制好盖梁的堆放方向以及数量，加强盖梁预制存放过程中变形监测，保证盖梁线形的合理性。

2）盖梁拼装过程中利用支撑杆或其他加固装置保证稳定性，拼装到位立即设置临时连接器，避免出现倾覆的现象。合理设置连接器，施加临时体外预应力。

3）待湿接缝混凝土强度达到设计强度的90%及其以上后按规范穿入钢绞线并张拉。采取的是分阶段张拉的方法，张拉完成后在槽口处用C55微膨胀混凝土封包。

4）全面检查套筒无误后开始灌浆作业，出浆口持续出浆后暂停压浆并设置止浆塞。

5）精度控制是桥墩和盖梁安装的重点监控内容，垂直度偏差≤1/3 000，且均应＜20 mm；墩顶高程允许偏差±10 mm；墩顶截面中心与设计位置的偏差≤10 mm。

6 结语

综上所述，合理管控场内预制、构件运输、现场安装和成品保护各个环节，严格控制各项工序技术要点，是桥墩和盖梁预制拼装成功实施的重要保障。桥墩和盖梁预制拼装方法在峡谷地区长大公路桥梁中成功应用，为同类项目施工提供了技术参考。长大桥梁预制拼装技术研究仍属于初级阶段，预制拼装结构力学性能和耐久性能亟待深入研究，应结合全产业链共同推动实现更高层次的预制拼装技术，在工程实践中追求“预制化、标准化、精细化”的基础目标。