大型立柱蓋梁分段預制拼裝技術研究

彭武蘋

（江西省路橋工程集團有限公司，江西南昌 330038）

0 引言

大型立柱蓋梁分段預制拼裝技術應用中，蓋梁結構采用的是倒T 型，蓋梁變寬段門墩蓋梁長度為21～27.5m，底部寬為2.7m，頂部寬為0.85m，梁體高度為3.2～3.3m，重量在350～550t 之間。蓋梁結構在設計時，通常是底部結構預埋金屬波紋管，與立柱中的鋼筋進行連接，并使用強度性能優越的無收縮水泥砂漿材料灌注施工，形成整體結構，穩定性、牢固性都比較高。在工廠加工作業中，采用龍門吊進行施工，而現代吊裝則采用履帶起重機，但是對于重量超過280t 的結構，采用分段預制方式滿足現場吊裝要求，能減輕現場施工難度，提升施工效率。

1 項目概況

某道路改建項目位于我國南方地區，總建設長度為13.85km，將區域內的各條道路連接成整體，組合形成完善的道路工程網絡體系，是綜合性樞紐工程項目。在該項目中應用高架快速路+地面主干道敷設的方式，采用高架雙向六車道的形式，設計行車速度80km/h。該項目的施工工程量大、建設周期長，對于區域內交通狀況產生很大的影響，經過施工單位以及設計單位的研判分析，確定應用全預制裝配式橋梁施工技術，立柱與蓋梁都應用預制拼裝的工藝措施，并且運輸到現場進行吊裝拼接作業，以滿足施工的要求[1]。

2 立柱蓋梁分段分析

在該工程中包含高架橋梁項目，其總體重量超過250t 的預制蓋梁主要是B4、B5、B6、B7、B8 等類型，數量總共是8 榀，無論是預制還是運輸，作業難度都非常大，所以蓋梁制作和施工要加強創新，通過使用分段預制吊裝、現場干拼的作業方式，現場施工工序得到簡化，作業施工速度加快，工程質量有所提升。在項目中，B6、B7、B8 型蓋梁為鋼混凝土疊合梁兩端支承結構形式，截面采用主線小箱梁的段落長度較長，B4、B5 型蓋梁主線跨S20 鋼連續梁兩側支承的形式，跨徑尺寸為2m×66.5m。按照蓋梁250t 重量作為預制的最高限度，立柱蓋梁中間部位的重量不能超過250t，兩側翼緣重量不超過180t。在現場進行澆筑預制施工。

3 立柱蓋梁拼裝工藝

立柱蓋梁分解為三個段落結構，使用牛腿剪力鍵的方式進行分段，并由專業公司以及技術人員進行檢查模擬，掌握受力條件，展開全面分析和研究，該方式和單齒直縫式、多齒直縫式連接對比，接縫應用牛腿剪力鍵的方式可以促進結構的抗剪、抗彎承載性能，滿足設計方案的要求，中間牛腿式的節段蓋梁下緣應用預制鋼套筒的結構形式和墩柱連接，達到穩定性標準。在現場安裝作業中，傳統的濕接方式比較復雜，施工難度高、速度慢，而該工程選用的連接方式優勢比較明顯，施工速度也比較快，綜合效益水平較高。在工廠完成分段制作，在各個段落連接時應用現澆的施工方式，接縫部位達到緊密性標準。對于立柱蓋梁現場施工而言，加強施工工藝尤為重要，每個階段組織專人進行管理和控制，規避不利因素的影響，保證項目施工質量[2]。對于中間階段而言，將蓋梁運輸到現場再進行連接施工，插入立柱結構內預留的鋼筋材料，保證現場各個部位的施工性能合格，吊裝操作按照規范要求實施。除此之外，還要進行精軋螺紋鋼的臨時固結處理，破碎臨時固結墊塊，澆筑支座墊石，達到現場安裝和吊裝作業標準。

3.1 場地處理

在該工程項目實施中，經過對現場進行地質勘查，發現場地為天然原土，為了保證履帶式起重機的安全，應在起重機空載行走路線上進行路基施工，確保場地承載力達到8t/m2，并在行走路線上鋪設路基箱，在轉彎的結構上進行處理，保證轉彎可以順利完成。履帶式起重機行走耐力參數如表1 所示。

表1 履帶式起重機行走耐力參數單位：t/m2

3.2 起重機選型

該項目中干拼最重的部位為中間段，達到250t，應用320t 履帶式起重機進行吊裝作業。SCC320 型履帶式起重機如圖1 所示。

圖1 起重機選型（單位：cm）

3.3 中段蓋梁安裝技術

根據該工藝方案的要求，中段蓋梁與立柱結構的連接采用灌漿套筒體系。該體系需要在蓋梁結構內埋設與立柱埋筋部位相同的套筒框架結構，并全部都插入套筒結構內，然后在內部灌入強度性能達到C100的無收縮砂漿材料，從而達到封閉和連接的效果。首先，進行蓋梁與立柱拼接面的匹配處理，在立柱頂部設置調節墊塊，要求達到尺寸、位置以及平整性標準；然后，實施蓋梁預拼裝作業，保證蓋梁位置精準，連接性能合格。立柱頂面鋪設C60 砂漿材料，蓋梁安裝到規定部位后，再應用C100 高強度無收縮砂漿進行連接。經過檢查確定，強度性能達到設計要求后，即可開展干拼作業。

