大型混凝土構件橋墩裝配式制作安裝施工技術研究

曹偉

摘要： 近幾年我國橋梁工程建設速度越來越快，對工程產品投入使用的時間要求越來越緊，施工工藝也日益進步，預制拼裝施工技術逐漸走進橋梁施工。墩柱工廠預制、現場拼裝，可大量縮短施工工期，減少對城市交通、環境污染及周圍居民生活的影響，組合式裝配施工方法逐步替代傳統的施工方法。本文將主要闡述裝配式橋墩施工方法，為以后類似橋梁工程施工提供借鑒。

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.

關鍵詞： 橋墩；裝配式；預制吊裝

Key words： bridge pier；assembly type；prefabricated hoisting

中圖分類號：U443.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）33-0078-04

0 引言

國內橋梁行業墩柱施工以現澆為主，現場施工需要搭設大量支架、安裝模板及綁扎鋼筋，危險性較大且效率較低，施工工期長，尤其是在城市橋梁施工中，對交通、環境污染及周圍居民生活影響較大。墩柱預制拼裝技術目前在國內仍處于研究總結階段，在工程施工中很少被采用。國外歐美一些發達國家本項技術已經成熟，并大量運用于項目施工，與歐美國家相比，我國在這一領域仍處于建造效率低，總體能耗高的狀態。

隨著我國的經濟不斷發展，基礎建設將會近一步加快，尤其是在鐵路、公路及市政工程方面，讓工程產品更快的投入使用顯得越來越突出。吉林市恒山東路跨線橋工程主線橋12跨、匝道橋9跨，橋墩采用邊長1.8m正方形墩柱，跨越吉林市南山街和龍豐鐵路線，是第24屆金雞百花電影節活動的必經道路，工期較為緊張，傳統施工方法無法滿足工期要求。后經項目部與設計院多次溝通，將墩柱現澆變更為裝配式橋墩，該技術不僅能很好的控制工程質量，而且大大加快施工進度，確保了工期。

所以預制墩柱安裝施工進而推廣至全預制化的橋梁施工技術，不僅能很好的控制工程質量，而且能加快施工進度、減少現場污染、降低成本，符合現代化的發展要求，裝配式也將成為橋梁施工的主流。

1 工程概述

吉林市恒山東路上跨龍豐線公鐵立交橋工程，位于吉林市恒山東路與南山街交匯處，主線橋全長410m，橋寬18m；匝道橋全長270m，橋寬8m；位于直線及曲線上。該橋為上跨吉林市南山街和龍豐鐵路線，是第24屆金雞百花電影節活動的必經道路，工期較為緊張，傳統施工方法無法滿足工期要求。后經項目部與設計院多次溝通，將墩柱現澆變更為裝配式橋墩，在橋梁基礎施工的同時，開始選擇場地進行墩柱預制，待基礎施工完畢后進行墩柱安裝，該技術不僅能很好的控制工程質量，而且大大加快施工進度，確保了工期。

2 施工工藝特點、原理、操作流程

2.1 工藝原理

裝配式墩柱為混凝土構件的預制、運輸、安裝施工。通過墩柱預埋套筒灌漿連接承臺預埋的鋼筋，墩身與承臺之間的接觸面采用砂漿墊層保證其粘合度，實現兩者連接的整體性。

在橋梁基礎施工時，進行橋墩的工廠化預制，承臺施工時預埋與墩柱的連接鋼筋，墩柱預制時按相應位置安裝連接套管，待基礎施工完成后將預制好的墩柱運至現場，進行墩柱安裝。

將承臺頂面清理干凈，用ZH砂漿料拌制砂漿墊層，在砂漿墊層為塑性的狀態下吊裝墩柱，采用與吊重相匹配起重機將墩柱對準軸線位置垂直下放到杯口內，技術人員用全站儀從縱橫軸線方向進行監測使墩柱垂直，校核無誤后進行鋼筋連接套管注TZH10型高強砂漿，完成墩柱施工。如圖1所示。

