模塊化預制及豎向翻轉橋梁立柱高精度安裝施工工藝研究

董志豐

（無錫交通建設工程集團有限公司，江蘇 無錫 214100 ）

1 工程背景

國內橋梁立柱施工多以現澆為主，危險性大，效率低，施工工期長，尤其在城市橋梁施工過程中，對交通、周邊環境及周圍居民生活影響較大，成品質量也難有保證。模塊化預制+豎向翻轉橋梁立柱高精度安裝施工技術，則大大加快了施工進度，保證了施工質量。

2 工藝的詳細說明及應用

2.1 工藝特點

①在橋梁基礎施工同時，在預制場地預制橋梁立柱，然后現場通過灌漿套筒和承臺預埋鋼筋連接安裝，立柱全工程化預制，安裝所需時間短，節省了大量模板的使用，保證了施工安全和質量。

②預制橋梁立柱，結合數控技術和專用胎架，實現立柱預制施工的模塊化和標椎化，使用套筒定位鋼板，先在胎架外制作套筒模塊，保證了預制拼裝灌漿連接套筒的精確定位，立柱外觀質量、整體強度及平整度等符合要求。

③采用翻轉臺設備，將立柱或者立柱模板平移至翻轉臺，立柱可通過翻轉臺翻轉豎立，不需要吊具，降低了吊裝難度，保證了施工安全。

④在立柱吊裝就位過程中，在對應承臺和立柱頂面安裝專用定位架，起到定位導向作用，激光垂直儀控制垂直度，并安置液壓式千斤頂輔助定位校正，立柱垂直度達到有效控制，安裝精度高。

2.2 工藝原理

①橋梁立柱預制原理

鋼筋通過數控下料加工，立柱鋼筋由底座、支架、掛片及定位板組成的專用胎架上加工制作，符合模塊化精加工的理念。使用套筒定位鋼板，先在胎架外制作套筒模塊，包括套筒、主筋及箍筋全部制作完成后，再整體吊入鋼筋籠胎架，然后采用可調節豎向支撐鋼管來支撐安裝立柱模板，將模板平移至翻轉架，安裝翻轉吊架和吊索具，可以直接翻轉模板使立柱豎立，不需要吊裝設備，調整后進行混凝土澆筑，養護完成后，將立柱吊離澆筑臺座存放編號，運至現場進行后續施工。

②橋梁立柱安裝原理

預制立柱的同時，進行橋梁基礎的施工，立柱承臺施工時預埋與立柱的連接鋼筋，拼裝前，在對應承臺和立柱頂面安裝專用定位架，起到定位、導向以及提供千斤頂安裝底座的作用，然后立柱通過翻轉臺輔助吊裝，激光垂直儀控制垂直度，并在就位后安置四臺手動頂升液壓桿和柱頂纜風繩進行輔助校正，校核無誤后進行鋼筋連接套筒灌漿施工，完成立柱安裝，施工速度快，施工質量得到有效控制。

3 工藝流程

施工操作流程圖如圖1 所示

圖1 裝配式橋梁立柱安裝施工流程圖

4 操作要點

4.1 立柱預制場地規劃

立柱預制場地采用封閉式管理，水路、電路統一規劃，線路相對固定，實現輸送線路最短化；半成品鋼筋、鋼筋骨架、成品立柱的流動通道力求最短、流動順暢、施工干擾小；立柱區布置緊湊合理，按照預制立柱施工工藝流程進行規劃設計，同時注意區內交通、防洪排澇，環保設置合理；根據立柱施工工藝要求和移運工序，合理布置預制區、存放區、運輸便道，結合立柱數量和工期合理設置預制臺座和存放臺座數量；盡量做到人、車分流管理。

電能質量國際標準IEEE 1159-1995規定：一相或多相電壓瞬時跌落到0.1 p.u.以下的事件統稱為中斷[14](interruption)。其中，如果中斷時間持續半個周波至3 s稱為瞬間中斷(momentary interruption)；持續時間范圍在3 s至1 min的為瞬時中斷(temporary interruption)；如果中斷持續時間超過1 min的事件稱為持續中斷。

