城市高架桥装配式混凝土墩柱安装技术要点研究

城市高架桥装配式混凝土墩柱安装技术要点研究

王海粟胡兴相李宁谭雪峰唐韩

（中建一局集团建设发展有限公司  四川成都  610000）

摘要：相比于现浇桥墩，装配式混凝土墩柱在城市高架桥建设过程中有着施工快、质量好、安全性高、占用交通时间短等多重优势。本文结合西南某工程的装配式混凝土桥梁施工技术的案例，总结施工案例中的相关关键技术经验。从整体工艺流程、高强连接节点技术、墩柱姿态翻转控制技术、高精度落位控制技术等方面，整理了装配式混凝土高架桥墩柱安装施工技术的技术要点，解决了安装过程中可能存在的施工安全和安装精度问题，为预制墩柱安装的进一步发展提供可靠基础。

关键词：装配式桥梁；城市高架桥；施工技术；灌浆套筒；精度控制

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0引言

在现代化城市化进程中，城市高架桥是城市交通建设的重要环节。对于繁荣拥挤的城市街道，城市高架桥的施工必须要安全快速高效，尽可能减少对城市空间的占用，而装配式桥梁相对于传统现浇桥梁，不仅具有施工速度快、施工措施少、高空作业少等优点，还有标准化程度高、质量更可控等优点，因此装配式桥梁将成为了城市高架桥施工的主要发展方向[1]。刘强[2]、宋琢[3]、冯晓楠[4]、鲍佳文[5]等对灌浆套筒连接的受力原理、饱满度、承载力、拉伸性能等进行了详细研究；郭冬梅[6]、王宁宁[7]、辛崇升[8]等通过理论推导、数值模拟、现场试验等方式对UHPC墩周连接的装配式桥梁性能和抗震能力进行了研究；刘世辉等采用有限元软件对装配式构件吊耳的设计进行研究[9]。装配式混凝土桥梁的墩柱等结构一般尺寸大，质量大，施工精度要求高，故需要较成熟安装施工技术作为支撑。本文结合成都市五环快速路青白江段项目（一期）的装配式混凝土桥梁墩柱安装施工案例，总结施工技术经验，详细阐述了预制墩柱在安装施工过程中需要注意的技术要点，以便类似工程项目借鉴参考。

1工程概况

成都市五环快速青白江段项目（一期），主线全长4.471km，采用一级公路兼市政的技术标准。项目工程中的新工大道高架桥和石板滩高架桥的下部结构采用城市高架桥常用的双柱大悬臂结构。其中，预制墩柱的截面形状为2m×2m的正方形，高度在6.7～12.6m，最重墩柱净重为129.6吨；构件如下图1所示。预制墩柱为预制构件生产厂内流水线预制生产，墩柱在预制场内统一制作，采用立式预制、卧式运输、整体吊装的工艺，运输施工现场后采用起重机械安装。

图1 下部结构一般构造图

2 预制墩柱安装关键施工技术

2.1 预制墩柱安装施工工艺流程

预制墩柱安装可分为多个阶段，分别是（1）墩柱进场准备阶段；（2）接触面处理阶段；（3）预拼装阶段；（4）正式安装阶段；（5）灌浆套筒连接阶段。其中墩柱安装关键技术要为高强连接节点技术、墩柱姿态翻转控制技术以及高精度落位控制技术。

图2 主要施工流程图

2.2 高强连接节点技术

预制墩柱和承台连接节点的可靠性是装配式桥梁施工的重点。常规的节点连接方式有钢筋灌浆套筒连接、钢筋灌浆金属波纹管连接、承插式连接、预应力连接、钢筋插槽式连接等。其中，钢筋灌浆套筒连接方式工艺简单，成熟可靠，适用性广，因此普遍采用钢筋灌浆套筒连接方式。

钢筋灌浆套筒连接方式需在承台钢筋绑扎的过程中采用定制的钢筋定位架进行墩柱预埋钢筋的精准定位[10]。钢筋定位架面板采用t12钢板，定位套筒内径φ50，侧面开孔留设定位螺栓，定位架侧面设置共8个吊点，以便进行吊装运输。在预制墩柱工厂内生产时采用同型号的底模板，以确保墩柱中留设的灌浆套筒能够与预埋钢筋精准匹配[11]，如图2所示。

图2 钢筋定位架与配套底模板

灌浆套筒可采用高强球墨铸铁制作或者优质碳素结构钢，套筒长度为81cm，外径9.5cm，内径6.8cm，比预留钢筋直径略大，保证钢筋与套筒的有效连接。在套筒内设置上下两个水平口，下口设置在靠近底部附近，用于注入TZH10型高强度砂浆，上口设置在套筒顶部附近用于排除套筒内气体，并通过观测上口的出浆情况，以保证高强水泥灌浆料填满整个套筒[12]。

在承台和预制墩柱的接触面要设置2cm厚的座浆料，座浆料采用M60高强无收缩砂浆。该座浆料应采用手持搅拌机现场拌制，手持搅拌机转速≥1000rps，坐浆料初始流动度≥320mm，30min流动度≥260mm，每批次采用跳桌实验进行检测。为了保证座浆料的连接质量，承台和预制墩柱的接触面需提前进行凿毛。座浆料施工需要再四周设置挡浆钢模。座浆料拌制完成后，应在30分钟内完成座浆，以保证座浆料的质量。如图3所示。