2.2 工藝特點

裝配式墩柱為混凝土構件的預制、運輸、安裝施工，是通過墩柱套筒灌漿連接承臺預埋的鋼筋，墩身與承臺之間的接觸面采用砂漿墊層確保粘合度來實現其連接要求；墩柱安裝時需進行墩柱預埋套筒與承臺預埋鋼筋的連接定位，以及控制校核墩柱垂直度，安裝精度要求高；在橋梁基礎施工的同時，可進行上部構件的預制施工。基礎施工完畢后，進行上部構件的安裝，現場施工所需時間縮短；混凝土構件實現了工廠化預制，也更進一步保證了施工安全、質量，減少了對交通、環境污染及周圍居民生活影響。

2.3 施工工藝流程endprint

預制臺座施工→墩柱鋼筋綁扎→墩柱模板安裝→墩柱澆筑混凝土→墩柱拆模養生→安裝準備→墩柱安裝→鋼筋連接套管注漿→拆除鋼楔及斜撐。

3 操作要點

3.1 預制臺座

預制場地根據橋梁墩柱數量、規模選擇其占地面積及位置，還應考慮運輸方便、起重機站位及車輛的行走路線等，如果現場滿足要求的情況下，可在墩柱之間選擇場地，這樣既可以減少征地面積又可以縮短運輸距離。預制場地基礎換填50cm山皮石，場地硬化采用15cm厚C20混凝土。

墩柱臺座尺寸250cm*250cm，高30cm，采用C30混凝土澆筑，臺座上按圖紙尺寸預埋28根Φ40鋼筋，鋼筋長度68cm，露出臺座40cm。臺座表面設5mm厚鋼板。

3.2 鋼筋加工及安裝

①所有鋼材的質量都必須符合相關規范要求，都具備出廠合格證，且只有經過現場取樣復試合格后才能投入使用。

②將Φ40鋼筋連接套筒安放在臺座預埋鋼筋上，進行箍筋綁扎，定位固定連接套筒位置，用橡膠堵頭封堵好注漿孔。

③將墩柱主筋插入Φ40鋼筋連接套筒中，進行箍筋綁扎，用橡膠密封環封堵好連接套筒端頭。

④鋼筋保護層控制：鋼筋與模板間采用塑料墊塊，墊塊應與鋼筋綁扎緊，并互相錯開。

⑤連接套筒及預埋鋼筋大樣圖如圖3。

3.3 模板安裝

①模板采用裝配式整體鋼模板，起重機分片吊裝模板，在施工現場進行拼裝完成。模板拼裝期間，認真檢查拼裝流程，依照正規模板拼裝順序進行模板拼裝，保證其接縫嚴密、尺寸準確。

②正式安裝模板前，應先打磨干凈鋼模板，刷高效脫模劑。

③應協調配合開展模板和鋼筋安裝工作，若部分模板的安裝可能會影響到鋼筋安裝，那么應待鋼筋安裝完畢后再安裝鋼筋綁扎的模板。

④在模板頂縱橋向、橫橋向分別設置兩道I16工字鋼，長度為2.5m，間距為1.4m，工字鋼與臺座預埋地腳螺栓采用倒鏈連接，用于固定模板及墩柱鋼筋，防止混凝土澆筑過程中鋼筋及模板上浮，影響墩柱預制的質量。

⑤安裝完畢模板后，檢查其相關參數是否符合規范標準，檢查結果合格并簽認后，開始澆注混凝土工作。

3.4 混凝土澆筑及養護

①采用C40混凝土進行墩柱，嚴格依照相關規范標準進行混凝土原料的選擇、配合比和拌制，在正式開始澆筑前，先進行C40混凝土的試驗，然后結合試驗報告確定最佳的配合比。

②在拌和站集中拌制墩柱混凝土，全部采用泵送混凝土。為了最大限度地確保墩柱砼質量符合標準，應選用同一批次的經過審查的原材料及構件，如此混凝土的強度和外觀可基本保持穩定。

③影響混凝土強度的因素主要有骨料的粒徑和級配，骨料應符合相關規范要求，同時滿足工地使用泵送砼澆注方式及規范要求，粗骨料的最大粒徑選定為20mm。砂子采用中粗砂，其細度模量為2.6～3.0mm。確保所有進入到施工現場的砂石料都滿足質量要求，一旦發現任何不合格產品都必須立即將其清除出施工場地。

