整體預制橋梁墩柱后澆杯口法安裝施工技術

儲 根 法

(安徽省交通建設有限責任公司，安徽 合肥 230031)

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整體預制橋梁墩柱后澆杯口法安裝施工技術

儲 根 法

(安徽省交通建設有限責任公司，安徽 合肥 230031)

結合某大橋下部墩柱安裝工程實例，介紹了整體預制橋梁墩柱后澆杯口法的工藝原理，并從墩柱承臺施工、限位墩施工、空心墩柱預制等方面，闡明了施工操作要點，指出該工藝具有施工效率高、結構穩定、節約材料等優點。

橋梁，墩柱，承臺，剪力釘

1 工程概況

在橋梁施工中，橋梁墩柱施工大部分采用現澆施工，但在近幾年工程施工正朝標準化、工廠化的趨勢發展。橋梁墩柱采取工廠化預制安裝能提高墩柱的質量，縮短下部結構施工周期。國內外對該工藝進行了許多研究和嘗試，但預制墩柱與基礎的連接一直是橋梁墩柱工廠化預制安裝的難題[1-3]。

預制墩柱與基礎的連接既要方便預制墩的就位和臨時固定，又要求連接固定強度高，具有良好的抗震性能。結合濟祁高速公路項目開展墩柱預制安裝工藝研究，利用高標號混凝土的特性，將實心墩柱改為空心墩施工，按照離心法原理預制保證了混凝土的密實。安裝時通過限位墩、纜風繩保證了墩柱的臨時固定和定位；墩柱通過限位墩、剪力釘、后澆杯口與承臺連接，并在底部設置鋼護筒，保證了墩柱與基礎的連接強度，提高了結構的抗震性能。將剪力釘分為預制墩內、杯口內兩段，兩段之間采用直螺紋套筒連接，方便了施工。

濟祁高速永城至利辛安徽段路基工程04標段位于亳州渦陽縣單集林場，為全封閉、全立交、雙向四車道高速公路，主線設計車速120 km/h，路基寬度27 m，主線里程樁號為K34+000～K45+925.5，全長11.926 km。標段內共設特大橋1座、大橋1座、中小橋17座。其中大橋下部墩柱為預制空心墩，共計預制空心墩156個，安裝接頭C40混凝土463 m3，連接處C40混凝土200 m3。

本工程大橋下部墩柱采用離心整體預制橋梁墩柱后澆杯口法安裝。

2 技術原理

1)墩柱預制時充分利用高標號混凝土的特性，將實心墩柱改為空心墩施工，按照離心法原理保證了混凝土的密實。

2)承臺頂部預留限位墩和杯口鋼筋，安裝時通過限位墩保證了墩柱的臨時固定和定位；預制墩柱底部預埋鋼護筒及剪力釘鋼筋(預制墩部分)和連接直螺紋套管，吊裝至承臺初步安裝固定后，預制墩柱吊裝就位后在鋼筋直螺紋套管內安裝剪力釘鋼筋(杯口部分)，在其底部的外周支模澆筑混凝土形成后澆式杯口,結構示意圖如圖1所示。

3)墩柱通過限位墩、剪力釘、后澆杯口與承臺連接，并在底部設置鋼護筒，保證了墩柱與基礎的連接強度，提高了結構的抗震性能。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工準備→墩柱承臺施工→限位墩施工→空心墩柱吊裝施工→剪力釘安裝施工→杯口鋼筋綁扎施工→杯口混凝土澆筑施工→橋梁上墩結構施工。

3.2 操作要點

3.2.1 施工前準備

1)熟悉地質報告、施工方案和施工進度計劃。2)技術人員熟悉設計圖紙，掌握地質勘探資料、承臺截面尺寸、高度等相關參數。3)施工設備、材料進場，搭建臨時設施和安裝、調試設備，水電接通到位，并配備發電機組備用。

