? 装配式桥梁预制空心桥墩安装施工工艺 装配式桥梁预制空心桥墩安装施工工艺
马会天
(中铁二十四局集团安徽工程有限公司，安徽 合肥 230012)
摘 要：文章介绍济祁高速公路淮合段寿县淮河特大桥引桥工程采用排柱式预制空心桥墩，预制桥面板装配式结构，使桥梁构件工厂化、标准化和模数化。预制墩柱采用现浇杯口方式与承台连接，墩底和承台间预留杯口式安装岛；通过设置定位墩实现预制墩柱准确安装定位，通过预制墩柱底侧的锯齿形剪力纹，加强墩柱与承台的整体连接，提高墩柱抗震能力。
关键词：装配式；桥梁；空心桥墩；承台连接；安装工艺
0 引 言
济祁高速公路淮合段寿县淮河特大桥引桥工程采用排柱式桥墩，预制桥面板装配式结构，预制桥墩在工厂一次预制成形运至现场进行安装，预制桥面板在现场预制吊装就位。大规模应用预制装配式技术，可以提高机械化水平，确保工程质量，加快施工进度，降低劳动强度，有利于环境保护，体现节能环保的施工理念[1-4]。
淮河特大桥引桥下部结构为预制圆形空心截面墩，预制墩采用旋转离心成型工艺整体预制、现场拼装的施工工艺。工程项目部技术人员围绕预制墩的安装开展研究，形成装配式桥梁预制空心桥墩安装施工方法，可为给今后类似预制空心桥墩安装起到指导和借鉴作用[5-6]。
1 墩底连接构造
桥梁预制墩柱与承台的连接方式一般有现浇式和承插式2种[7-8]。现浇式分别在承台顶部、预制墩身底部预留连接钢筋，墩身吊装就位后，在现场绑扎或焊接墩柱底部与承台连接钢筋，然后支设承台和连接段模板，墩柱底部与承台一起现浇混凝土成型。这种连接方式预制桥墩与承台之间的吊装定位难度较大，连接部位施工复杂[9]。
承插式将预制构件插入相应的承台预留孔或杯口内，底部铺设砂浆，周边以半干硬性细石混凝土填充。常常由于墩柱四周预留孔或杯口混凝土振捣不密实，影响桥墩与承台的连接质量,且连接区段抗剪、抗震能力较差[10]。
该工程预制墩柱采用现浇杯口方式与承台连接，墩底和承台间预留杯口式安装岛。预制圆形空心桥墩在工厂通过离心法加工成型，预制墩直径为1.2 m，壁厚为25 cm。
预制圆形空心桥墩的钢筋笼采用旋转滚焊工艺，焊点质量可靠；桥墩在离心机上旋转成型，成型后的预制墩混凝土分布均匀，墩身混凝土强度高、质量稳定和性能可靠。
预制墩底安装岛采用环形结构，壁厚为0.40 m，内径为1.2 m，高度为1.0 m；墩柱埋入杯口内l.0 m高度，如图1所示，以防止吊装时柱体倾覆。为便于预制墩套入安装岛定位墩，定位墩高度取为50 cm，定位墩直径略小于预制空心墩内径取为67 cm，如图2所示。浇筑混凝土承台前，绑扎安装岛杯口钢筋，杯口钢筋伸入承台锚固，如图3所示。在预制墩柱底侧设置锯齿形剪力纹，并对表面进行拉毛处理，以利于与杯口混凝土的充分咬合，实现墩柱与承台的整体连接，增强墩柱抗震能力。
图1 墩底连接构造
图2 混凝土定位墩
图3 安装岛环壁钢筋
2 施工工艺
2.1 工艺流程
装配式预制空心桥墩安装施工工艺流程如图4所示。
图4 安装施工工艺流程
2.2 桥墩承台施工
根据已经施工的桩基位置，按设计图纸定位，计算放样出承台位置，进行基坑开挖。当开挖到基底并完成垫层浇筑后，再在垫层上测量放线，定出承台的轴线和标高。采用全站仪对墩柱中心点精确放样，同时做好标识，预留定位墩和安装岛钢筋位置，经复验合格后，支设承台模板和绑扎钢筋，如图5所示。钢筋绑扎完毕后，验收合格方可浇筑承台混凝土，如图6所示。