預制臺座基礎下采用預應力管樁，管樁型號為 PHC-600（130）AB-C80-14，基礎采用C30 混凝土，龍門吊軌道采用條形基礎，基礎采用C30混凝土澆筑，基礎下采用預應力混凝土管樁加固。

4.2 立柱預制加工

4.2.1 原材料進場

鋼筋應具備出廠質量證明書，外觀驗收合格后，按檢驗批進行試驗，合格后方可使用。

4.2.2 鋼筋數控下料加工

鋼筋經檢驗合格后投入使用，箍筋下料加工采用數控全自動鋼筋成型彎箍機進行調直、剪切及彎配，采用盤制螺紋鋼可節約成本。預制加工廠內配備數控全自動彎箍機、數控彎曲剪切機、砂輪機、粗鋼筋鋸床、滾絲機等設備，確保下料長度和加工精度嚴格控制在偏差±2mm 以內，同時保證切割斷面平整光滑。加工運輸過程中注意對半成品的保護。

4.2.3 鋼筋籠胎架制作

底座、支架、掛片及定位板是組成立柱鋼筋籠胎架的主要構成部分。其中支架部分有伸出鋼筋端定位板支架、中間主筋掛片架立支架以及套筒端定位板支架。掛片部分有上下緣主筋掛片、左右緣主筋掛片、下緣箍筋掛片及手持式箍筋卡尺。在鋼筋籠胎架拼裝前，對于套筒定位板及定位框架、掛片開槽等位置需要進行更為精準的測量，以確保各個部件驗收復測合格。胎架底座的安裝應保持水平位置，其安裝精度控制在±2mm 以內。安裝完畢后，每個框架都保持同一條線。

4.2.4 鋼筋籠加工

在胎架上完成加工綁扎。為保證預制拼裝灌漿連接套筒的精確定位，使用套筒定位鋼板，先在胎架外制作套筒模塊，包括套筒、主筋及箍筋全部制作完成后，再整體吊入鋼筋籠胎架

4.2.5 模板安裝

先安裝軌道、臺車及翻轉架，再安裝底面模板和側面模板。安裝側面模板時，在模板安裝過程中采用可調節豎向支撐鋼管來支撐立柱模板，支撐設置間隔為1-2m 設置1 道，防止發生傾覆的危險。接著安裝立柱鋼筋籠和頂面模板。而后將模板平移至翻轉架后進行模板翻轉，拆除翻轉銷子，模板脫離翻轉架，將模板吊至澆筑臺座并固定，安裝操作平臺及拆除翻轉吊架后進行砼澆筑作業。模板固定同時采用四邊纜風繩及扳手葫蘆進行固定及模板垂直度細微調整。

4.2.6 混凝土澆筑

預制立柱采用等級為C40 的高性能混凝土，通過立式澆筑工藝，一次性澆筑完成。澆筑前，混凝土運輸車到場后須進行30S 以上的高速自拌。澆筑過程中，由施工人員進行放料，確保勻速不外溢，嚴格控制泵車上料速率，確保質量；混凝土澆筑過程中采用30cm 左右的分層澆筑，利用50 型振搗棒進行分層振搗密實，布棒間距不得超過50cm，每邊振搗點2 個交替錯位向前振搗，每個點布料、振搗的時間應達到1 分鐘以上的要求。施工時，需要由專業人員觀測混凝土的入模情況，及時將現場施工狀況反饋給現場的試驗人員。混凝土澆筑達到收水面標高時，需及時做好收水工作，嚴格控制縱橫向平整度。

4.2.7 立柱存放及保護

澆筑養生結束后須在場內臨時存儲，采用豎立存儲，與澆筑狀態基本一致，運輸采用廠內大型龍門吊進行豎向起吊至存梁區，豎立存儲。豎向吊點采用立柱頂預留的2 處鋼絞線吊索進行，吊索在混凝土澆筑前預埋，錨固深度滿足受力要求。預制立柱從預制完畢后再預制場存放時間不得小于14 天，且砼強度及彈性模量應達到100%。

