大型預(yù)制墩柱拼裝技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用

武 春 娥

(山西路橋集團(tuán)國際交通建設(shè)工程有限公司，山西 太原 030006)

如今，橋梁建設(shè)規(guī)模越來越大，但施工場(chǎng)地卻不斷減小，這對(duì)橋梁墩身施工而言，無疑是有很大影響的。在這種情況下，就出現(xiàn)了全新的預(yù)制拼裝施工技術(shù)，它能在保證墩柱施工質(zhì)量和進(jìn)度的基礎(chǔ)上，節(jié)省資源，具有良好的應(yīng)用前景。

1 工程概況

某高速公路主線長(zhǎng)7.08 km左右，向東與一條立交相接，立交墩身為帶有挑臂蓋梁結(jié)構(gòu)的墩柱，立交上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力小箱梁。墩高在8.0 m～12.0 m的范圍之內(nèi)，截面有不同種類型，如(2.2×2.2)m、(2.5×2.0)m等，墩柱的最大重量可以達(dá)到150 t。為簡(jiǎn)化施工，本工程設(shè)計(jì)采用預(yù)制拼裝的方法進(jìn)行墩柱施工。墩柱的預(yù)制拼接原理為：在墩柱底端埋設(shè)套筒，利用套筒實(shí)現(xiàn)和承臺(tái)中預(yù)留鋼筋之間的對(duì)接，然后通過水泥灌漿料的灌注實(shí)現(xiàn)對(duì)套筒的連接與固定。在墩柱中，主筋為φ40 mm螺紋鋼筋，套筒由高強(qiáng)球墨鑄鐵制成，每段長(zhǎng)80 cm，在墩柱的底端預(yù)埋，和主筋相連，套筒中的主筋長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到40 cm。墩柱底端和承臺(tái)間的拼接表面是一個(gè)厚度為2 cm的坐漿墊層，漿材為高強(qiáng)無收縮砂漿。將預(yù)制墩柱就位后，向套筒中灌漿，漿材與坐漿墊層相同，但強(qiáng)度要高一個(gè)等級(jí)。將墩柱拼裝好以后進(jìn)行垂直度控制，要求不超過墩柱高度的0.15%，同時(shí)不超過10 mm。拼裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 具體施工方法

2.1 墩柱的起吊和翻轉(zhuǎn)

預(yù)制好的墩柱從工廠運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)后，用起重機(jī)卸車，吊具為尼龍吊帶，由墩柱的兩端向上兜起，最上端與吊鉤相連。預(yù)制墩柱的自重很大，且高度高，所以要以現(xiàn)場(chǎng)的工況與吊裝要求為依據(jù)，采用起吊能力較強(qiáng)的起重機(jī)。將預(yù)制墩柱吊起后，平移到指定位置緩緩放在枕木墊上，然后在墩柱的底端設(shè)置厚度為20 cm的橡膠墊[1]。

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，對(duì)墩柱進(jìn)行翻轉(zhuǎn)時(shí)，可采用以下三種不同的體系：第一種為通過雙機(jī)抬吊實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)；第二種為將翻轉(zhuǎn)臺(tái)作為支點(diǎn)來翻轉(zhuǎn)；第三種為將橡膠墊作為支點(diǎn)來翻轉(zhuǎn)。當(dāng)采用第一種體系時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，在翻轉(zhuǎn)時(shí)尼龍繩會(huì)產(chǎn)生滑移，且控制難度很大；當(dāng)采用第二種體系時(shí)，需要新造鋼結(jié)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)臺(tái)，將墩柱從運(yùn)輸車上卸下后吊裝到翻轉(zhuǎn)臺(tái)上，然后將端部相連，檢查合格后方可翻轉(zhuǎn)。因翻轉(zhuǎn)臺(tái)的自重很大，需要占據(jù)一定空間，所以在同一個(gè)施工段上進(jìn)行多根墩柱的安裝往往很不便捷，而且經(jīng)濟(jì)性也很差；當(dāng)采用第三種體系時(shí)，直接將預(yù)制墩柱放到橡膠墊表面，能實(shí)現(xiàn)直接翻轉(zhuǎn)，不僅施工速度很快，而且不會(huì)對(duì)柱底端的混凝土造成破壞，是一種技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的方法[2]。

將預(yù)制墩柱從運(yùn)輸車輛卸下后安裝吊具與吊索，包括卸扣、鋼扁擔(dān)與鋼絲繩等，其中，用于連接鋼扁擔(dān)的鋼絲繩應(yīng)為雙股鋼絲繩，吊梁扁擔(dān)和對(duì)墩柱上的吊點(diǎn)通過兩個(gè)卸扣相連。此外，為避免鋼絲繩把預(yù)埋的鋼筋拉彎，在完成安裝以后應(yīng)立即把墩柱豎起，實(shí)現(xiàn)對(duì)墩柱的翻轉(zhuǎn)。

2.2 墩柱的預(yù)拼裝和垂直度控制

如前所述，墩柱和承臺(tái)之間的拼接表面是一個(gè)坐漿墊層，在分析和研究墩柱的拼裝、坐漿及垂直度控制過程中，重點(diǎn)是要確保墩柱安裝完成后它的底部坐漿可以達(dá)到密實(shí)，而且在坐漿完成后，需要在0.5 h以內(nèi)將垂直度調(diào)整好。基于此，工序安排及輔助裝置是兩個(gè)對(duì)施工質(zhì)量有決定性影響的部分。對(duì)此，可先對(duì)墩柱實(shí)施預(yù)拼裝，通過頂?shù)男问絹碚{(diào)節(jié)和控制垂直度，然后將墩柱吊離，對(duì)承臺(tái)進(jìn)行坐漿施工，再將墩柱吊裝到位[3]。

