桥梁立柱高精度安装施工工艺研究

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摘要：近年来桥梁施工技术发展迅猛，传统的立柱往往采用现浇的工艺，存在施工难度大，安全风险高等不利因素。本文以无锡凤翔快速化改造工程为例，分析了模块化预制及竖向翻转桥梁立柱高精度安装施工的应用，大大提升了立柱安装施工的效率及质量。

关键词：模块化预制；预制立柱；高精度安装

1工程背景

国内桥梁立柱施工多以现浇为主，危险性大，效率低，施工工期长，尤其在城市桥梁施工过程中，对交通、周边环境及周围居民生活影响较大，成品质量也难有保证。模块化预制+竖向翻转桥梁立柱高精度安装施工技术，则大大加快了施工进度，保证了施工质量。

2工艺的详细说明及应用

2.1工艺特点。①在桥梁基础施工同时，在预制场地预制桥梁立柱，然后现场通过灌浆套筒和承台预埋钢筋连接安装，立柱全工程化预制，安装所需时间短，节省了大量模板的使用，保证了施工安全和质量。②预制桥梁立柱，结合数控技术和专用胎架，实现立柱预制施工的模块化和标椎化，使用套筒定位钢板，先在胎架外制作套筒模块，保证了预制拼装灌浆连接套筒的精确定位，立柱外观质量、整体强度及平整度等符合要求。③采用翻转台设备，将立柱或者立柱模板平移至翻转台，立柱可通过翻转台翻转竖立，不需要吊具，降低了吊装难度，保证了施工安全。④在立柱吊装就位过程中，在对应承台和立柱顶面安装专用定位架，起到定位导向作用，激光垂直仪控制垂直度，并安置液压式千斤顶辅助定位校正，立柱垂直度达到有效控制，安装精度高。2.2工艺原理。①桥梁立柱预制原理钢筋通过数控下料加工，立柱钢筋由底座、支架、挂片及定位板组成的专用胎架上加工制作，符合模块化精加工的理念。使用套筒定位钢板，先在胎架外制作套筒模块，包括套筒、主筋及箍筋全部制作完成后，再整体吊入钢筋笼胎架，然后采用可调节竖向支撑钢管来支撑安装立柱模板，将模板平移至翻转架，安装翻转吊架和吊索具，可以直接翻转模板使立柱竖立，不需要吊装设备，调整后进行混凝土浇筑，养护完成后，将立柱吊离浇筑台座存放编号，运至现场进行后续施工。②桥梁立柱安装原理预制立柱的同时，进行桥梁基础的施工，立柱承台施工时预埋与立柱的连接钢筋，拼装前，在对应承台和立柱顶面安装专用定位架，起到定位、导向以及提供千斤顶安装底座的作用，然后立柱通过翻转台辅助吊装，激光垂直仪控制垂直度，并在就位后安置四台手动顶升液压杆和柱顶缆风绳进行辅助校正，校核无误后进行钢筋连接套筒灌浆施工，完成立柱安装，施工速度快，施工质量得到有效控制。

3工艺流程

施工操作流程图如图1所示立柱预制场地规划立柱预制加工立柱成品运输承台凹槽座浆立柱吊装套筒灌浆连接立柱位置校核原材料进场钢筋数控下料加工钢筋笼胎架制作钢筋笼加工模板安装混凝土浇筑立柱存放及保护定位装置安装试拼装