4.3 立柱成品運輸

預制過程中應在表面明細位置進行編碼標識，包括工程名稱、施工單位名稱、監理單位名稱、構件編號、使用部位、生產日期等信息。產品出廠前，需對立柱的外形尺寸、外露鋼筋、鋼套筒、預埋件、外觀表面等進行復檢，驗收合格后方能貼標出廠。

采用場內大型龍門吊和翻轉臺來實施，先將立柱吊裝至翻轉臺內，然后利用翻轉臺旋轉至水平位置，放倒過程中采用大方木或腳墊等進行適當抄墊，并設置好高強度尼龍吊帶，再通過龍門吊和尼龍吊帶進行立柱的水平運輸和裝車。立柱的裝運選用6 軸重型平板半掛車。

4.4 承臺凹槽座漿

在立柱預制的同時，進行橋梁基礎和立柱承臺的施工。將承臺蓄漿槽混凝土進行鑿毛清理，將其表面浮塵、油污、松動顆粒等清理干凈，并用水充分潤濕，但不得存在積水。鑿毛要輕微細致，深度控制在10mm 即可以達到要求效果，同時把混凝土表面浮漿及松軟層全部剔除掉，大部分露出粗骨料，骨料外露75%即可。在基礎承臺面上劃出立柱安裝的十字中心線，測量承臺面標高。根據立柱頂標高及立柱預制立柱長度，調整柱底鋼板和橡膠墊塊標高，確保立柱安裝后，柱頂標高符合設計要求。

4.5 定位裝置安裝

在對應的承臺和立柱頂面上安裝專用定位架，起到平面定位、導向裝置以及千斤頂安裝底座的作用，為了保證現場拼裝無差錯，在預制廠內設置了安裝試驗臺，構件運輸到現場拼裝前先在廠內進行試拼裝。預制立柱與承臺的拼接面應進行匹配施工，采用專用定位裝置保證預埋鋼筋的定位匹配。同一承臺上的兩立柱要同時安裝，兩柱柱頂之間設置定位設備。

4.6 立柱吊裝

立柱吊裝點為雙點預制吊環，采用φ70mmHPB300 鋼筋。吊裝設備選型按預制件中重量最大的預制立柱考慮，采用吊機配合翻轉臺將立柱翻轉豎立，在承臺面上劃出立柱安裝的十字中心線，放置立柱定位框架并固定，在定位框架的斜鍥槽內安放擋塊。立柱起吊后對準定位框架，沿定位框架擋塊，在定位框架內緩緩下落，直至吊裝到位。

4.7 套筒灌漿連接

灌漿前，檢查套筒，確保腔內通暢無雜物，立柱灌漿作業應采取壓漿法從灌漿套筒下灌漿孔注入，當灌漿料拌合物從構件其他灌漿孔、出漿孔流出后應及時封堵。散落的灌漿料拌合物不得二次使用，剩余的拌合物不得再次添加灌漿料、水后混合使用。灌漿作業應保持連續，當壓漿過程中遇到停電等突發情況時，現場應配備應急發電設備或高壓水槍等清理措施。灌漿完成后，及時清理殘留在構件上的多余漿體。灌漿施工后，施工及監理單位必須對出漿孔內灌漿料拌合物情況實施檢查，灌漿料加水拌和30min 內，一經發現出漿孔空洞明顯，應及時進行補灌，補灌后技術人員必須進行復查。

5 經濟及社會效益

通過裝配式施工工藝，在橋梁基礎施工的同時在預制廠預制橋梁立柱，預制過程采用專用胎架結合數控技術，立柱成品質量易于控制，拼裝過程采用定位架和千斤頂輔助定位校正，安裝進度高，施工速度快，預埋套筒與立柱承臺連接，強度滿足要求，立柱的集中預制減少了施工時間，施工質量相比現澆立柱得到更有效控制，實現標椎化，并且減少了模板的投入，可減少施工成本約6%，具備顯著的經濟效益。

6 結束語

本文中筆者結合目前的行業形式提出了模塊化預制+豎向翻轉橋梁立柱高精度安裝施工的應用，這種工藝免去常規采用吊具兩點起吊，工藝簡單，機械化程度高，也進一步減少了勞動力投入，保證了施工安全，預制廠實現模塊化施工，減少了現場污染，符合綠色施工理念，具備顯著的社會效益。