3.2.2 墩柱承臺施工

1)先進行承臺基坑開挖，基坑驗收合格后進行基礎墊層混凝土澆筑。當墊層混凝土強度達到設計強度70%后，再綁扎承臺鋼筋。2)為了避免混凝土澆筑施工時的移位問題，綁扎承臺鋼筋時，所有交叉點均應綁扎，承臺頂部根據設計圖紙預留杯口鋼筋及限位墩鋼筋，同時在承臺鋼筋底面和側面用混凝土預制塊作保護層。3)鋼筋骨架綁扎結束后，進行模板立設，嚴格控制其垂直度。采用型鋼、方木圍楞、對拉螺桿與基坑四周坑壁擠密、撐實。4)混凝土采用分批分層澆筑，上一層混凝土灌注應在下一灌注層混凝土初凝前完成。基礎混凝土澆筑至設計標高后，及時灑水覆蓋養護，養護達到規定要求后即可進行模板拆除。5)承臺頂部預留限位墩鋼筋和杯口豎向鋼筋，墩柱未安裝前暫不焊接橫向箍筋，只對豎向鋼筋做臨時固定。現場施工如圖2所示。

3.2.3 限位墩施工

1)測量放樣：在承臺施工完成后，采用全站儀對限位墩的中心點進行精確放樣，利用墨斗彈出十字線且延長至承臺邊緣，同時做好標記，以便后期預制墩柱吊裝的平面位置控制。2)鋼筋綁扎：鋼筋綁扎前對接觸面進行鑿毛處理，鋼筋綁扎根數及間距須嚴格按圖紙設計要求，并在內部綁扎兩層鋼筋網片，鋼筋網片與承臺預留鋼筋綁扎成整體，經監理工程師驗收合格方可進行下道工序。3)模板安裝：模板由生產廠家圈制而成，采用兩個半圓5 mm厚鋼板，并設牛腿，接縫處采用螺栓連接。4)澆筑混凝土：采用C30混凝土進行澆筑。5)考慮到預制墩柱重量較重，砂漿容易壓碎，影響后期預制墩柱安裝及垂直度的校核等，因此采用細石子混凝土進行精平處理。現場施工如圖3所示。

3.2.4 剪力釘加工

剪力釘根據設計規格要求預制，制作時直徑誤差應控制在0.3 mm以內。預制完成后，運抵施工現場，并存放在干燥、通風的庫房。

剪力釘分為預制墩內、杯口內兩段，兩段之間采用直螺紋套筒連接。

3.2.5 空心墩柱預制

1)墩柱在工廠內采用高強混凝土通過離心法成型，墩柱預制主要工藝流程：鋼筋籠成型、裝配(預埋鋼護筒及鋼筋直螺紋套管)→外模安裝→喂料→合模→離心法澆筑墩柱混凝土→停機→吊出管模→蒸汽養護→拆模→灑水養護。

2)鋼筋籠采取滾焊機滾焊成型。

3)鋼筋籠成型后，在墩柱底部安裝固定鋼護筒、剪力釘。鋼護筒用專用卷板機卷制而成，在鋼護筒壁上按照圖紙沖制剪力釘孔。安裝剪力釘，剪力釘套筒緊貼外側鋼護筒，預制墩內部分點焊固定在鋼筋籠主筋上。擰開剪力釘杯口部分，將套筒外口用塑料套包裹嚴密，以防漏漿。

4)墩柱用大型離心設備預制成型。

5)出廠前由質檢員對預制墩柱外觀質量、尺寸、鋼筋保護層厚度以及混凝土強度等進行檢驗，并在橋墩任一端內壁標記生產日期、班別、管模編號、長度及質量等級代號等，質量檢驗合格后方可運至安裝現場。現場堆放如圖4所示。

3.2.6 預制墩柱吊裝施工

1)預制墩柱卸車時用兩根帆布帶采用捆綁式起吊，吊放至平整的場地內，預制墩柱底部墊設枕木。2)預制墩柱安裝前，清除承臺表面雜物，同時對承臺頂部的預留鋼筋、限位墩以及預制墩柱底部的剪力釘進行質量檢查，檢驗合格后方可進行吊裝施工。3)預制墩柱采用可調高度式重型龍門吊或大型吊機起吊安裝，預制墩柱的平面位置及垂直度控制使用3臺全站儀同時觀測，高程使用水準儀和鋼尺配合測放。4)吊裝應嚴格遵守輕放的原則，嚴禁拋擲、嚴防碰撞、嚴禁滾落。5)預制墩柱起吊吊點應符合設計要求。6)利用吊車進行預制墩柱安裝，吊裝時保證預制墩柱完全垂直時，緩緩移至承臺限位墩位置處進行安裝，如圖5所示。

