墩间系梁预制安装施工技术

墩间系梁预制安装施工技术

赵尚哲

中交第一航务工程局有限公司总承包分公司天津300000

摘要：结合云南省都香高速守望至红山段工程墩间系梁预制安装施工实例，介绍高速公路墩柱及系梁施工过程中采用预制安装施工技术进行施工。施工结果表明，此项施工技术可以达到预期目的，且该方法能优质、高效、安全施工，值得在路桥施工过程中进行推广应用。

关键词：墩间系梁；预制安装；技术

0引言：

普通墩柱系梁施工工艺采用现浇法施工，在上节段墩柱混凝土施工完成后采用抱箍法或穿心棒法支撑墩柱系梁混凝土浇筑平台，然后支立模板、绑扎钢筋、浇筑墩系梁混凝土。

墩间系梁预制安装施工技术特点为：提前预制墩柱系梁并吊装至设计位置，待本节段墩柱混凝土浇筑时与其浇筑成整体的施工方法。

1、工程概况

牛栏江鹿塘大桥墩柱为圆墩柱，直径分为1.4m和1.6m，直径1.4m有52根，直径1.6m有14根。

本桥范围内桩基全部为灌注桩，墩柱结构全部为圆柱式桥墩，线路沿牛栏江南侧行进，现场桩基施工采用填土筑岛工艺施工，筑岛面积及标高满足施工需求即可，墩柱施工场地与桩基共用，满足生产需要即可。

2、施工工艺流程

3、施工工艺操作要点

底系梁施工完成后，首先将第一节墩柱混凝土浇筑至墩间系梁底部；然后提前在预制场集中预制墩间系梁运输至现场，或者在墩柱施工现场附近空地预制墩间系梁，用吊车将系梁吊装至设计位置；最后绑扎系梁位置墩柱钢筋、支立系梁位置墩柱模板，与墩柱剩余混凝土浇筑成整体的施工方法。循环往复，第二（三）节墩柱及墩间系梁施工完成，进行最后一节墩柱施工，施工盖梁，进入下道工序。

将第一节墩柱混凝土浇筑至系梁底部标高位置，并且墩柱钢模板继续保持在原有位置，不做拆除。待墩柱混凝土强度达到75%，将提前预制的系梁吊装至设计位置，系梁端部支撑于第一节牛腿墩柱模板外伸平台砂箱上，吊装前在预制系梁端部底面和侧面位置提前粘贴双面胶条作为止浆措施。系梁吊装至设计位置后，绑扎系梁位置墩柱钢筋，支立系梁位置墩柱模板，浇筑系梁位置墩柱混凝土并及时养护，混凝土强度达到100%后开始拆除第一节墩柱模板，以此类推、循环往复，施工第二（三）节墩柱及墩间系梁混凝土。

系梁预制时两端预留外露钢筋，待安装完成后与墩柱钢筋绑扎成整体。混凝土浇筑采用泵车泵送入模，分层浇筑，振捣密实。

4、施工工艺技术

4.1施工准备

对墩间系梁施工区域进行场地整平，保证吊车吊装系梁时正常工作；确保吊装使用钢丝绳、卡扣、安全绳、测量仪器等工具用具准备充分，测量及吊装指挥人员及时到位。

4.2底系梁施工

底系梁施工采用现浇法施工，首先将底系梁施工范围内场地平整完成，施作10cm混凝土垫层，铺设一层油毡纸作为底系梁底模板。加工钢模板作为底系梁边柱和中柱模板，模板连接紧密，加固牢靠。

4.3第一节墩柱施工

在底系梁施工完成后，施工墩柱第一节混凝土，施工工艺为常规施工工艺，但需注意两个细节：

第一节墩柱模板底部位置采用M25砂浆堵缝，砂浆厚度2-3cm，宽度比模板环形肋板略宽，待模板拆除时将其凿除。

第一节墩柱模板顶部位置标高为中系梁底标高，在模板支立时重点控制其标高及轴线，误差控制在施工规范要求以内。

1）测量放样：

底系梁施工完毕后，检查底系梁顶面标高和平面位置，按设计要求测定墩柱纵横轴线位置，进行第一节墩柱位置测量放样。

2）搭设脚手架及爬梯

将回填地面压实后，离墩柱50cm搭设1.2m的钢管脚手架，打上剪刀撑，再用揽风绳加固，顶部作业平台搭设安全网。上下人行通道采用标准组合式Z型爬梯，四周设置安全网，临边设踢脚板。

