基于城市高架橋預(yù)制拼裝施工要點及控制探究

龔政

中交第四公路工程局有限公司 北京 100022

1 工程概況

某條公路長達(dá)3．1公里，公路中橋梁部分是通過全預(yù)制拼裝法進(jìn)行施工。主要涵蓋的是橋梁的下半部分，譬如橋梁中的橋墩立柱部分、蓋梁部分、小箱梁部分，以及橋梁中的邊梁防撞墻等，這些都是由箱梁工廠完成預(yù)制加工，再運抵施工現(xiàn)場進(jìn)行拼裝施工，由于橋梁立柱和承臺、立柱與蓋梁在拼接中需采用灌漿套管進(jìn)行連接，然后在拼裝邊梁防撞墻和小箱梁，也正是如此，施工中的諸多細(xì)節(jié)是決定橋梁拼裝質(zhì)量的必然因素，故研究橋梁拼裝的施工要點，對確保該橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義[1]。

2 預(yù)制立柱拼裝施工要點

預(yù)制構(gòu)件在運抵施工現(xiàn)場時，應(yīng)遵循從下至上的順序進(jìn)行。第一步要完成的是立柱與承臺之間的拼裝，待拼接縫灌漿強(qiáng)度滿足等級后，再進(jìn)行下一拼裝施工，即拼裝立柱和蓋梁，由于各立柱與承臺、蓋梁與立柱間的連接均采用全灌漿套筒法施工，不同類型的混凝土構(gòu)件斷面拼接也是由具備一定強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的砂漿墊層鋪裝接合。在拼裝這些預(yù)制構(gòu)件時，由于各構(gòu)件間的連接是通過預(yù)留的鋼筋接頭進(jìn)行焊接，在行灌漿套筒完成澆筑接合，使其達(dá)成拼裝的整體。而就預(yù)制拼裝的施工而言，其應(yīng)注重以下幾點：①預(yù)制立柱頂部預(yù)留的伸出鋼筋以及底部預(yù)埋灌漿套筒的定位；②在預(yù)制蓋梁的底部進(jìn)行灌漿套筒預(yù)埋時的定位。在對預(yù)制立柱進(jìn)行定位時，立柱頂部伸出鋼筋和立柱底部預(yù)埋的套筒需要進(jìn)行定位，在進(jìn)行模板澆筑以及鋼筋綁扎的施工時要及時保護(hù)好以上部位。

2.1 預(yù)制立柱鋼筋籠胎架

如圖1所示，為了提高預(yù)制立柱的精確度，立柱鋼筋籠的綁扎制作尤為關(guān)鍵，布置主筋箍筋定位體系時要嚴(yán)格按照圖紙來進(jìn)行，確保主要稱重的鋼筋不發(fā)生彎曲，鋼筋籠在制作誤差也不能大于2毫米。立柱鋼筋籠胎架的結(jié)構(gòu)組成包括支架、底座、定位板和掛片。支架又包括中間主筋掛片架支架、套筒部位的定位板支架以及伸出鋼筋端的定位板支架。掛片主要包含左右緣主筋掛片、上下緣主筋掛片、手持式箍筋卡尺以及下緣箍筋掛片。

圖1 立柱鋼筋籠胎架立面示意圖

2.2 預(yù)留鋼筋和預(yù)埋套筒定位

為了使預(yù)制立柱中的預(yù)埋套筒和預(yù)留鋼筋定位的問題得到徹底解決，可以將定位鋼板加在胎架的頂端，這種鋼板使用的時車床的精加工，精度可以保持在1毫米的范圍。

要想使伸出鋼筋被徹底固定，在對伸出長度進(jìn)行鎖定后還要保證主筋的位置不發(fā)生變動，將鋼筋定位板設(shè)置在胎架的一側(cè)，對定位板進(jìn)行開孔時必須根據(jù)圖紙上的鋼筋位置來進(jìn)行，在孔洞的位置要使用支頭螺絲來對伸出鋼筋進(jìn)行固定。立柱模板的截面和伸出鋼筋定位板外部的尺寸可以匹配，在對鋼筋籠進(jìn)行綁扎后，定位板會進(jìn)入模板中，對鋼筋繼續(xù)進(jìn)行定位，使立柱澆筑的高度控制在一定范圍內(nèi)[2]。

