中心城區高架橋雙節預制立柱拼裝技術

張學進 石初旭

1. 上海建工集團股份有限公司總承包部 上海 200080；2. 上海市基礎工程集團有限公司 上海 200433

傳統高架橋梁現澆立柱施工技術涉及腳手架搭設、鋼筋綁扎、模板支設、混凝土澆筑等諸多環節，做好一根立柱需要花費7～8 d，施工占地大、交通封交時間長、泥漿噪聲等污染嚴重。然而，現有高架工程大多地處中心城區要道，交通組織復雜，施工沿線居民區與企業較多導致施工環境極其復雜，需要解決施工擾民、運營影響、施工效率和施工安全風險等問題。高架橋梁預制裝配工藝運用先進的設計技術，突破現行施工規范，結合現代工業化生產管理模式，通過“工廠預制＋現場機械”的作業模式，實現了由傳統現場流水施工方式向現場施工與工廠預制并行施工方式的轉變，將現場工作效率提高了7倍，具有現場施工占地小、施工工期短、對現有交通影響小等優點；同時，工廠化預制大幅減少了現場混凝土澆筑造成的環境污染[1]。

基于高架橋梁預制裝配施工技術的以上優點，上海地區已在嘉閔高架、S3公路、國定路下匝道等高架橋梁工程中采用了該技術，以上工程中立柱均采用單節預制拼裝技術。然而，隨著高架橋梁立柱呈現出超長、超重等特點，受限于運輸線路、運輸限載和現場吊裝等因素，超長、超重單節立柱施工已不能適應新的施工需求，施工中必須對高架立柱采取小型化處理，國外甚至已經有多節拼裝的成熟技術[2-4]。為此，本文結合北虹路立交超高、超重立柱施工實際需求，在已有預制立柱拼裝技術基礎上進行再創新，探索雙節預制立柱拼裝施工技術，不斷完善和創新中心城區高架橋梁預制裝配生產和施工工藝。

1 工程概況

北虹路立交作為上海北橫通道與中環線的全互通立交，其空間結構為4層，預制立柱共72個，超長、超重是其顯著特點。立柱高度1.948～19.300 m，質量20.26～ 200.72 t，截面形式分為方形和圓形（圖1）。其中，方形截面尺寸包括1.5 m×1.5 m、2.0 m×1.5 m、2.0 m×2.0 m、2.0m×2.5 m、2.5 m×2.5 m；圓形截面直徑尺寸包括φ1.5 m和φ2.0 m。立柱均采用C40高性能混凝土。

圖1 兩種立柱截面示意

2 施工難點與對策

北虹路立交地下與空中管線眾多，交通組織復雜且緊鄰周邊建筑物，導致立柱吊裝作業空間十分有限。同時，考慮立柱實際運輸線路、車輛載重及起重總量等的限制，因此需要解決超長、超重立柱分節、節段高精度安裝定位與拼接及連接難題，保證立柱節段精確拼接和拼裝完成后的結構強度滿足工程需求[5-6]。

2.1 立柱分節

經測算，北虹路立交立柱單節的高度需控制在10 m以內，質量需控制在120 t以內。為此，立柱分為上下2節預制；綜合考慮制作、運輸、設備起吊能力，分節長度控制在10 m以內；為保證拼接面壓應力及立柱整體穩定性，采取上節長、下節短的原則。雙節立柱結構如圖2所示。

圖2 雙節立柱結構示意

2.2 安裝及定位技術

2.2.1 平面定位

立柱平面定位通過上下節立柱中分線對中進行控制，鑒于混凝土外觀尺寸誤差較大，下節立柱以外露鋼筋中心設置中央分隔線，上節立柱以灌漿套筒中心設置中央分隔線（圖3）。

圖3 雙向觀測點

2.2.2 垂直度控制

雙節立柱無法像單節立柱那樣利用承臺等設置調節裝置來調節垂直度，同時拼縫間隙又小。為此，采用墊片微調的方法完成垂直度調節。墊片選用強度高、硬度大的環氧墊片，配備1、2、3 mm三種厚度即可滿足調節需要。

2.3 立柱拼接技術

2.3.1 平整度控制

立柱平整度是控制立柱安裝精度及對接質量的關鍵，因此采用匹配法預制技術。下節立柱直接作為上節立柱底模，最后通過高精度水準儀對拼接面復核，平整度偏差控制在3 mm以內。

2.3.2 拼接面施工

上下節立柱拼接面面積小（立柱截面），采用常規砂漿墊層濕接頭，存在拼縫間隙大、不密實、不美觀等顯著缺點。考慮環氧黏結劑具有易成形、強度高、密封性好、干法施工等諸多優點，因此將其作為雙節立柱拼接材料。