3）钢筋施工

墩柱竖向钢筋尽可能采用通长整根，若确需接长拟采用机械连接，钢筋加工及绑扎、安装严格按照设计及规范要求施工。

4）模板施工

墩柱模板采用钢模板，每节墩柱模板包括3m高带牛腿墩柱模板1节+3m(或2m)高普通墩柱模板N节，模板采用螺栓连接。模板固定采用四角缆风绳固定牢固。

5）混凝土施工及养护

混凝土浇筑采用吊罐或泵车泵送入模施工工艺，分层布料，分层厚度30cm-40cm,振捣密实。

4.4第一块墩间系梁施工

1）第一节墩柱混凝土顶部凿毛清理

在第一节墩柱混凝土浇筑时，浇筑标高为设计系梁底部位置，浇筑完成后及时养护，模板暂时不作拆除。为保证第一节已浇筑混凝土与本节段墩柱剩余混凝土的良好结合，待第一节墩柱混凝土强度达到2.5Mpa后进行人工凿毛。

2）第一节系梁位置测量放样

首先确定系梁中心线，然后根据系梁宽度确定系梁边线位置。采用墨斗弹线方式进行测量放线。

3）第一节系梁预制、运输及吊装

（1）系梁预制

在预制场内或现场空地位置提前预制系梁，两端钢筋外露，预制系梁长度方向单端缩尺15cm，宽度和高度不变。预制工艺采用常规预制工艺，模板选择钢模板，端部模板需注意外伸钢筋插入孔的预留，拆模后端部混凝土凿毛露出硬石子为宜。在系梁预制时顶部预留4个吊环，吊环采用圆钢热弯而成，禁止冷弯工艺，吊环埋入混凝土深度需大于25d(d为吊环直径)，吊环孔尺寸大于3d,最小需满足卡环插销能顺利穿入。吊环加工大样及布置图见下图所示。

①吊环直径选择及安全系数计算

单个吊环钢筋截面面积计算：

A=F/n*fy

A—1个吊环的钢筋截面面积（mm2）。

F—构件的总重力设计值（N），g=10N/Kg。

fy—吊环的允许拉应力，采用HPB300I级圆钢加工，取值270MPa。

n—吊环截面个数，4个吊环时为6。

1.4m墩柱墩间系梁吊环选择：

根据牛栏江鹿塘大桥系梁统计，1.4m墩柱最大墩间系梁尺寸为5.74m（长）×1.3m（高）×1.1m（宽），钢筋混凝土比重按照2.6t/m3计算，则构件重量为21.3t,该构件按照4个吊点布置。若选择直径25mm的HPB300I级圆钢制作加工吊环，可提供的破断拉力为：

25mm吊环破断拉力为：F=n*fy*A=6×270*3.14*12.5*12.5=794.813KN

安全系数：K=F/G=794.813/(21.3*10)=3.73>3，可满足使用要求。

1.6m墩柱墩间系梁吊环选择：

根据牛栏江鹿塘大桥系梁统计，1.6m墩柱最大墩间系梁尺寸为5.05m（长）×1.5m（高）×1.2m（宽），钢筋混凝土比重按照2.6t/m3计算，则构件重量为23.6t,该构件按照4个吊点布置。若选择直径25mm的HPB300I级圆钢制作加工吊环，可提供的破断拉力为：

25mm吊环破断拉力为：F=n*fy*A=6×270*3.14*12.5*12.5=794.813KN

安全系数：K=F/G=794.813/(23.6*10)=3.36>3，可满足使用要求。

吊环加工大样及布置形式：

吊环加工大样详见下图，加工时需注意弯曲半径，加工尺寸误差控制在10mm以内。吊环布置按照4个吊点布置，对称布置，且标高为同一标高，标高误差控制在10mm以内。具体布置详图如下：

图4-3吊环加工大样图

（2）系梁运输

系梁运输采用板车运输，最大预制系梁重约24t，每台板车只能运输一件系梁，系梁运输过程中，距梁端1m位置支垫方木，方木高度20cm左右，并且预制系梁需与板车用钢丝绳拉接牢固，防止运输过程中移动或者磕碰。

（3）系梁吊装

墩柱直径1.4m和1.6m系梁安装采用1台50t汽车吊或2台25t汽车吊起吊安装，若采用2台25t吊车起吊安装，则两台吊车站位应在被吊装系梁同一侧站位。系梁吊装前梁端底部和侧面粘贴双面胶条止浆，梁端外伸钢筋位置系上20mm粗安全绳，用以辅助系梁吊装就位。吊装前各准备工作就绪，测量放样完成且验收合格。

①1.4m和1.6m墩柱墩间系梁吊装吊车、钢丝绳选择

吊车选择：本桥墩柱直径1.4m和1.6m系梁最大重量为23.6t，系梁最大高度为15.5m,吊车基本臂转盘到系梁中心距离按照5m计算，则吊车主臂需至少伸长16.5m。