图3 预制墩柱与承台接触面安装示意图

2.3 墩柱姿态翻转控制技术

预制墩柱的生产和安装过程中涉及到3次翻转。在钢筋绑扎阶段为了方便工人操作，采用卧式姿态；在混凝土浇筑阶段为了保证混凝土的浇筑质量，采用立式姿态；在装车运输阶段，为了满足道路运输限高要求，采用卧式姿态；在现场安装阶段，采用立式姿态吊装。

墩柱翻转时，施工要点包括翻转中心支点的钢模板或混凝土的保护和翻转吊点的设计。翻转中心一般采用软木方、整捆土工布、旧轮胎等弹性较好的材料搭配使用作为中心支点，具备条件的话最好采用沙池进行翻转。翻转吊点的设计分为两种，在混凝土浇筑之前，吊点为钢模板上设计的专用吊孔，吊孔周围加肋板保证局部稳定性。在混凝土浇筑后，吊点为墩柱顶部预埋的强度低松弛钢绞线，钢绞线的规格和数量要根据墩柱重量进行配置，本工程通过计算采用了10根截面积140mm

2的钢绞线作为吊点。墩柱翻转如图4所示。

图4 预制墩柱姿态翻转

2.4 高精度落位控制技术

预制墩柱安装落位的精度是质量控制难点。本工程采用千斤顶组合调平牛腿的方式进行墩柱安装的精度控制。将预制墩柱在现场竖立后，利用墩柱底部的水平注浆口安装钢制调平牛腿，每个墩柱面安装2个，一共8个，对称布置。在调平牛腿下配置1个35t千斤顶，用于调节墩柱的落位姿态。

当预制墩柱预拼装至对应位置后，用高精度全站仪观测墩柱上提前设置的十字观测线，然后通过千斤顶微调墩柱安装的垂直度和轴线偏位，，确定墩柱安装的精度达到规范要求时，即可锁定千斤顶的位置，以保证座浆施工后的安装精度[13]，如图5所示。预制墩柱在拼装的时候，必须控制好墩柱晃动的幅度，避免因晃动造成预埋钢筋的变形。

图5 墩柱安装精度调整

3结束语

在城市高架桥领域中，装配式混凝土桥梁从工期、质量、安全、低碳环保等多个角度均明显优于传统现浇桥梁。本次研究针对装配式混凝土预制墩柱安装过程中施工经验和探索，总结了预制墩柱安装的关键技术要点，通过现场实践表明该关键技术要点能显著提高预制墩柱安装的可靠性、安全性和施工精度，解决了装配式桥梁发展中的安装难题，为后续的装配式桥梁施工技术发展提供基础。

参考文献

[1]孙润生.装配式建筑技术在市政桥梁工程中应用探讨[J].建设科技, 2022(005):000.

[2]刘强.灌浆套筒施工技术在装配式公路桥梁工程中的应用研究[J].交通世界,2023(25):138-140.DOI:10.16248/j.cnki.11-3723/u.2023.25.017.

[3]宋琢,郑小红,刁杰,等.装配式桥墩节段连接节点套筒灌浆饱满度试验研究[J].施工技术, 2021, 50(3):5.DOI:10.7672/sgjs2021030020.

[4]冯晓楠,闫畅,杨德斌等.预制桥墩灌浆套筒连接单向拉拔承载力试验研究[J].世界桥梁,2023,51(04):85-91.DOI:10.20052/j.issn.1671-7767.2023.04.013.

[5]鲍佳文,高强,唐林,等.钢筋套筒灌浆连接拉伸性能的精细有限元分析[J].浙江大学学报:工学版, 2023, 57(4):814-823.

[6]郭冬梅,赵奇,亓兴军.UHPC墩周连接耗能装配式桥墩抗震性能研究[J].工程抗震与加固改造,2022,44(06):98-105.DOI:10.16226/j.issn.1002-8412.2022.06.014.

[7]王宁宁,赵奇,米家禾等.UHPC墩周连接装配式桥墩抗震性能研究[J].地震工程学报,2023,45(04):780-791.DOI:10.20000/j.1000-0844.20220617002.

[8]辛崇升,赵奇,米家禾等.UHPC墩周连接装配式桥墩拟静力试验[J].工程抗震与加固改造,2023,45(04):83-92.DOI:10.16226/j.issn.1002-8412.2023.04.010.

[9]刘世辉,吴奎,陆文胜等.装配式桥梁预制构件吊耳设计研究与应用[J].广州建筑,2023,51(04):9-12.

[10]王礼建,田果,田泽辉,等.城市桥梁装配式墩柱高精度连接控制方法研究[J].建设科技, 2023(7):110-112.

[11]马起柱.市政高架桥梁桥墩立柱和盖梁装配式施工技术探讨[J].四川水泥, 2023.

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[13]杨晓飞.装配式桥梁预制化构件施工安装关键技术[J].安装, 2023(4):63-65.

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