預(yù)制立柱橫向支模豎向澆筑施工技術(shù)

李申杰

1. 上海建工四建集團(tuán)有限公司 上海 201103；

2. 上海建筑改建與持續(xù)利用工程技術(shù)研究中心 上海 201103

1 工程概況

上海嘉閔高架路（G2～S6段）及地面道路新建工程采用高架橋梁及地面道路敷設(shè)形式，其中的JMB2-4標(biāo)位于嘉定南翔現(xiàn)狀滬宜公路（火車(chē)站路—真南路），包括主線高架、上下匝道及地面道路，全長(zhǎng)1.67 km。本工程采用“橋梁預(yù)制拼裝”施工工藝，除樁基、承臺(tái)外，立柱、蓋梁、帶防撞護(hù)欄小箱梁等均為工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)拼裝。

本工程預(yù)制立柱采用直立柱，立柱斷面為矩形加線倒角，中墩采用雙柱式，邊墩單柱式，標(biāo)準(zhǔn)立柱截面尺寸2.0 m×1.5 m，高8.8～13.8 m，混凝土等級(jí)為C40，立柱采用灌漿套筒連接接頭，柱底設(shè)套筒連接承臺(tái)預(yù)留插筋（圖1），柱頂預(yù)留插筋連接蓋梁底套筒，預(yù)制立柱鋼筋籠及套裝的安裝精度嚴(yán)格控制在2 mm范圍之內(nèi)。

由于預(yù)制拼裝工藝對(duì)立柱構(gòu)件精度的要求較嚴(yán)格，同時(shí)為達(dá)到工廠高效預(yù)制的目標(biāo)，我們研究開(kāi)發(fā)了一種橫向支模豎向澆筑的立柱預(yù)制方法。

2 預(yù)制立柱制作施工工藝

2.1 工藝簡(jiǎn)述

橫向支模豎向澆筑的立柱預(yù)制方法，包括鋼筋綁扎、模板安裝、模板翻轉(zhuǎn)、混凝土澆筑，以及構(gòu)件養(yǎng)護(hù)等步驟。鋼筋綁扎過(guò)程中使用自動(dòng)化數(shù)控設(shè)備進(jìn)行鋼筋的彎剪加工，之后在帶精確定位機(jī)構(gòu)的胎架上進(jìn)行鋼筋綁扎。鋼筋籠成型后移至操作平臺(tái)上完成橫向支模，支模完成后移動(dòng)至翻轉(zhuǎn)臺(tái)座，在起重設(shè)備的牽引下完成豎向翻轉(zhuǎn)。混凝土澆筑和構(gòu)件養(yǎng)護(hù)均在澆筑臺(tái)座上豎向完成。該方法可以實(shí)現(xiàn)預(yù)制立柱橫向支模到豎向澆筑的工況轉(zhuǎn)換，從而縮短施工周期，提升施工質(zhì)量和安全性。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)立柱縱斷面示意

2.2 工藝流程

立柱模板加工→模板進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收→模板拼裝、鋼筋籠胎架綁扎→鋼筋籠橫向支模→立柱翻轉(zhuǎn)臺(tái)翻轉(zhuǎn)→立柱臺(tái)座澆筑→立柱拆模養(yǎng)護(hù)

2.3 鋼筋加工

預(yù)制立柱的鋼筋包含主筋及箍筋，本工程采用φ40 mm主筋及φ12 mm箍筋。鋼筋加工車(chē)間內(nèi)儲(chǔ)存的鋼筋安放于專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的堆放架上，有利于不同直徑、不同長(zhǎng)度鋼筋的分開(kāi)放置。對(duì)于鋼筋加工機(jī)械的選擇，主要針對(duì)鋼筋的剪切及彎曲，需要滿足精度及效率的要求；針對(duì)預(yù)制立柱構(gòu)件2 mm的精度要求，鋼筋的切斷測(cè)量誤差需要控制在1 mm以內(nèi)，單臺(tái)機(jī)日加工量100 t以上，因此我們采用了自動(dòng)化高精度數(shù)控加工設(shè)備。

鋼筋加工除了剪切和彎曲，另一項(xiàng)重要的加工就是連接，當(dāng)達(dá)到Ⅰ級(jí)鋼筋接頭時(shí)，構(gòu)件中縱向受力鋼筋的接頭百分率可不受限制，可大幅降低鋼筋損耗、方便施工。因此我們采用鐓粗直螺紋的機(jī)械連接工藝，對(duì)接頭的質(zhì)量重點(diǎn)控制。