④混凝土澆注前準備工作。

1）做好人員的技術交底工作，明確人員分工及相應職責；

2）檢查攪拌站的材料儲備及機械情況是否存在異常；

3）檢查和落實施工所用各項機械設備，同時檢查備用設備的機械性能是否存在異常；

4）檢查輸送泵及砼運輸車道路是否存在異常；

5）安排專人清理模板內的雜物，確保建筑前模板內無任何雜物，并進行潤濕；

6）參考當地的天氣預報，合理確定澆筑時間。

⑤振搗。

振搗延續時間并不固定，其標準是混凝土獲得良好的密實度表面泛漿、氣泡消失。分段分層進行施工，每層厚度應控制在30cm。

混凝土分層澆筑時，每層混凝土厚度應不超過振動棒的1.25倍；在振搗上一層時，應插入下層中5cm左右，盡量縮小兩層之間的縫隙，并且應在下層混凝土初凝后，再進行上層混凝土振搗。

使用振搗器時，振搗器距離模板應合理，既不能過大也不能過小，應盡量避免碰撞鋼筋、預埋件等。

⑥混凝土養護。

1）完成混凝土澆筑后，應選用塑料布或者土工布覆蓋住，并且待其終凝后應進行灑水養護至少七天。

2）混凝土養護期間，應進行溫度監控，定時測定混凝土的各項參數及環境參數，然后依據測定參數結果及時調整養護方案，確保混凝土相關操作符合規范標準，進而保證混凝土質量合格。

3.5 墩柱安裝

①施工準備。

1）測量放線：安裝前必須在杯口上放出墩柱中心縱橫軸線，并彈好墨線，矩形墩柱還要彈出外邊線。

2）檢查杯口底標高，高出部分應鑿除修整。杯口底部用不同厚度鋼板墊平，鋼板間用高強度等級的水泥砂漿抹平，使底部標高達到設計要求。

3）檢查杯口長、寬、高尺寸，對安裝間隙不符合要求的應修整合格。杯口與預制墩柱接觸面均應鑿毛處理，對預埋件應除銹并復核其位置，合格后安裝。

4）預制墩柱側面用墨線彈出中線和標高控制線，以便就位時控制其位置。墩柱安裝前對柱各部位尺寸進行丈量檢驗，保證墩柱安裝后柱頂高程符合設計要求。

5）墩柱的運輸應符合預制構件運輸的有關規定，支墊位置應符合設計要求。

②墩柱安裝。

1）首先將承臺頂面清洗干凈，用方木每邊大于墩柱5cm處安裝模板，之后用ZH砂漿料拌制砂漿墊層，控制墊層厚度略高于2cm。ZH砂漿為半成品料，其抗壓強度為3d≥40MPa、28d≥40MPa，豎向膨脹率≥0.02%，水灰比為0.18。

2）在砂漿墊層為塑性的狀態下吊裝墩柱，用起重機將墩柱對準軸線位置垂直下放到杯口內，起吊時人工配合要放慢下落速度，并在易損部位墊以木板或橡膠墊。endprint

3）兩面吊線校正位置，用全站儀從縱橫軸線方向進行監測使墩柱垂直，誤差較大時起吊重新就位，誤差較小時可用絲桿千斤頂進行調整，準確就位后柱每側用兩個鋼楔卡緊固定，用鋼杵將砂漿墊層擠夯密實，并加斜撐保持柱體穩定，在確保穩定后方可摘去吊鉤。

③套管注漿。

1）墩柱位置、垂直度復測無誤后即可進行鋼筋連接套管注漿，注漿材料采用TZH10型高強灌漿料。其技術要求及標準為抗壓強度3d≥60MPa、28d≥100MPa，流動度30min≥260mm，豎向膨脹率≥0.02%，水灰比為0.18。

2）套筒注漿前應保證中套筒內干凈無雜物，壓漿的壓力宜為0.3～0.4MPa。壓漿的充盈度應達到孔道另一端飽滿且排氣孔排出與規定流動度相同的水泥漿為止，關閉出漿口后，應保持一個不小于0.5MPa的穩壓期，該穩壓期的保持時間宜為3～5min。

3）拆除鋼楔及斜撐當砂漿墊層及TZH10型高強砂漿強度達到設計強度的75%后拆除斜撐，墩柱安裝完畢。

4 質量控制

①鋼筋、水泥、灌漿料等必須有廠家的試驗報告和出廠合格質量證明，使用前先按要求進行分批檢驗。砂、石等地方材料，每批進場材料均由試驗室自檢合格后，報監理處實驗室檢驗后方可使用。