將套筒定位板（如圖2所示）設(shè)置在預(yù)制立柱鋼筋籠胎架的另外一側(cè)，嚴(yán)格的根據(jù)圖紙?zhí)淄驳闹行奈恢脤⒙菟自O(shè)置在定位板上，將橡膠環(huán)緊緊套在螺栓內(nèi)部，橡膠在膨脹過程中會鎖定套筒。通過使用套筒固定的部位聯(lián)合立柱底部的方式對套筒進(jìn)行定位，不但能使套筒被牢牢的固定，也能使立柱底模板在澆筑之后進(jìn)行模板裝入時不被拆卸掉，從而實現(xiàn)持續(xù)定位的功能。

圖2 套筒定位板（底模）示意

3 預(yù)制蓋梁施工要點

在進(jìn)行預(yù)制蓋梁施工時要將蓋梁底端的預(yù)埋套筒進(jìn)行定位，進(jìn)行模板澆筑的過程中以及鋼筋綁扎的時候都要就是限位保護(hù)以上的部位。

3.1 蓋梁立柱鋼筋籠胎架

為了使預(yù)制蓋梁鋼筋籠綁扎達(dá)到一定的準(zhǔn)確度，需要在進(jìn)行綁扎時采用精加工的鋼筋胎架，必須要根據(jù)圖紙來布置主筋箍筋定位格局，確保鋼筋不發(fā)生彎曲，鋼筋籠在制作時誤差不超出2毫米范圍。蓋梁鋼筋籠胎架的結(jié)構(gòu)包括4部分，有支架、底座、定位平臺以及掛片。根據(jù)圖紙要求在底架上將定位框架進(jìn)行固定，在定位框架上安裝上掛片，掛片類型包括下部橫梁、頂部橫梁、預(yù)制部分側(cè)面掛片（如圖3所示）以及脊骨梁側(cè)面掛片。

圖3 蓋梁鋼筋籠胎架設(shè)計立面示意

3.2 預(yù)埋套筒定位

為了使預(yù)埋套筒在預(yù)制蓋梁底部的定位得以徹底解決，將定位鋼板設(shè)立在胎架的位置，使用的精加工的鋼板，精度范圍保持在1毫米內(nèi)。將螺栓孔根據(jù)圖紙中套筒的中心位置設(shè)立在套筒定位板上，在進(jìn)行定位時將橡膠環(huán)套筒內(nèi)部預(yù)設(shè)螺栓進(jìn)行定位，橡膠在膨脹時鎖定套筒。在胎架外實現(xiàn)套筒安裝定位后全部進(jìn)入鋼筋籠胎架內(nèi)，最后使鋼筋隨之進(jìn)入到蓋梁模板內(nèi)，成為底模的其中一部分，實現(xiàn)限位功能。