图5 模板安装
图6 承台浇筑
2.3 定位墩施工
承台施工完成后，将承台顶面杂物清扫，浮浆凿除，并冲洗干净，对顶面标高进行复测，根据高差计算调平层厚度，调平层采用C30细石混凝土，浇筑混凝土时采用水平靠尺及时进行找平，以保证预制墩底与承台接触面平整，吊装就位后不被局部压损。
调平层浇筑完毕后，对墩柱中心点进行放样，根据设计图纸复核定位墩钢筋位置后，安装定位墩模板，进行定位墩混凝土浇筑，并振捣密实。定位墩浇筑完毕后，进行洒水养护，在定位墩外面采用土工布包裹进行养护。定位墩混凝土养护达到龄期后，采用全站仪对墩柱的中心点精确放样，复核顶面标高，同时做好标识，用墨斗弹出十字线并延长至承台边缘做好标记，以便后期墩柱吊装准确定位。
2.4 预制墩吊装就位
承台和定位墩达到混凝土龄期以后吊运安装预制墩，采用70 t汽车吊，最大工作半径为7 m，最大起重量为29.4 t。按照设计要求的起吊位置，采用帆布吊袋捆绑起吊，可保护侧壁混凝土不受损伤。将预制空心墩柱吊起，墩柱底套在定位墩上，再根据划出的外部圈线进行精确调整平面位置。
在安装前由测量人员放出墩柱中心线，根据中心线划出预制墩外部圈线，用墨斗弹线并延长至承台边缘，在四周定出边缘线作为墩柱边缘控制点，允许误差控制在10 mm。
垂直度控制采用2台经纬仪双向控制，2台经纬仪成90°角架设，距离墩柱20 m以上。将竖向十字丝对准墩柱下口边缘，将经纬仪沿垂直方向向上扫动，调整墩身，使墩身边线垂直，最后采用2 m垂直度测定仪进行垂直度校核。
2.5 安装岛混凝土浇筑
安装岛混凝土浇筑前，要设置缆风绳，缆风绳一端栓在墩柱顶部预留钢筋上，另一端打入坚硬土层设置的地锚中。地锚采用4根Φ28 mm直径螺纹钢焊接而成，长度为3 m，与地面成45°角将地锚插入到坚硬土层中。每根墩柱设置3根缆风绳，每根角度在120°，并且与地面成45°角。当垂直度局部存在偏差情况下，采用缆风绳进行调整，墩底可用1～3 mm铁皮进行支垫调平。
预制墩吊装就位后，安装安装岛杯口模板，进行安装岛混凝土浇筑。安装岛模板采用带坡脚钢模板，模板支立牢固。在安装岛外面采用土工布包裹进行养护，待安装岛混凝土强度达到设计值后方可解除预制墩缆风绳。
3 质量控制
3.1 钢筋施工要点
钢筋在加工场集中制作，采用放大样加工成型，运至施工现场进行绑扎。钢筋安装前，应检查钢筋的规格、型号、尺寸等。检查合格后，根据设计要求的间距、尺寸进行放样画线，确定定位墩、安装岛纵横钢筋位置，保证每层钢筋网片绑扎的顺直度、间距、保护层及同一截面焊接接头等项目合格，即可绑扎成型。
3.2 承台浇筑要求
浇注混凝土前应检查模板、钢筋及预埋件的位置、尺寸和保护层厚度，确保其位置准确、保护层足够，经监理工程师检查签认后，方可进行混凝土浇筑。承台一次性浇注施工，为保证连续作业，施工前应认真检查拌和设备、输送泵，并进行调试。灌车运输过程中应不停搅拌，确保混凝土均匀一致，施工前认真检查泵管的密闭性。浇注前首先用水和砂浆润滑管壁，防止施工过程中混凝土堵管。在钢筋密集区域施工中，严格控制混凝土的振捣质量，保证其密实性和均匀性。混凝土终凝后及时进行覆盖养护，防止混凝土产生收缩裂缝。
3.3 墩柱吊装就位