②場內鋼筋放置在高出地面0.3m的枕木或其他支承上，以免機械損傷或受潮銹蝕破壞，使用前應將表面的油膩、漆皮、鐵銹清除干凈。灌漿料應支墊覆蓋存放，防止受潮。

③施工質量控制。

1）認真做好施工原始數據的記錄，做到資料完整準確，內容齊全。加強施工全過程的質量監控，實行質量否決權。2）試驗室做好原材料的檢驗和配合比設計，施工過程中每道工序自檢，交接檢查，質檢員專職跟蹤全過程檢查，確保符合質量標準，監理工程師批準后方可進行下道工序施工。3）ZH墊層砂漿和TZH10套管灌漿料要嚴格控制好水灰比，套筒注漿前應保證中套筒內干凈無雜物，壓漿時應達到孔道另一端飽滿且排氣孔排出與規定流動度相同的水泥漿為止，并保持一定的穩壓期，防止填充不密實。

5 安全措施

①認真貫徹“安全第一，預防為主”的方針，參考國家有關規定，結合施工單位現有條件和施工現場實際情況，制定科學合理的安全施工方案，組建專業的安全團隊，由專門的安全員負責和監督施工安全，嚴格執行安全生產責任制，明確每個員工的職責，使其各司其職，做好安全生產。

②所有施工人員進入施工現場，必須戴好安全帽。遵守施工現場各項管理制度，施工場地設置安全警示標志。

③所有使用的電器設備均要設置防雨罩，工作結束后要及時罩上，關閉電源，并設專人負責，安全員定時檢查。必須堅持一機一閘一漏用電和下班斷電加鎖的原則。

④進行起吊作業時要設專人指揮，起吊索具定期檢查更換。認真計算構件重量，合理配制吊機及索具，嚴禁違章操作。

⑤夜間施工必須配備足夠的照明設施，夜間施工各施工作業點配備專職安全值班人員，照明供電安全由值班電工負責。

⑥高空作業時，風力影響超過6級（含6級）以上大風時，施工應停止，并對工地進行安全檢查。

⑦加強機械設備維修工作，特別對提升運輸設備重點進行日常檢修，不準機械設備“帶病”運行，以確保安全。

⑧針對本項目的具體情況，從安全生產管理的思想教育保證、組織保證、工作保證、制度保證及經濟保證等方面建立和完善本工程的安全保證體系。

6 環保措施

①加強施工管理，強化環保意識。成立以項目經理任組長的環境保護領導小組，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發的有關環境保護的法律、法規和規章，加強對施工燃油、工程材料、設備、廢水、生產生活垃圾、棄渣的控制和治理。

②加強廢水、廢碴的管理。工程廢水和生活污水不排放進入農田、耕地、供飲水用的水源，灌溉渠。施工期間，采取臨時排水措施，對于水中有沉淀物和污泥的需經沉淀后后再排放。

③將施工場地限制在工程建設允許的范圍內，合理布置、規范圍擋，做到標牌清楚、齊全，各種標識醒目，施工場地整潔文明。

④對施工中可能影響到的各種公共設施制定可靠的防止損壞和移位的實施措施，加強實施中的監測、應對和驗證。同時，將相關方案和要求向全體施工人員詳細交底。

⑤優先選用先進的環保機械。采取設立隔音墻、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允許值以下，同時盡可能避免夜間施工。

⑥對施工場地道路進行硬化，并在晴天經常對施工通行道路進行灑水，防止塵土飛揚，污染周圍環境。

7 結束語

近幾年我國公路、市政工程建設速度越來越快，對工程產品投入使用的時間要求越來越緊，裝配式橋墩施工工藝將傳統的墩柱現澆施工轉為墩柱預制現場吊裝，在橋梁基礎施工的同時進行墩柱預制，待基礎施工完畢后直接進行墩柱安裝。與墩柱現澆施工相比，雖然需要提前設置預制場地，墩柱吊裝時需選用大噸位起重機，但墩柱實現了集中預制，增加了墩柱的可施工時間，減少了模板的投入套數以及勞力人數，也更進一步保證了施工安全、質量，最可觀的是大大縮短了工期。進而推廣至全預制化的橋梁施工技術，不僅能很好的控制工程質量，而且能加快施工進度，減少現場污染，符合現代化的發展要求，裝配式也將成為橋梁施工的主流。

參考文獻：

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