3.3 蓋梁安裝施工工藝

①蓋梁卸車。運輸車輛施工以及吊裝機(jī)械都要在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。蓋梁卸車是利用一臺320t的履帶來完成的。運輸車是沿著橋面停放的，而履帶吊橫橋是在承臺的北面停放的。②搭設(shè)操作平臺。拼裝人員在立柱底部進(jìn)行平臺操作時，利用吊機(jī)使其到達(dá)柱頂，將其通過預(yù)埋螺栓套來進(jìn)行固定，隨后完成蓋梁吊裝施工。③進(jìn)行測量的準(zhǔn)備。為了更好的對立柱與蓋梁的位置進(jìn)行控制，要在蓋梁底部側(cè)面與立柱頂部的銜接處進(jìn)行放樣以及彈墨線同時將刻度條進(jìn)行安裝。④進(jìn)行擋漿模板的安裝。將蓋梁邊線在立柱頂部彈出，按照邊線的位置將擋漿模板安裝上。擋漿模板的材料是5厘米的槽鋼，立柱的接觸面和擋漿模板都是使用的雙面膠來止?jié){的[3]。④對擋漿模板進(jìn)行安裝。當(dāng)蓋梁變線從立柱頂面彈出之后，工作人員便可以按照邊線位置對擋漿模板進(jìn)行安裝，模板一般都是采用5厘米的槽鋼制作而成，立柱和模板的接觸面用雙面膠進(jìn)行止?jié){處理，⑤墊層坐漿。我國目前立柱和蓋梁之間的砂漿墊層基本上都是采用的60MPa高強(qiáng)砂漿和自制攪拌機(jī)或者是科尼樂立軸行星式攪拌機(jī)，干料和水的配合比一般為17．5，拌料一般需要攪拌3分鐘為宜。之后就將漿料倒到立柱頂鑿毛面，并對其進(jìn)行刮平處理。⑥安裝蓋梁。在蓋梁試吊過程中不但要考慮對位問題，同時還要對蓋梁底平面位置和標(biāo)高引起關(guān)注，在完成匹配作業(yè)之后將蓋梁緩慢放下，再進(jìn)行坐漿安裝，之后實施蓋梁水平度、高程和相對位置的測量和記錄，最后對立柱側(cè)面和擋漿模板進(jìn)行清洗。⑦波紋管灌漿。灌漿料選用的是100MPa高強(qiáng)無收縮水泥和自制攪拌機(jī)，干料和水的配比為100：17．5，需要對干料和水的重量進(jìn)行分別稱重，混合料的攪拌時間為3分鐘。待墊層砂漿凝結(jié)好之后還要實施壓漿處理，在此過程中工作人員還要對攪拌頭和攪拌桶進(jìn)行預(yù)先潤濕處理，然后將干料和水依次放入攪拌桶，開啟底座轉(zhuǎn)盤和攪拌機(jī)，與此同時對攪拌時間進(jìn)行計秒，確保攪拌時間為3分鐘。如果在3分鐘之后發(fā)現(xiàn)漿料當(dāng)中還是有固態(tài)干料的存在則應(yīng)該繼續(xù)攪拌直到?jīng)]有為止。讓漿液靜置2分鐘放出氣泡就結(jié)束了灌漿漿料拌漿作業(yè)。

4 預(yù)制箱梁施工要點

4.1 鋼筋加工胎具設(shè)計

利用抽拉桿和型鋼按照圖紙中的小箱梁的外觀大小來進(jìn)行鋼筋胎具的加工，設(shè)計抽拉桿時采用活動的形式，確保胎具在進(jìn)行調(diào)整時能有較好的通用性能；兩端主要按照主筋之間的距離利用抽拉桿的一些間距來完成布置，胎具大小要做到準(zhǔn)確無誤。在對鋼筋進(jìn)行彎配和切割時要在加工車間內(nèi)通過數(shù)控設(shè)備來完成，要求使用定型胎架來完成預(yù)制梁鋼筋骨架。每一個鋼筋的交叉點出都要牢牢焊死。在對鋼筋實現(xiàn)安裝和綁扎時要實現(xiàn)確切的定位。

4.2 小箱梁模板設(shè)計

按照預(yù)制梁的質(zhì)量工藝以及規(guī)劃模式的規(guī)定，外模分為軌道整體縱向拖拉式和分塊吊裝式。應(yīng)該在側(cè)模上進(jìn)行梁底外側(cè)圓弧的設(shè)置。模板整體要穩(wěn)定，上面設(shè)置為拉桿，要使模板剛度得到滿足，就要通過新澆筑的混凝土來施加壓力導(dǎo)致變形從而得到滿足。在內(nèi)模的選取上可以考慮抽拉式或者拼裝式，安裝時是整體進(jìn)行，拆除時候也要整體進(jìn)行。