4操作要点

4.1立柱预制场地规划。立柱预制场地采用封闭式管理，水路、电路统一规划，线路相对固定，实现输送线路最短化；半成品钢筋、钢筋骨架、成品立柱的流动通道力求最短、流动顺畅、施工干扰小；立柱区布置紧凑合理，按照预制立柱施工工艺流程进行规划设计，同时注意区内交通、防洪排涝，环保设置合理；根据立柱施工工艺要求和移运工序，合理布置预制区、存放区、运输便道，结合立柱数量和工期合理设置预制台座和存放台座数量；尽量做到人、车分流管理。预制台座基础下采用预应力管桩，管桩型号为PHC-600（130）AB-C80-14，基础采用C30混凝土，龙门吊轨道采用条形基础，基础采用C30混凝土浇筑，基础下采用预应力混凝土管桩加固。4.2立柱预制加工。4.2.1原材料进场。钢筋应具备出厂质量证明书，外观验收合格后，按检验批进行试验，合格后方可使用。4.2.2钢筋数控下料加工。钢筋经检验合格后投入使用，箍筋下料加工采用数控全自动钢筋成型弯箍机进行调直、剪切及弯配，采用盘制螺纹钢可节约成本。预制加工厂内配备数控全自动弯箍机、数控弯曲剪切机、砂轮机、粗钢筋锯床、滚丝机等设备，确保下料长度和加工精度严格控制在偏差±2mm以内，同时保证切割断面平整光滑。加工运输过程中注意对半成品的保护。4.2.3钢筋笼胎架制作。底座、支架、挂片及定位板是组成立柱钢筋笼胎架的主要构成部分。其中支架部分有伸出钢筋端定位板支架、中间主筋挂片架立支架以及套筒端定位板支架。挂片部分有上下缘主筋挂片、左右缘主筋挂片、下缘箍筋挂片及手持式箍筋卡尺。在钢筋笼胎架拼装前，对于套筒定位板及定位框架、挂片开槽等位置需要进行更为精准的测量，以确保各个部件验收复测合格。胎架底座的安装应保持水平位置，其安装精度控制在±2mm以内。安装完毕后，每个框架都保持同一条线。4.2.4钢筋笼加工。在胎架上完成加工绑扎。为保证预制拼装灌浆连接套筒的精确定位，使用套筒定位钢板，先在胎架外制作套筒模块，包括套筒、主筋及箍筋全部制作完成后，再整体吊入钢筋笼胎架4.2.5模板安装。先安装轨道、台车及翻转架，再安装底面模板和侧面模板。安装侧面模板时，在模板安装过程中采用可调节竖向支撑钢管来支撑立柱模板，支撑设置间隔为1-2m设置1道，防止发生倾覆的危险。接着安装立柱钢筋笼和顶面模板。而后将模板平移至翻转架后进行模板翻转，拆除翻转销子，模板脱离翻转架，将模板吊至浇筑台座并固定，安装操作平台及拆除翻转吊架后进行砼浇筑作业。模板固定同时采用四边缆风绳及扳手葫芦进行固定及模板垂直度细微调整。4.2.6混凝土浇筑。预制立柱采用等级为C40的高性能混凝土，通过立式浇筑工艺，一次性浇筑完成。浇筑前，混凝土运输车到场后须进行30S以上的高速自拌。浇筑过程中，由施工人员进行放料，确保匀速不外溢，严格控制泵车上料速率，确保质量；混凝土浇筑过程中采用30cm左右的分层浇筑，利用50型振捣棒进行分层振捣密实，布棒间距不得超过50cm，每边振捣点2个交替错位向前振捣，每个点布料、振捣的时间应达到1分钟以上的要求。施工时，需要由专业人员观测混凝土的入模情况，及时将现场施工状况反馈给现场的试验人员。混凝土浇筑达到收水面标高时，需及时做好收水工作，严格控制纵横向平整度。4.2.7立柱存放及保护。浇筑养生结束后须在场内临时存储，采用竖立存储，与浇筑状态基本一致，运输采用厂内大型龙门吊进行竖向起吊至存梁区，竖立存储。竖向吊点采用立柱顶预留的2处钢绞线吊索进行，吊索在混凝土浇筑前预埋，锚固深度满足受力要求。预制立柱从预制完毕后再预制场存放时间不得小于14天，且砼强度及弹性模量应达到100%。