2.4 灌漿連接技術

灌漿套筒連接代替鋼筋連接是整個雙節立柱預裝拼裝技術的核心，而高強無收縮水泥灌漿料的施工則關系到灌漿連接技術的成敗。高強無收縮水泥灌漿料施工分為拌制及壓漿2個關鍵工序。

2.4.1 灌漿料拌制

灌漿料以高強度材料作為骨料，以水泥作為結合劑，水灰比僅0.12，因此灌漿料在拌制過程中異常黏稠，阻力很大，采用最高轉速425 r/min無級變速攪拌機，慢攪1 min，快攪3 min，保證漿料和易性及流動性（表1）。

表1 高強無收縮水泥灌漿料技術指標

2.4.2 灌漿料壓漿

高強灌漿料異常黏稠，對壓漿設備要求很高，常規設備很容易產生堵管、壓漿不密實、不連續等現象，采用吐漿均勻、連續，最大壓力為2.8 MPa的無級變速壓漿機，確保漿液的密實性和連續性。

3 施工關鍵技術

3.1 立柱預制節段高空拼裝作業

立柱預制節段拼裝操作平臺采用定型化附著式鋼平臺，為適應不同立柱截面，采用可拆卸組合式結構，兼具美觀及施工方便諸多優點。平臺通過立柱內預留螺栓孔，采用高強螺栓連接在立柱上。

3.2 預制立柱節段安裝及質量控制

3.2.1 節段吊裝前準備

節段吊裝前需對拼接面進行處理，保證拼接面干燥、無明水、無灰塵浮漿、無油污、無固化劑、無其他不利于黏合的污染物。

對節段預埋鋼筋露出部分表面進行打磨除銹，測量立柱頂面平整度。

3.2.2 立柱試吊

在攤鋪環氧黏結劑前，應先對立柱進行試吊，根據雙向測量的垂直度情況來進行墊板調整，邊測邊調，灌漿料壓漿孔道由人工輔助調節，最終平面位置誤差控制在1 mm，垂直度控制在0.02%H（H為立柱高度）。

3.3 環氧黏結劑施工

3.3.1 環氧黏結劑選擇

環氧黏結劑根據不同的工作溫度區間，選擇低溫、常溫、高溫三種型號。

3.3.2 環氧黏結劑攪拌

攪拌時先將A、B兩種包裝混合（A為環氧樹脂，B為固化劑），先用攪拌電頭人工拌和均勻后，再開啟拌頭，高速徹底攪拌3 min。

3.3.3 環氧黏結劑攤鋪

根據拼縫間隙決定環氧黏結劑攤鋪厚度，環氧黏結劑厚度四周比拼縫高，中間比四周高。攤鋪時可使用鏟子、刷子或戴手套直接用手涂抹，要確保拼接面被環氧黏結劑完全覆蓋。在膠體的可操作時間內，將上下節立柱緊密地黏結在一起。擠壓結束后盡快清理掉從拼縫處擠出的黏結劑，拼縫處未擠出黏結劑的地方再進行補膠，以達到密封的效果。

3.4 高強灌漿料施工

高強灌漿料施工工藝流程如下：灌漿料倒入攪拌設備→計算水量并精確稱重→專業設備高速攪拌→灌漿料倒入儲漿設備→灌漿料倒入灌漿設備并連接壓漿口壓漿→出漿口出漿→持續出漿后停止壓漿并塞入止漿塞→下一個套筒。灌漿完成后及時清理殘留在立柱上的多余漿體。

4 工程實施應用效果

上海北橫通道北虹路立交工程超高雙節大型立柱施工成套技術的成功應用，有效解決了現場鋼筋加工精度低、模板與混凝土質量易波動等問題，立柱外觀質量優，無明顯色差，光潔均勻；同時，立柱現場成品化預制拼裝，拼縫嚴密，節段對準誤差控制在2 mm之內，灌漿連接接頭質量可靠，一體化效果好（圖4）。

雙節立柱預制拼裝使得現場施工的效率呈幾何級數提升，節約了現場勞動力2/3以上，整個施工過程在不到1 h內就完成。

圖4 雙節立柱拼裝完成效果

5 結語

雙節預制立柱拼裝技術在北橫通道新建工程Ⅰ標北虹路立交工程中成功應用，屬全國首創，標志著我國大型高架橋梁構件預制小型化處理、現場多節段拼裝專業技術領域又有新的突破，探索了橋梁預制裝配施工技術的發展方向。未來這一先進技術將在北橫通道天目路高架、上海S7公路等工程施工中廣泛應用。