查中联重科QY50t汽车吊起重量表，主臂伸长16.5m,水平爬距5m的情况下可吊重31t>23.6t，选用1台50t汽车吊吊装系梁可满足吊装需要。

查中联重科QY25t汽车吊起重量表，主臂伸长16.5m,水平爬距5m的情况下可吊重12.2t，则2台吊车12.2t*2=24.4t>23.6t，选用2台25t汽车吊吊装系梁可满足吊装需要。

钢丝绳选择：系梁自重23.6t，采用4点吊起吊，起吊时钢丝绳与系梁夹角为60°，根据《路桥施工计算手册》，查附表3-36，取安全系数K=6，查附表3-35，取6×37芯型号钢丝绳，换算系数а=0.82，公称抗拉强度为1700MPa,经过计算钢丝绳破断拉力为：F=((236KN/3)/sin60°/0.82)×6=665KN

换算钢丝绳有效截面积A=665×1000/1700=391mm2

查附表3-34，取6×37芯型号钢丝绳有效截面积大于391mm2的钢丝绳，选取直径大于或等于32.5mm钢丝绳即可满足吊装要求。

4）第一节墩柱剩余钢筋绑扎

系梁吊装完成后，绑扎本节墩柱剩余钢筋。先绑扎墩柱箍筋，然后补齐墩柱纵向钢筋。

5）第一节墩柱剩余模板安装

根据测量人员在上节段墩柱模板外伸端的标记线和系梁安装位置，安装本节墩柱模板，一套模板分两块模板组成，模板与系梁搭接5cm左右，并采用止浆措施防止漏浆。模板高度为系梁顶标高，上口及下口采用拉杆对拉，双螺母紧固牢固。

6）第一节墩柱剩余混凝土浇筑、养护

模板安装完成后，混凝土采用泵车泵送入模，分层布料，振捣棒振捣密实。并采用土工布覆盖+洒水方式进行充分养护不少于7天。

7）第一节墩柱模板拆除

待混凝土强度大于75%时拆除本节墩柱模板。模板拆除时先从顶部模板开始拆除，首先松动模板螺丝拆除墩柱顶部模板，然后由上往下依次拆除其他模板。

第一节模板拆除后，进入第二（三）节段墩柱混凝土施工。继续对第一节墩柱混凝土进行养护不少于14天。

4.5循环往复，第二（三）节墩柱及墩间系梁施工

依次类推，循环往复，施工第二（三）节段墩柱及墩间系梁混凝土。

4.6最后一节墩柱施工

按照同样施工方法，施工最后一节段墩柱混凝土。在施工过程中，应注意墩柱标高的控制。

4.7下道工序（盖梁）施工

在所有墩柱及墩间系梁施工完成后，进入下道工序，施工盖梁混凝土。

5、本工法优缺点分析

5.1从工期角度分析

相对于现浇法施工工艺，采用预制法施工，因系梁在梁场提前预制并及时运输到现场，减少了平台支立和模板支立等分项工程施工时间。一根系梁施工循环时间可节省2个工作日，本项目系梁613根，按照10个工作面考虑，可节省时间3-6个月。

5.2从成本控制角度分析

与现浇法施工工艺相比较，每2个工作面需增加1台运输板车，起重吊车数量不变，其他设备没有增加。减少了抱箍、支立平台及部分模板数量，同时加快施工循环速度，降低了项目施工成本。

5.3从安全控制角度分析

与现浇法施工工艺相比较，因为操作工人不需要站立在系梁位置操作，只需要站立在已浇筑墩柱顶部进行剩余模板支立及钢筋绑扎，降低了工人操作安全风险。

5.4从可操作性角度分析

由于预制系梁端部是支立在墩柱加强模板上，搭接长度约7.5cm，此节段模板按照承载要求已经充分加强，本节段模板结构类似为抱箍结构，上节段墩柱混凝土强度满足承载要求时支立模板，系梁安装的安全性可以保证。剩余墩柱钢筋绑扎和模板支立均可以按照设计要求施工完成，该施工工艺具备现场可操作性。

6、结论

系梁现浇法施工混凝土整体性良好，但施工过程较长，速度较慢，且工人在支立模板和钢筋绑扎时，始终处于较危险工作状态，危险系数增加。

系梁预制安装施工工艺相对现浇法工艺施工，施工周期较短，每循环可节省时间约2天，减少操作人员在平台上的工作时间，危险系数减小，缩短工期的同时降低了项目施工成本，可操作性强。

故系梁预制安装施工工艺，无论在经济效益方面，还是社会效益方面，都值得现场推广。既节省了系梁施工工作时间，又压缩了项目施工成本，为项目部成本控制和进度控制垫定了良好基础。

参考文献

[1]《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)；

[2]《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》JTGF80/1-2017；

[3]《路桥施工计算手册》，人民交通出版社周永兴何兆益邹毅松等编著；