3.4 邊段蓋梁干接拼裝技術

一是節段蓋梁拼接面之間的處理極為重要，應做好兩端的分節蓋梁吊裝作業施工，吊裝開始前進行表面處理，保證沒有雜質與積水。起吊作業之后應該將節段蓋梁吊升到距平面1m 的位置上，并且在表面涂抹環氧砂漿，以預防出現砂漿進入預應力鋼絞線孔洞的問題。在涂抹砂漿前要做好洞口封閉處理，避免對后續施工產生不利影響。現場施工作業中，要求砂漿厚度為2.5mm，平整度達到1mm。在涂抹工作結束后即可進行拼裝作業，要求剪力鍵部位達到吊裝精度標準，與拼接面施工標準一致[3]。

二是構建完善的預應力體系，對于蓋梁進行分段處理，以滿足結構面的施工要求。在加固作業中，采用50mm 的精軋螺紋鋼進行施工，連接效果應符合要求，蓋梁頂部兩個拼接的部位還要每組設置頂部預應力結構，其制作材料為2 個錨塊與3 根精軋螺紋鋼，結構性能、質量及連接效果均應符合要求。蓋梁頂部跨拼接面需要設置臨時錨塊結構，并且放置精軋螺紋鋼，經過固結后即可進行拆除作業。分析圖2、圖3，精軋螺紋在設置結束之后進行臨時張拉控制，通過單端張拉的方式進行施工作業，張拉一側設置在中間蓋梁。混凝土錨塊采用鋼板與螺紋鋼固定，并設置螺母進行調節處理，以達到結構性能的標準要求。在現場安裝300t 千斤頂，設置在工具墊板結構表面，另外一側使用螺母固定。在上述準備工作結束后，進行張拉作業。

圖2 張拉精軋螺紋鋼布置圖

圖3 張拉精軋螺紋鋼

三是臨時應力在施工結束后，結合張拉控制力轉換為千斤頂的油表讀數，并根據要求應用千斤頂完成螺紋鋼的張拉作業。張拉環節需要控制張拉的速度，并設置配重塊，使得蓋梁分段擠壓達到密實度標準，不會發生翹起的情況。具體操作方法如下：通過應用單側千斤頂先張拉的施工方式，將一根精軋螺紋鋼拉伸到設計參數的70%，再通過起重機緩慢地提升鋼絲繩，增大拉力，作為安全設施使用，以保證現場的安全性。在該環節繼續進行節段蓋梁的張拉施工，直到達到設計參數的90%后停止，對拼接面進行檢查，保證截面的受力效果。對工具墊板的螺母進行調整，固定好螺紋鋼，滿足張拉規定的要求。上述工作結束后，逐一進行蓋梁頂部螺紋鋼的張拉施工，對每根材料進行全面張拉，將之前的螺紋鋼拉伸到設計參數值。全部螺紋鋼張拉完成后，卸下吊索具，退出作業現場。

四是預應力穿束作業。在環氧黏結劑經過必要的固化之后（約24h），即可進行鋼絞線穿束作業，開展節段蓋梁內的永久預應力穿束施工，通過應用1 根鋼絞線作為牽引束，與1 根波紋管中的鋼絞線實現固定處理，在另外一側使用卷揚機拉出，從而完成穿束作業。但是也要注意，在穿束的環節要保持兩側同時張拉，一側使用卷揚機，另一側使用汽車，確保安裝效果合格。在環氧黏結劑達到凝固的強度后，即可開展蓋梁分段安裝作業，進行其余的預應力穿束施工[4]。

3.5 濕接縫澆筑

在現場作業中，要保證分節蓋梁兩側大約有1.2m的結構設置預留孔，孔徑為50mm，設置的數量是2個。在現場安裝中，側模的連接和固定極為重要，主要是通過預埋在蓋梁兩側的螺栓進行固定，規格為M20，按照60cm 的間隔距離設定，并且進行木模、鋼管以及槽鋼的固定，使結構成為一個整體。底模部位應用20#槽鋼控制，間隔為15cm，長度為4m 左右，超出蓋梁寬度的結構直接進行焊接處理，并且在底部設置封閉的支架體系。對于采取濕接施工的部位，波紋管采用法蘭加鋼管的方式連接，利用螺栓進行固定，從而確定濕接的長度。同時進行鋼材焊接作業，并保證密封性合格，預防出現漏漿等質量問題。

3.6 膠接施工

該工程項目中，懸臂結構采用干接的方式、其他則采用整體吊裝的方式進行施工。吊裝環節分為左、右兩段分別吊裝到規定部位上，并注意調節空間坐標。由于蓋梁寬度存在差異，對接牛腿并不能完全地匹配安裝施工，所以在蓋梁上部采用鋼牛腿、下部采用混凝土塊作為牛腿進行施工。在上下結構的施工中，控制好各結構的尺寸，保證拼接表面的清潔度，涂抹環氧黏結劑進行連接，并做好封閉處理，以免管道堵塞。在環氧黏結劑的固化過程中，實施第一批節段蓋梁內的永久預應力張拉作業。在上述施工結束后，將臨時預應力拆除，并且在環氧黏結劑固結性能合格后，實施蓋梁分段拼裝作業。加強蓋梁體外預應力的調整控制，拼縫的寬度要上下相同，并且保證蓋梁端部標高達到設計標準。

4 結語

大型立柱蓋梁分段預制拼裝技術是目前高架橋梁建設的關鍵性技術，對于施工質量的提升有著重要的意義，尤其是在現場施工空間小、運輸難度大、建設要求高的工程項目中，使用該技術可以實現非常好的效果。通過使用蓋梁干接拼裝技術施工，不僅可以提高施工效率和質量，還能避免對周邊居民生活造成過大的干擾，對現場的吊裝、組拼、張拉作業的影響也比較小，具備較高的經濟效益與社會效益。