2.4 鋼筋籠胎架綁扎

為了保證鋼筋籠制作允許偏差2 mm的要求以及制作效率，預(yù)制立柱鋼筋籠加工采用鋼筋模塊化精加工的理念，立柱鋼筋籠于專(zhuān)用胎架上制作加工成型，胎架由底座、支架、掛片及定位板組成。其中支架包括伸出鋼筋端定位板支架、中間主筋掛片架立支架、套筒端定位板支架。掛片包括上下緣主筋掛片、左右緣主筋掛片、下緣箍筋掛片及手持式箍筋卡尺。為保證鋼筋籠支撐穩(wěn)定以及主要受力鋼筋不變形，在胎架端頭增加了定位鋼板，該鋼板采用車(chē)床精加工成型，精度可控制在1 mm以內(nèi)。

胎架上鋼筋籠的綁扎按照以下步驟進(jìn)行：安裝套筒→上排主筋→箍筋→側(cè)面及底部主筋→豎向拉鉤→橫向拉鉤→預(yù)埋件及輔助裝置。為了使操作工人能夠快速地掌握具體施工步驟，我們制訂了立柱鋼筋籠綁扎的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，使工人可以按部就班地操作，消除了施工過(guò)程的隨意性，也大幅提高了工作效率。

2.5 鋼筋籠橫向支模

由于立柱鋼筋籠在工廠內(nèi)制作方式的改變，將以往在現(xiàn)場(chǎng)豎向綁扎鋼筋籠的方式改為工廠內(nèi)胎架上橫向綁扎鋼筋籠的方式。為了避免鋼筋籠在工廠內(nèi)多次翻轉(zhuǎn)及更好地控制鋼筋籠變形，我們創(chuàng)新采用了立柱鋼筋籠橫向入模的方法，有效地解決了上述問(wèn)題，同時(shí)又避免了模板安裝時(shí)高空作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

因此本工程設(shè)計(jì)的預(yù)制立柱模板系統(tǒng)與常規(guī)現(xiàn)澆立柱模板有所不同，其剛度更大，精度更高，既能夠采用橫向支模的方法安裝模板，又能夠滿足模板帶鋼筋籠一起翻轉(zhuǎn)的要求。其構(gòu)造主要由側(cè)模、底模、底架、吊架、臺(tái)車(chē)、翻轉(zhuǎn)架及操作平臺(tái)等組成。

立柱橫向支模按照以下步驟進(jìn)行：安裝軌道、臺(tái)車(chē)及翻轉(zhuǎn)架→底面模板→側(cè)面模板→鋼筋籠入模→頂面模板合模→安裝輔助裝置。為了使操作工人能夠快速掌握具體施工步驟，我們同樣制訂了立柱模板安裝的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，使工人可以按部就班地操作，消除了施工過(guò)程的隨意性，也大幅提高了工作效率。

2.6 立柱翻轉(zhuǎn)臺(tái)翻轉(zhuǎn)

為了保證預(yù)制立柱構(gòu)件外觀的美觀一致，立柱混凝土澆筑仍采用豎向澆筑的方法，因此需要預(yù)制立柱橫向支模到豎向澆筑的工況轉(zhuǎn)換，我們?cè)O(shè)計(jì)了專(zhuān)用翻轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，大剛度鋼模板帶鋼筋籠一起進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，可以取消鋼筋籠單獨(dú)翻轉(zhuǎn)所需的加固措施，施工方便快捷。立柱模板合模后與翻轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行銷(xiāo)軸連接，通過(guò)起重設(shè)備的牽引完成橫向至豎向的翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)到位后松開(kāi)銷(xiāo)軸移至澆筑臺(tái)座。

2.7 立柱臺(tái)座澆筑

混凝土的澆筑在臺(tái)座上豎向完成，立柱模板從翻轉(zhuǎn)臺(tái)移至澆筑臺(tái)座，與場(chǎng)地上的固定臺(tái)座可靠連接，然后在立柱模板頂部安裝操作平臺(tái)（圖2）。操作人員均在平臺(tái)上澆筑立柱混凝土，人員上下采用登高車(chē)，混凝土采用泵車(chē)澆筑。

圖2 預(yù)制立柱臺(tái)座及操作平臺(tái)示意

2.8 立柱拆模及養(yǎng)護(hù)

立柱的拆模，先整體拆除頂部操作平臺(tái)，模板采用分塊拆除，拆模后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，可采用噴淋灑水養(yǎng)護(hù)、塑料薄膜包裹及涂抹養(yǎng)護(hù)劑等方式。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著城市橋梁裝配式施工工藝的推廣普及，大量預(yù)制構(gòu)件的出現(xiàn)使橋梁施工逐漸走向工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、規(guī)模化[1-4]。對(duì)于預(yù)制立柱的工廠生產(chǎn)，采用橫向支模豎向澆筑的創(chuàng)新施工工藝，不僅大大提高了預(yù)制立柱的施工效率，也提高了施工精度和質(zhì)量，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)預(yù)制立柱的工廠化集中生產(chǎn)管理有一定的借鑒作用，對(duì)推進(jìn)城市高架橋梁的建筑工業(yè)化有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。