上述施工中應(yīng)注意：

1)承臺(tái)表面應(yīng)準(zhǔn)確放出墩柱的安裝控制線，放置邊長(zhǎng)為20 cm的調(diào)節(jié)墊塊。

2)在墩柱的下端設(shè)置鋼牛腿，即垂直度調(diào)節(jié)和控制裝置，然后在承臺(tái)中的預(yù)留鋼筋周圍布置4個(gè)千斤頂，將墩柱吊起，使其和承臺(tái)準(zhǔn)確對(duì)接，完成墩柱的預(yù)拼裝施工。

3)將墩柱的底部下放到調(diào)節(jié)墊塊上以后，對(duì)千斤頂進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保千斤頂和墩柱的周圍完全對(duì)接，并頂緊。然后根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)墩柱實(shí)際垂直度實(shí)施調(diào)整與校核。在垂直度滿足要求后，使千斤頂固定，將墩柱吊離。

2.3 坐漿施工

2.3.1 施工準(zhǔn)備

1)對(duì)承臺(tái)的頂部標(biāo)高與預(yù)制立柱的實(shí)際高度進(jìn)行測(cè)量。

2)對(duì)承臺(tái)表面的平整度進(jìn)行檢查和測(cè)量。

3)準(zhǔn)備一臺(tái)輸出轉(zhuǎn)速不小于250 r/min的攪拌機(jī)。

4)準(zhǔn)備一套高精度計(jì)量設(shè)備。

5)準(zhǔn)備一套坐漿擋板。

6)準(zhǔn)備好所有坐漿施工需要用到的輔助工具。

7)對(duì)預(yù)制立柱進(jìn)行安裝以前的1 d內(nèi)取坐漿材料的試件，通過試壓和檢測(cè)確認(rèn)坐漿材料能否滿足施工要求，若不滿足要求，應(yīng)立即更換，不可在施工中使用。

2.3.2 承臺(tái)表面清理

開工前對(duì)需要與砂漿相接觸的表面進(jìn)行清理，清除所有松動(dòng)的顆粒、浮塵及油污，同時(shí)用清水將其潤濕，但要注意不可有積水存在。

2.3.3 設(shè)置坐漿擋板

擋板為鋼結(jié)構(gòu)，其外形尺寸應(yīng)按照立柱規(guī)格確定，高度不能超過20 mm，以此使坐漿墊層厚度符合設(shè)計(jì)與規(guī)范的要求[4]。

2.3.4 漿料制備

漿料用攪拌機(jī)集中攪拌和制備，水量根據(jù)要求確定，同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況減少一定水量，防止?jié){料發(fā)生離析。一般情況下水量按干粉重量12%控制。對(duì)于攪拌的時(shí)間，一般為從完成投料后持續(xù)4 min，可根據(jù)攪拌機(jī)情況適當(dāng)調(diào)整。將漿料攪拌均勻后，靜置3 min，當(dāng)漿料中的氣泡都消散以后方可澆筑，要注意漿料必須在0.5 h以內(nèi)用完。

2.3.5 澆筑施工

把拌好的漿料倒進(jìn)澆筑桶，由人工澆筑至完成鋪設(shè)的擋板當(dāng)中，同時(shí)采用刮平工藝將其收平，使坐漿的厚度可以滿足設(shè)計(jì)要求。在流動(dòng)度不再下降時(shí)，應(yīng)暫時(shí)停止坐漿施工，通過檢查確定原因后繼續(xù)施工。

2.4 墩柱吊裝

將墊層澆筑成型后，對(duì)墩柱進(jìn)行吊裝。吊裝時(shí)，位于墩柱底端的牛腿采用4個(gè)千斤頂來可靠支撐。

2.5 套筒的灌漿和連接

將墩柱吊裝好后，等待24 h左右，將千斤頂拆掉，對(duì)套筒進(jìn)行清理和灌漿。對(duì)于灌漿施工，它會(huì)受到時(shí)間、漿料質(zhì)量及溫度等的影響，而且套管的施工應(yīng)連續(xù)完成。基于此，應(yīng)先清理好承臺(tái)的頂面，再對(duì)灌漿口的外側(cè)實(shí)施清理，借助高壓沖洗裝置持續(xù)清洗套筒，檢查確認(rèn)達(dá)到潔凈后，清理殘留在套筒中的水滴和雜物[5]。

在攪拌壓漿料之前，應(yīng)對(duì)灌漿機(jī)具進(jìn)行檢查，確認(rèn)是否干凈，特別是輸送管道，必須保持暢通，不能有水泥堵塞。在灌漿之前，提前安裝好出漿管，向壓漿機(jī)中輸送漿料，開始正式壓漿施工。在壓漿的過程中，漿料通過下部的壓漿孔進(jìn)入，通過上部的出漿孔排氣。施工中觀察出漿孔，當(dāng)漿料上升到出漿口時(shí)，完成壓漿。在壓漿管的壓力保持穩(wěn)定后，將槍頭拔出，封住注漿孔，約1 d以后，即可把出漿管割除掉。

3 結(jié)語

墩柱預(yù)制拼裝是一種新穎的橋梁下部結(jié)構(gòu)施工方法，雖然能加快墩柱的施工速度，但施工難度較高，現(xiàn)在還沒有到十分成熟的程度。因此需要在后續(xù)的工作中不斷積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，做好方案的設(shè)計(jì)，從而保證預(yù)制墩柱拼裝順利完成。