预制桥墩吊装之前，应对预制桥墩进行进厂检验，检查混凝土强度、外观质量、尺寸偏差、保护层厚度及预制墩安装段混凝土凿毛情况。合格墩柱粘贴合格标志，并统一堆放在线路中心线处。预制墩堆放处应碾压平整，承载力满足要求，下部垫设枕木。预制桥墩吊装之前，起重吊装机械进场时必须保证场地、通道平整，作业前查验所有辅助起重吊装机械作业人员的操作证，并进行全面技术交底及安全交底。吊装过程中．应保持吊装动作平稳，待墩柱就位后应及时找正找平，墩柱未固定前不得解开吊装索具。
3.4 安装偏差控制
预制桥墩从吊装至拼装的全过程中，应对预制墩的位置、线形、垂直度及标高等进行监控量测，监测时应在3个以上的不同位置进行，测量预制桥墩的轴线、高程及垂直度，拼装允许偏差应满足表1所列的规定。
表1 预制墩柱安装允许偏差
序号项目允许偏差1预制墩柱轴线偏位/mm102预制墩柱高度/mm-10～+153预制墩柱顶面高程/mm±104柱内、外截面轮廓偏离设计线形/mm±205预制墩柱拼装垂直度/(%)0.5
4 结 论
(1) 预制空心桥墩与承台通过现浇混凝土环形安装岛连接，安装岛杯口钢筋伸入承台锚固，预制墩柱底侧设置锯齿形剪力纹，有利于与杯口混凝土的充分咬合，保证桥墩与承台连接质量，实现墩柱与承台的整体连接，增强墩柱受力性能和抗震能力。
(2) 在安装岛设置定位墩，实现墩柱一次准确就位。定位墩直径略小于预制空心墩内径，墩柱吊装时将预制空心墩底部套入定位墩，可以防止吊装时柱体倾覆，易于控制预制桥墩定位，且有利于提高墩底受剪承载力。浇筑承台时预留安装岛杯口钢筋，墩柱吊装后支模浇筑混凝土，柱底与承台现浇成型，保证了连接质量。
(3) 该施工方法减小现场焊接及混凝土浇筑的工作量，施工操作方便，提高机械化水平，加快施工进度，降低生产成本，有利于环境保护，体现节能环保的施工理念，可为给今后类似的预制空心桥墩安装起到指导和借鉴作用，有利于推动预制装配式混凝土桥梁施工技术的发展。
〔参考文献〕
[1] 李 坚,陆元春.预制节段混凝土桥梁的设计与工程实践[J].城市道桥与防洪, 2003 (6): 35-38.
[2] 姚晓飞,徐 岳,刘士林.预制节段拼装混凝土桥墩力学性能研究进展[J].公路交通科技, 2013 (5): 59-65.
[3] 王志强,葛继平,魏红一.节段拼装桥墩抗震性能研究进展[J].地震工程与工程振动, 2009, 29(4): 147-155.
[4] 林一宁,陈爱萍.跨海大桥的预制构件法施工[J].世界桥梁, 2002(4):12-16.
[5] 包龙生,王 娟,于 玲.后张无粘结预应力装配式桥墩抗震性能分析[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2014, 30(3):429-435.
[6] 布占宇,占陈文,石鑫磊,等.节段拼装混凝土桥墩抗震性能研究[J].宁波大学学报(理工版), 2011, 24(2): 83-88.
[7] 卢永成,邵长宇,黄 虹,等.上海长江大桥预制拼装结构设计与施工要点[J].中国市政工程, 2010(1): 24-28.
[8] 兰海燕.预制节段拼装桥墩抗震性能研究现状[J].公路交通科技, 2012 (6): 38-42.
[9] 万绍平.预制桥墩湿接头的施工技术要点[J].城市道桥与防洪, 2009 (11): 72-75.
[10] 孙业发,王 伟,宋书东,等.大型预制桥墩钢筋笼整体吊装对接施工技术[J].中国港湾建设, 2014(9):55-58.