4.3立柱成品运输。预制过程中应在表面明细位置进行编码标识，包括工程名称、施工单位名称、监理单位名称、构件编号、使用部位、生产日期等信息。产品出厂前，需对立柱的外形尺寸、外露钢筋、钢套筒、预埋件、外观表面等进行复检，验收合格后方能贴标出厂。采用场内大型龙门吊和翻转台来实施，先将立柱吊装至翻转台内，然后利用翻转台旋转至水平位置，放倒过程中采用大方木或脚垫等进行适当抄垫，并设置好高强度尼龙吊带，再通过龙门吊和尼龙吊带进行立柱的水平运输和装车。立柱的装运选用6轴重型平板半挂车。4.4承台凹槽座浆。在立柱预制的同时，进行桥梁基础和立柱承台的施工。将承台蓄浆槽混凝土进行凿毛清理，将其表面浮尘、油污、松动颗粒等清理干净，并用水充分润湿，但不得存在积水。凿毛要轻微细致，深度控制在10mm即可以达到要求效果，同时把混凝土表面浮浆及松软层全部剔除掉，大部分露出粗骨料，骨料外露75%即可。在基础承台面上划出立柱安装的十字中心线，测量承台面标高。根据立柱顶标高及立柱预制立柱长度，调整柱底钢板和橡胶垫块标高，确保立柱安装后，柱顶标高符合设计要求。4.5定位装置安装。在对应的承台和立柱顶面上安装专用定位架，起到平面定位、导向装置以及千斤顶安装底座的作用，为了保证现场拼装无差错，在预制厂内设置了安装试验台，构件运输到现场拼装前先在厂内进行试拼装。预制立柱与承台的拼接面应进行匹配施工，采用专用定位装置保证预埋钢筋的定位匹配。同一承台上的两立柱要同时安装，两柱柱顶之间设置定位设备。4.6立柱吊装立柱吊装点为双点预制吊环，采用φ70mmHPB300钢筋。吊装设备选型按预制件中重量最大的预制立柱考虑，采用吊机配合翻转台将立柱翻转竖立，在承台面上划出立柱安装的十字中心线，放置立柱定位框架并固定，在定位框架的斜锲槽内安放挡块。立柱起吊后对准定位框架，沿定位框架挡块，在定位框架内缓缓下落，直至吊装到位。4.7套筒灌浆连接。灌浆前，检查套筒，确保腔内通畅无杂物，立柱灌浆作业应采取压浆法从灌浆套筒下灌浆孔注入，当灌浆料拌合物从构件其他灌浆孔、出浆孔流出后应及时封堵。散落的灌浆料拌合物不得二次使用，剩余的拌合物不得再次添加灌浆料、水后混合使用。灌浆作业应保持连续，当压浆过程中遇到停电等突发情况时，现场应配备应急发电设备或高压水枪等清理措施。灌浆完成后，及时清理残留在构件上的多余浆体。灌浆施工后，施工及监理单位必须对出浆孔内灌浆料拌合物情况实施检查，灌浆料加水拌和30min内，一经发现出浆孔空洞明显，应及时进行补灌，补灌后技术人员必须进行复查。

5经济及社会效益

通过装配式施工工艺，在桥梁基础施工的同时在预制厂预制桥梁立柱，预制过程采用专用胎架结合数控技术，立柱成品质量易于控制，拼装过程采用定位架和千斤顶辅助定位校正，安装进度高，施工速度快，预埋套筒与立柱承台连接，强度满足要求，立柱的集中预制减少了施工时间，施工质量相比现浇立柱得到更有效控制，实现标椎化，并且减少了模板的投入，可减少施工成本约6%，具备显著的经济效益。

6结束语

本文中笔者结合目前的行业形式提出了模块化预制+竖向翻转桥梁立柱高精度安装施工的应用，这种工艺免去常规采用吊具两点起吊，工艺简单，机械化程度高，也进一步减少了劳动力投入，保证了施工安全，预制厂实现模块化施工，减少了现场污染，符合绿色施工理念，具备显著的社会效益。

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作者:董志丰 单位:无锡交通建设工程集团有限公司