4.3 小箱梁鋼筋籠吊裝入模

鋼筋骨架綁扎好之后就進(jìn)入到安裝環(huán)節(jié)，在此之前工作人員還需要在底模上準(zhǔn)確標(biāo)注梁端線和跨中線，以實現(xiàn)對梁體鋼筋骨架縱向安裝位置的合理把控，鋼筋骨架底模入位之后還要對其縱向中心線的重合度進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保兩個中心線完全重合。同時還要根據(jù)具體情況做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以確保梁體鋼筋不會受到損壞。具體吊裝過程需要采用專用的吊具，并在箱梁腹板頂部設(shè)置恰當(dāng)?shù)牡觞c，布設(shè)的原則就是保證鋼筋骨架的整體穩(wěn)定性。

4.4 高性能自密實混凝土澆筑

高性能自密實混凝土澆筑過程中，需要結(jié)合實際情況選擇恰當(dāng)?shù)臐仓c，該工程所采用的混凝土自密實范圍可以達(dá)到10米，其實就是在小箱梁澆筑的時候只需要選擇一個點進(jìn)行固定澆筑，并采用振搗棒進(jìn)行振搗處理以加快混凝土的流動速度，讓小箱梁澆筑時間從以往的4個小時縮短到40分鐘，大大提高了施工效率。

4.5 智能張拉施工

為了更好地提升預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量，施工企業(yè)可以采用全自動智能張拉設(shè)備對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉，從而自動生成數(shù)據(jù)信息，這種技術(shù)具有非常好的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度，除非人為干擾，大多數(shù)情況下都可以很好地保證預(yù)應(yīng)力張拉施工質(zhì)量。

4.6 大循環(huán)壓漿施工

大循環(huán)壓漿施工其實就是將預(yù)制小箱梁通過連接管連在一起，從而實現(xiàn)一次性灌漿和整片箱梁壓漿作業(yè)，這種施工方式利用漿液滿管路持續(xù)循環(huán)可以很好排除管道內(nèi)部的空氣，確保壓漿過程中管道漿液內(nèi)無氣室、氣倉，提高管道內(nèi)漿液的密實度。

5 城市高架橋預(yù)制拼裝現(xiàn)場施工要點和控制

承臺和預(yù)制立柱之間的拼接主要就是通過立柱底部預(yù)埋套筒和承臺表面預(yù)留鋼筋的灌漿而實現(xiàn)，同時在拼接面鋪設(shè)一定的高強(qiáng)砂漿墊層，所有立柱都是提前在工廠加工好然后運送到施工現(xiàn)場。小箱梁運送到施工現(xiàn)場之后，我們利用2臺300噸的履帶式起重機(jī)對其進(jìn)行吊裝，兩臺起重機(jī)分別負(fù)責(zé)跨內(nèi)和跨外，并且還要保證兩臺吊機(jī)起吊操作的同步性，然后是卸車，梁車離開現(xiàn)場，吊裝好之后小箱梁要比蓋梁高一些，然后跨內(nèi)一臺吊機(jī)逆時針回轉(zhuǎn)，跨外一臺吊機(jī)打開回轉(zhuǎn)跟隨旋轉(zhuǎn)，一直到跨內(nèi)的吊機(jī)回轉(zhuǎn)180度，這兩臺吊機(jī)的主要任務(wù)是行走，利用吊機(jī)主臂對小箱梁的吊裝角度進(jìn)行慢慢調(diào)整[5]，保證最終吊裝位置的科學(xué)性和合理性。

6 結(jié)語

總而言之，和以往傳統(tǒng)的城市高架橋施工相比較而言，現(xiàn)如今的城市高架橋預(yù)制拼裝施工過程不但有效縮短了施工工期，而且還降低了交通管理費，減少了環(huán)境污染，降低了各類安全事故的發(fā)生幾率，減少了人工勞動量的使用等等。由此可以看出，這種預(yù)制拼裝施工技術(shù)在未來城市高架橋建設(shè)過程中具有非常廣泛的應(yīng)用前景，在給施工企業(yè)帶啦更大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的同時，更好地促進(jìn)我國交通運輸行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。