收稿日期：2016-03-15
作者简介：马会天(1981-)，男，甘肃永昌人，中铁二十四局集团安徽工程有限公司工程师．
中图分类号：U445. 4
文献标识码：A
文章编号：1673-5781(2016)02-0254-03
? 装配式桥梁预制空心桥墩安装施工工艺 装配式桥梁预制空心桥墩安装施工工艺
马会天
(中铁二十四局集团安徽工程有限公司，安徽 合肥 230012)
摘 要：文章介绍济祁高速公路淮合段寿县淮河特大桥引桥工程采用排柱式预制空心桥墩，预制桥面板装配式结构，使桥梁构件工厂化、标准化和模数化。预制墩柱采用现浇杯口方式与承台连接，墩底和承台间预留杯口式安装岛；通过设置定位墩实现预制墩柱准确安装定位，通过预制墩柱底侧的锯齿形剪力纹，加强墩柱与承台的整体连接，提高墩柱抗震能力。
关键词：装配式；桥梁；空心桥墩；承台连接；安装工艺
0 引 言
济祁高速公路淮合段寿县淮河特大桥引桥工程采用排柱式桥墩，预制桥面板装配式结构，预制桥墩在工厂一次预制成形运至现场进行安装，预制桥面板在现场预制吊装就位。大规模应用预制装配式技术，可以提高机械化水平，确保工程质量，加快施工进度，降低劳动强度，有利于环境保护，体现节能环保的施工理念[1-4]。
淮河特大桥引桥下部结构为预制圆形空心截面墩，预制墩采用旋转离心成型工艺整体预制、现场拼装的施工工艺。工程项目部技术人员围绕预制墩的安装开展研究，形成装配式桥梁预制空心桥墩安装施工方法，可为给今后类似预制空心桥墩安装起到指导和借鉴作用[5-6]。
1 墩底连接构造
桥梁预制墩柱与承台的连接方式一般有现浇式和承插式2种[7-8]。现浇式分别在承台顶部、预制墩身底部预留连接钢筋，墩身吊装就位后，在现场绑扎或焊接墩柱底部与承台连接钢筋，然后支设承台和连接段模板，墩柱底部与承台一起现浇混凝土成型。这种连接方式预制桥墩与承台之间的吊装定位难度较大，连接部位施工复杂[9]。
承插式将预制构件插入相应的承台预留孔或杯口内，底部铺设砂浆，周边以半干硬性细石混凝土填充。常常由于墩柱四周预留孔或杯口混凝土振捣不密实，影响桥墩与承台的连接质量,且连接区段抗剪、抗震能力较差[10]。
该工程预制墩柱采用现浇杯口方式与承台连接，墩底和承台间预留杯口式安装岛。预制圆形空心桥墩在工厂通过离心法加工成型，预制墩直径为1.2 m，壁厚为25 cm。
预制圆形空心桥墩的钢筋笼采用旋转滚焊工艺，焊点质量可靠；桥墩在离心机上旋转成型，成型后的预制墩混凝土分布均匀，墩身混凝土强度高、质量稳定和性能可靠。
预制墩底安装岛采用环形结构，壁厚为0.40 m，内径为1.2 m，高度为1.0 m；墩柱埋入杯口内l.0 m高度，如图1所示，以防止吊装时柱体倾覆。为便于预制墩套入安装岛定位墩，定位墩高度取为50 cm，定位墩直径略小于预制空心墩内径取为67 cm，如图2所示。浇筑混凝土承台前，绑扎安装岛杯口钢筋，杯口钢筋伸入承台锚固，如图3所示。在预制墩柱底侧设置锯齿形剪力纹，并对表面进行拉毛处理，以利于与杯口混凝土的充分咬合，实现墩柱与承台的整体连接，增强墩柱抗震能力。
图1 墩底连接构造
图2 混凝土定位墩
图3 安装岛环壁钢筋
2 施工工艺
2.1 工艺流程
装配式预制空心桥墩安装施工工艺流程如图4所示。
图4 安装施工工艺流程
2.2 桥墩承台施工
根据已经施工的桩基位置，按设计图纸定位，计算放样出承台位置，进行基坑开挖。当开挖到基底并完成垫层浇筑后，再在垫层上测量放线，定出承台的轴线和标高。采用全站仪对墩柱中心点精确放样，同时做好标识，预留定位墩和安装岛钢筋位置，经复验合格后，支设承台模板和绑扎钢筋，如图5所示。钢筋绑扎完毕后，验收合格方可浇筑承台混凝土，如图6所示。
