大型立柱盖梁分段预制拼装技术研究

彭武苹

（江西省路桥工程集团有限公司，江西南昌 330038）

0 引言

大型立柱盖梁分段预制拼装技术应用中，盖梁结构采用的是倒T 型，盖梁变宽段门墩盖梁长度为21～27.5m，底部宽为2.7m，顶部宽为0.85m，梁体高度为3.2～3.3m，重量在350～550t 之间。盖梁结构在设计时，通常是底部结构预埋金属波纹管，与立柱中的钢筋进行连接，并使用强度性能优越的无收缩水泥砂浆材料灌注施工，形成整体结构，稳定性、牢固性都比较高。在工厂加工作业中，采用龙门吊进行施工，而现代吊装则采用履带起重机，但是对于重量超过280t 的结构，采用分段预制方式满足现场吊装要求，能减轻现场施工难度，提升施工效率。

1 项目概况

某道路改建项目位于我国南方地区，总建设长度为13.85km，将区域内的各条道路连接成整体，组合形成完善的道路工程网络体系，是综合性枢纽工程项目。在该项目中应用高架快速路+地面主干道敷设的方式，采用高架双向六车道的形式，设计行车速度80km/h。该项目的施工工程量大、建设周期长，对于区域内交通状况产生很大的影响，经过施工单位以及设计单位的研判分析，确定应用全预制装配式桥梁施工技术，立柱与盖梁都应用预制拼装的工艺措施，并且运输到现场进行吊装拼接作业，以满足施工的要求[1]。

2 立柱盖梁分段分析

在该工程中包含高架桥梁项目，其总体重量超过250t 的预制盖梁主要是B4、B5、B6、B7、B8 等类型，数量总共是8 榀，无论是预制还是运输，作业难度都非常大，所以盖梁制作和施工要加强创新，通过使用分段预制吊装、现场干拼的作业方式，现场施工工序得到简化，作业施工速度加快，工程质量有所提升。在项目中，B6、B7、B8 型盖梁为钢混凝土叠合梁两端支承结构形式，截面采用主线小箱梁的段落长度较长，B4、B5 型盖梁主线跨S20 钢连续梁两侧支承的形式，跨径尺寸为2m×66.5m。按照盖梁250t 重量作为预制的最高限度，立柱盖梁中间部位的重量不能超过250t，两侧翼缘重量不超过180t。在现场进行浇筑预制施工。

3 立柱盖梁拼装工艺

立柱盖梁分解为三个段落结构，使用牛腿剪力键的方式进行分段，并由专业公司以及技术人员进行检查模拟，掌握受力条件，展开全面分析和研究，该方式和单齿直缝式、多齿直缝式连接对比，接缝应用牛腿剪力键的方式可以促进结构的抗剪、抗弯承载性能，满足设计方案的要求，中间牛腿式的节段盖梁下缘应用预制钢套筒的结构形式和墩柱连接，达到稳定性标准。在现场安装作业中，传统的湿接方式比较复杂，施工难度高、速度慢，而该工程选用的连接方式优势比较明显，施工速度也比较快，综合效益水平较高。在工厂完成分段制作，在各个段落连接时应用现浇的施工方式，接缝部位达到紧密性标准。对于立柱盖梁现场施工而言，加强施工工艺尤为重要，每个阶段组织专人进行管理和控制，规避不利因素的影响，保证项目施工质量[2]。对于中间阶段而言，将盖梁运输到现场再进行连接施工，插入立柱结构内预留的钢筋材料，保证现场各个部位的施工性能合格，吊装操作按照规范要求实施。除此之外，还要进行精轧螺纹钢的临时固结处理，破碎临时固结垫块，浇筑支座垫石，达到现场安装和吊装作业标准。

3.1 场地处理

在该工程项目实施中，经过对现场进行地质勘查，发现场地为天然原土，为了保证履带式起重机的安全，应在起重机空载行走路线上进行路基施工，确保场地承载力达到8t/m2，并在行走路线上铺设路基箱，在转弯的结构上进行处理，保证转弯可以顺利完成。履带式起重机行走耐力参数如表1 所示。

表1 履带式起重机行走耐力参数单位：t/m2

3.2 起重机选型

该项目中干拼最重的部位为中间段，达到250t，应用320t 履带式起重机进行吊装作业。SCC320 型履带式起重机如图1 所示。

图1 起重机选型（单位：cm）

3.3 中段盖梁安装技术

根据该工艺方案的要求，中段盖梁与立柱结构的连接采用灌浆套筒体系。该体系需要在盖梁结构内埋设与立柱埋筋部位相同的套筒框架结构，并全部都插入套筒结构内，然后在内部灌入强度性能达到C100的无收缩砂浆材料，从而达到封闭和连接的效果。首先，进行盖梁与立柱拼接面的匹配处理，在立柱顶部设置调节垫块，要求达到尺寸、位置以及平整性标准；然后，实施盖梁预拼装作业，保证盖梁位置精准，连接性能合格。立柱顶面铺设C60 砂浆材料，盖梁安装到规定部位后，再应用C100 高强度无收缩砂浆进行连接。经过检查确定，强度性能达到设计要求后，即可开展干拼作业。