3.2.7 平面位置、垂直度校核

1)預制墩柱吊裝完成后，由測量人員對其平面位置、垂直度進行校核：a.平面位置控制：在安裝前由測量人員放出墩柱中心線，用墨斗彈線并延長至承臺邊緣，同時在四周定出邊緣線作為預制墩柱邊緣控制點，平面位置允許誤差控制在±10 mm。b.垂直度控制：采用兩臺經緯儀配合直尺控制垂直度。c.纜風繩設置：垂直度局部存在偏差情況下，采用纜風繩進行調整。在墩柱吊裝前，每根墩柱設置3根纜風繩，纜風繩一端固定在墩柱頂部的預留鋼筋上，另一端與地錨固定連接。

2)經監理工程師對預制墩柱平面位置、垂直度校核結果驗收合格后，方可進行下一道工序的施工。

3.2.8 剪力釘安裝施工

1)預制墩柱到場后成品按要求對外觀、強度、鋼筋保護層厚度進行再次驗收，合格后及時組織技術人員進行剪力釘的安裝施工。2)剪力釘安裝前，應先清除表面的銹斑、氧化皮、灰塵等雜物，且檢驗剪力釘規格和鋼筋直螺紋套管的規格應一致，并確保絲扣干凈、完好無損。3)安裝剪力釘時應對正軸線將剪力釘擰入預制墩柱預埋套管內，然后用力矩扳手擰緊，力矩扳手的精度為±5%，擰緊值應滿足相關規定的力矩值，不得超擰，擰緊后的剪力釘應作上標記，防止漏擰。

3.2.9 杯口鋼筋、混凝土施工

1)由于空心墩柱底部已安裝剪力釘，在預制墩柱吊裝前綁扎杯口箍筋會與剪力釘相沖突，不利于預制墩柱的安裝就位，所以選擇在預制墩柱安裝就位后再綁扎杯口箍筋，如圖6所示。

2)根據設計要求，在預制墩柱底部的外周進行支設鋼模，模板支設范圍需確保澆筑的混凝土杯口能完全裹覆預留鋼筋，如圖7所示。模板安裝好后，現場技術員進行自檢，模板、各連接鋼構件上的污垢應清理干凈，經監理工程師驗收合格后方可澆筑混凝土。

3)杯口混凝土采用C40商品混凝土，罐車運輸，泵送混凝土連續澆筑。

4)混凝土澆筑完畢后，對杯口混凝土面應及時進行修整、收漿抹平，待定漿后混凝土稍有硬度，再進行二次抹面。

5)杯口混凝土初凝后，根據規定進行灑水養護。

4 工藝特點

預制墩柱采用高標號混凝土離心法整體預制，保證了墩柱的強度和混凝土的密實性；同時預制墩柱采用空心設計，大量節約了施工材料。在承臺頂面設置限位墩，在墩柱頂設置纜風繩，對墩柱定位和臨時固定，且垂直度、位置調整校核方便。在預制空心墩柱底部設置鋼護筒并在外圍布設剪力釘，在承臺預留杯口鋼筋，外側支模澆筑混凝土形成杯口式墩壁，提高墩柱與后澆式杯口的整體性和結構穩定性。 將剪力釘分為預制墩內、杯口內兩段，兩段之間采用直螺紋套筒連接，保證了剪力釘的連接強度且施工方便。

5 結語

通過對整體預制橋梁墩柱后澆杯口法安裝施工技術的技術原理、施工流程及操作要點的介紹，為預制橋梁墩柱安裝提供了新方法。該工法具有施工速度快、結構穩定、整體受力性能好、節約材料、施工環保等優點，具有較好的經濟和社會效益。

[1] 朱治寶,劉 英.跨海大橋大型預制墩柱的施工技術[J].橋梁建設,2004(5):50-52.

[2] 閆明吉,殷天軍,卞蜀陵,等.上海長江大橋工程墩柱分節預制安裝施工技術[J].中國港灣建設,2010(3):39-44.

[3] 魏鴻標.后澆接縫工藝在橋梁施工中的應用[J].房地產導刊,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

儲根法(1973- )，男，高級工程師

U445

A