图5 模板安装
图6 承台浇筑
2.3 定位墩施工
承台施工完成后，将承台顶面杂物清扫，浮浆凿除，并冲洗干净，对顶面标高进行复测，根据高差计算调平层厚度，调平层采用C30细石混凝土，浇筑混凝土时采用水平靠尺及时进行找平，以保证预制墩底与承台接触面平整，吊装就位后不被局部压损。
调平层浇筑完毕后，对墩柱中心点进行放样，根据设计图纸复核定位墩钢筋位置后，安装定位墩模板，进行定位墩混凝土浇筑，并振捣密实。定位墩浇筑完毕后，进行洒水养护，在定位墩外面采用土工布包裹进行养护。定位墩混凝土养护达到龄期后，采用全站仪对墩柱的中心点精确放样，复核顶面标高，同时做好标识，用墨斗弹出十字线并延长至承台边缘做好标记，以便后期墩柱吊装准确定位。
2.4 预制墩吊装就位
承台和定位墩达到混凝土龄期以后吊运安装预制墩，采用70 t汽车吊，最大工作半径为7 m，最大起重量为29.4 t。按照设计要求的起吊位置，采用帆布吊袋捆绑起吊，可保护侧壁混凝土不受损伤。将预制空心墩柱吊起，墩柱底套在定位墩上，再根据划出的外部圈线进行精确调整平面位置。
在安装前由测量人员放出墩柱中心线，根据中心线划出预制墩外部圈线，用墨斗弹线并延长至承台边缘，在四周定出边缘线作为墩柱边缘控制点，允许误差控制在10 mm。
垂直度控制采用2台经纬仪双向控制，2台经纬仪成90°角架设，距离墩柱20 m以上。将竖向十字丝对准墩柱下口边缘，将经纬仪沿垂直方向向上扫动，调整墩身，使墩身边线垂直，最后采用2 m垂直度测定仪进行垂直度校核。
2.5 安装岛混凝土浇筑
安装岛混凝土浇筑前，要设置缆风绳，缆风绳一端栓在墩柱顶部预留钢筋上，另一端打入坚硬土层设置的地锚中。地锚采用4根Φ28 mm直径螺纹钢焊接而成，长度为3 m，与地面成45°角将地锚插入到坚硬土层中。每根墩柱设置3根缆风绳，每根角度在120°，并且与地面成45°角。当垂直度局部存在偏差情况下，采用缆风绳进行调整，墩底可用1～3 mm铁皮进行支垫调平。
预制墩吊装就位后，安装安装岛杯口模板，进行安装岛混凝土浇筑。安装岛模板采用带坡脚钢模板，模板支立牢固。在安装岛外面采用土工布包裹进行养护，待安装岛混凝土强度达到设计值后方可解除预制墩缆风绳。
3 质量控制
3.1 钢筋施工要点
钢筋在加工场集中制作，采用放大样加工成型，运至施工现场进行绑扎。钢筋安装前，应检查钢筋的规格、型号、尺寸等。检查合格后，根据设计要求的间距、尺寸进行放样画线，确定定位墩、安装岛纵横钢筋位置，保证每层钢筋网片绑扎的顺直度、间距、保护层及同一截面焊接接头等项目合格，即可绑扎成型。
3.2 承台浇筑要求
浇注混凝土前应检查模板、钢筋及预埋件的位置、尺寸和保护层厚度，确保其位置准确、保护层足够，经监理工程师检查签认后，方可进行混凝土浇筑。承台一次性浇注施工，为保证连续作业，施工前应认真检查拌和设备、输送泵，并进行调试。灌车运输过程中应不停搅拌，确保混凝土均匀一致，施工前认真检查泵管的密闭性。浇注前首先用水和砂浆润滑管壁，防止施工过程中混凝土堵管。在钢筋密集区域施工中，严格控制混凝土的振捣质量，保证其密实性和均匀性。混凝土终凝后及时进行覆盖养护，防止混凝土产生收缩裂缝。
3.3 墩柱吊装就位