3.4 边段盖梁干接拼装技术

一是节段盖梁拼接面之间的处理极为重要，应做好两端的分节盖梁吊装作业施工，吊装开始前进行表面处理，保证没有杂质与积水。起吊作业之后应该将节段盖梁吊升到距平面1m 的位置上，并且在表面涂抹环氧砂浆，以预防出现砂浆进入预应力钢绞线孔洞的问题。在涂抹砂浆前要做好洞口封闭处理，避免对后续施工产生不利影响。现场施工作业中，要求砂浆厚度为2.5mm，平整度达到1mm。在涂抹工作结束后即可进行拼装作业，要求剪力键部位达到吊装精度标准，与拼接面施工标准一致[3]。

二是构建完善的预应力体系，对于盖梁进行分段处理，以满足结构面的施工要求。在加固作业中，采用50mm 的精轧螺纹钢进行施工，连接效果应符合要求，盖梁顶部两个拼接的部位还要每组设置顶部预应力结构，其制作材料为2 个锚块与3 根精轧螺纹钢，结构性能、质量及连接效果均应符合要求。盖梁顶部跨拼接面需要设置临时锚块结构，并且放置精轧螺纹钢，经过固结后即可进行拆除作业。分析图2、图3，精轧螺纹在设置结束之后进行临时张拉控制，通过单端张拉的方式进行施工作业，张拉一侧设置在中间盖梁。混凝土锚块采用钢板与螺纹钢固定，并设置螺母进行调节处理，以达到结构性能的标准要求。在现场安装300t 千斤顶，设置在工具垫板结构表面，另外一侧使用螺母固定。在上述准备工作结束后，进行张拉作业。

图2 张拉精轧螺纹钢布置图

图3 张拉精轧螺纹钢

三是临时应力在施工结束后，结合张拉控制力转换为千斤顶的油表读数，并根据要求应用千斤顶完成螺纹钢的张拉作业。张拉环节需要控制张拉的速度，并设置配重块，使得盖梁分段挤压达到密实度标准，不会发生翘起的情况。具体操作方法如下：通过应用单侧千斤顶先张拉的施工方式，将一根精轧螺纹钢拉伸到设计参数的70%，再通过起重机缓慢地提升钢丝绳，增大拉力，作为安全设施使用，以保证现场的安全性。在该环节继续进行节段盖梁的张拉施工，直到达到设计参数的90%后停止，对拼接面进行检查，保证截面的受力效果。对工具垫板的螺母进行调整，固定好螺纹钢，满足张拉规定的要求。上述工作结束后，逐一进行盖梁顶部螺纹钢的张拉施工，对每根材料进行全面张拉，将之前的螺纹钢拉伸到设计参数值。全部螺纹钢张拉完成后，卸下吊索具，退出作业现场。

四是预应力穿束作业。在环氧黏结剂经过必要的固化之后（约24h），即可进行钢绞线穿束作业，开展节段盖梁内的永久预应力穿束施工，通过应用1 根钢绞线作为牵引束，与1 根波纹管中的钢绞线实现固定处理，在另外一侧使用卷扬机拉出，从而完成穿束作业。但是也要注意，在穿束的环节要保持两侧同时张拉，一侧使用卷扬机，另一侧使用汽车，确保安装效果合格。在环氧黏结剂达到凝固的强度后，即可开展盖梁分段安装作业，进行其余的预应力穿束施工[4]。

3.5 湿接缝浇筑

在现场作业中，要保证分节盖梁两侧大约有1.2m的结构设置预留孔，孔径为50mm，设置的数量是2个。在现场安装中，侧模的连接和固定极为重要，主要是通过预埋在盖梁两侧的螺栓进行固定，规格为M20，按照60cm 的间隔距离设定，并且进行木模、钢管以及槽钢的固定，使结构成为一个整体。底模部位应用20#槽钢控制，间隔为15cm，长度为4m 左右，超出盖梁宽度的结构直接进行焊接处理，并且在底部设置封闭的支架体系。对于采取湿接施工的部位，波纹管采用法兰加钢管的方式连接，利用螺栓进行固定，从而确定湿接的长度。同时进行钢材焊接作业，并保证密封性合格，预防出现漏浆等质量问题。

3.6 胶接施工

该工程项目中，悬臂结构采用干接的方式、其他则采用整体吊装的方式进行施工。吊装环节分为左、右两段分别吊装到规定部位上，并注意调节空间坐标。由于盖梁宽度存在差异，对接牛腿并不能完全地匹配安装施工，所以在盖梁上部采用钢牛腿、下部采用混凝土块作为牛腿进行施工。在上下结构的施工中，控制好各结构的尺寸，保证拼接表面的清洁度，涂抹环氧黏结剂进行连接，并做好封闭处理，以免管道堵塞。在环氧黏结剂的固化过程中，实施第一批节段盖梁内的永久预应力张拉作业。在上述施工结束后，将临时预应力拆除，并且在环氧黏结剂固结性能合格后，实施盖梁分段拼装作业。加强盖梁体外预应力的调整控制，拼缝的宽度要上下相同，并且保证盖梁端部标高达到设计标准。

4 结语

大型立柱盖梁分段预制拼装技术是目前高架桥梁建设的关键性技术，对于施工质量的提升有着重要的意义，尤其是在现场施工空间小、运输难度大、建设要求高的工程项目中，使用该技术可以实现非常好的效果。通过使用盖梁干接拼装技术施工，不仅可以提高施工效率和质量，还能避免对周边居民生活造成过大的干扰，对现场的吊装、组拼、张拉作业的影响也比较小，具备较高的经济效益与社会效益。