预制桥墩吊装之前，应对预制桥墩进行进厂检验，检查混凝土强度、外观质量、尺寸偏差、保护层厚度及预制墩安装段混凝土凿毛情况。合格墩柱粘贴合格标志，并统一堆放在线路中心线处。预制墩堆放处应碾压平整，承载力满足要求，下部垫设枕木。预制桥墩吊装之前，起重吊装机械进场时必须保证场地、通道平整，作业前查验所有辅助起重吊装机械作业人员的操作证，并进行全面技术交底及安全交底。吊装过程中．应保持吊装动作平稳，待墩柱就位后应及时找正找平，墩柱未固定前不得解开吊装索具。
3.4 安装偏差控制
预制桥墩从吊装至拼装的全过程中，应对预制墩的位置、线形、垂直度及标高等进行监控量测，监测时应在3个以上的不同位置进行，测量预制桥墩的轴线、高程及垂直度，拼装允许偏差应满足表1所列的规定。
表1 预制墩柱安装允许偏差
序号项目允许偏差1预制墩柱轴线偏位/mm102预制墩柱高度/mm-10～+153预制墩柱顶面高程/mm±104柱内、外截面轮廓偏离设计线形/mm±205预制墩柱拼装垂直度/(%)0.5
4 结 论
(1) 预制空心桥墩与承台通过现浇混凝土环形安装岛连接，安装岛杯口钢筋伸入承台锚固，预制墩柱底侧设置锯齿形剪力纹，有利于与杯口混凝土的充分咬合，保证桥墩与承台连接质量，实现墩柱与承台的整体连接，增强墩柱受力性能和抗震能力。
(2) 在安装岛设置定位墩，实现墩柱一次准确就位。定位墩直径略小于预制空心墩内径，墩柱吊装时将预制空心墩底部套入定位墩，可以防止吊装时柱体倾覆，易于控制预制桥墩定位，且有利于提高墩底受剪承载力。浇筑承台时预留安装岛杯口钢筋，墩柱吊装后支模浇筑混凝土，柱底与承台现浇成型，保证了连接质量。
(3) 该施工方法减小现场焊接及混凝土浇筑的工作量，施工操作方便，提高机械化水平，加快施工进度，降低生产成本，有利于环境保护，体现节能环保的施工理念，可为给今后类似的预制空心桥墩安装起到指导和借鉴作用，有利于推动预制装配式混凝土桥梁施工技术的发展。
〔参考文献〕
[1] 李 坚,陆元春.预制节段混凝土桥梁的设计与工程实践[J].城市道桥与防洪, 2003 (6): 35-38.
[2] 姚晓飞,徐 岳,刘士林.预制节段拼装混凝土桥墩力学性能研究进展[J].公路交通科技, 2013 (5): 59-65.
[3] 王志强,葛继平,魏红一.节段拼装桥墩抗震性能研究进展[J].地震工程与工程振动, 2009, 29(4): 147-155.
[4] 林一宁,陈爱萍.跨海大桥的预制构件法施工[J].世界桥梁, 2002(4):12-16.
[5] 包龙生,王 娟,于 玲.后张无粘结预应力装配式桥墩抗震性能分析[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2014, 30(3):429-435.
[6] 布占宇,占陈文,石鑫磊,等.节段拼装混凝土桥墩抗震性能研究[J].宁波大学学报(理工版), 2011, 24(2): 83-88.
[7] 卢永成,邵长宇,黄 虹,等.上海长江大桥预制拼装结构设计与施工要点[J].中国市政工程, 2010(1): 24-28.
[8] 兰海燕.预制节段拼装桥墩抗震性能研究现状[J].公路交通科技, 2012 (6): 38-42.
[9] 万绍平.预制桥墩湿接头的施工技术要点[J].城市道桥与防洪, 2009 (11): 72-75.
[10] 孙业发,王 伟,宋书东,等.大型预制桥墩钢筋笼整体吊装对接施工技术[J].中国港湾建设, 2014(9):55-58.
收稿日期：2016-03-15
作者简介：马会天(1981-)，男，甘肃永昌人，中铁二十四局集团安徽工程有限公司工程师．
中图分类号：U445. 4
文献标识码：A
文章编号：1673-5781(2016)02-0254-03