门式构桥梁装配式施工技术研究

史彪之 1    2 朱正  2  宋健  2  金永明

1 中铁四局集团第二工程有限公司，江苏苏州 215131

2 无锡市城市重点建设项目管理中心，江苏无锡 214002

摘要：无锡市凤翔路作为锡城一体化的主线道路，其快速化改造施工采用装配式施工工艺，相比传统桥梁建设方法，装配式桥梁具有快速化、机械化、标准化的优势。其中门式墩结构的装配式施工具有施工工艺更加复杂、预制安装精度要求更高、吊装作业难度更大的特点。文章对装配式桥梁结构中施工难度最大的门式墩施工从预制工厂流水化作业线规划布置、预制工装配置、构件预制安装关键控制措施等方面进行了总结，对类似双柱装配的桥梁工程施工有一定的指导参考意义。

关键词：装配式桥梁；立柱；灌浆套筒；工装；预制安装

1. 引言

桥梁装配式施工具有建设周期短、适应能力强、现场作业少的特点。特别是一些城市桥梁快速化改造工程建设要求边通车边建设，需要安全高效的完成桥梁的建造，而传统的现场就地现浇施工难以满足这一要求，快速预制拼装桥梁施工技术将施工中大部分钢筋加工、混凝土浇筑作业改在工厂内进行，现场只进行安装锚固施工，作业时间大幅减少，同时也减少对现场道路交通的影响，很好的解决了这一难题。

在装配式桥梁施工中门式结构施工难度更大，精度要求更高，本文结合具体项目重点阐述了门式盖梁的预制，立柱安装以及盖梁运输安装工艺等施工过程的技术研究。

2.项目概况

该项目线路全长约10.3km，设计时速80km/h，主线高架桥面净宽25.1m，双向六车道，桥梁下部结构桩基、承台为现场施做，其余上部结构采用预制装配施工，装配构件的锚固均采用M100号灌浆料进行压浆锚固。门式结构主要位于桥面加宽段以及匝道进出口拼宽段，结构形式为单侧线路两侧分别设置一根预制立柱，盖梁横担于左右两根立柱上，具体见图一、图二。门式结构盖梁长度自18.15m至23.85m范围等分布置，重量最小162吨，最大220吨。

图 2-1桥面加宽段门式结构

图 2-2匝道进出口门式结构

3.门式盖梁预制

预制盖梁钢筋均采用数控弯曲机集中加工，加工好的半成品钢筋运输至盖梁钢筋胎架进行绑扎，绑扎完成后采用专用吊具吊入模板，模板安装验收完毕后进行浇筑，实现集中化、标准化作业。门式盖梁预制施工工艺流程图如下：

图 3-1门式盖梁预制施工工艺流程图

3.1.预制场地布置

盖梁预制场地建设分为钢筋加工配送中心、半成品存放区、盖梁钢筋绑扎区、盖梁预制区、盖梁存放区等功能分区。通过各功能区的有效斜街，可以实现构件预制的流水化作业，同时方便成品及进出场半成品构件的进出场运输。

3.2.钢筋施工

钢筋施工前根据盖梁图纸设计专用绑扎胎具，现场安装完成并通过验收后投入使用，加工好的钢筋半成品在专用绑扎胎具上绑扎安装，确保钢筋骨架安装质量。

在定位底座板上精确定位灌浆套筒位置并绑扎灌浆套筒定位箍筋拉筋，确保定位底座板和立柱顶面接茬钢筋一一对应，精度控制在偏差范围±2mm之内。

在灌浆套筒定位底座板上精确开孔并安装橡胶软塞，灌浆套筒安装在橡胶软塞上实现精准定位。确保门式盖梁安装时立柱顶接茬钢筋能准确插入盖梁底部预留灌浆套筒孔内。

门式盖梁钢筋在钢筋加工配送中心集中下料、分类堆放、运输到钢筋绑扎区。整个门式盖梁钢筋笼完全在胎架上绑扎完成。首先将定位好的套筒、固定套筒的箍筋连同定位底座安装与绑扎胎架上，在绑扎胎架上安装与盖梁结构尺寸、纵横坡度对应的盖梁钢筋卡板，按照主筋-箍筋-钩筋-波纹管定位筋顺序绑扎门式盖梁钢筋。

3.3. 模板施工

针对市政改造工程桥梁预制门式盖梁结构形式多样的特点，项目科研组自行研制具有通用性的可调式模板体系，可通过调节丝杠来微调模板横坡，设置了适用于不同尺寸、不同纵横坡度配套的通用性模板及工装系统。利用ABAQUS有限元分析软件，对钢模板在混凝土浇筑和养护两个阶段的受力变形特点进行数值分析，确保预制构件的几何变形达到精度要求，确保预制钢模板不会发生塑性变形之类损伤，保证钢模板可被重复利用。

绑扎完成的门式盖梁钢筋笼采用多吊点吊具起吊，整体吊装入模，减少装过程中变形，方便入模过程，提高就位精度，有效控制保护层厚度。

门式盖梁钢筋笼吊装入底模就位后，依次安装盖梁侧面模板，侧模分为下部牛腿和上部背墙两部分，下部侧模与底模采用高强度螺栓连接，上部侧模两端坐落于端模顶部，底部通过短支撑支撑于下部侧模顶部，顶部通过拉杆组件进行对拉。

3.4. 混凝土施工

盖梁浇筑时，由龙门吊吊挂料斗运输混凝土辅助布料，从盖梁的一端向另一端连续浇筑，盖梁下部牛腿与上部背墙一次浇筑成型,为防止混凝土冒浆下部牛腿部位浇筑完应停待少许时间再浇筑上部背墙，混凝土浇筑完做好收面。盖梁拆模后根据温度、湿度变化采用自动喷淋养护措施，确保构件养护质量。

养护完毕混凝土强度达100%以后，先调运至取底座板处取出灌浆套筒底座板，对压浆管进行试通，试通完成后移至堆场沙区存放。

3.5. 预应力施工

门式墩分层盖梁张拉分为三个批次，第一批在混凝土强度达到设计强度90%，弹性模量达到90%且养护7天后张拉；第二批在盖梁架设完现浇背墙施工完，待混凝土强度和弹性模量达到设计强度的90%且养护7天后进行张拉；第三批在小箱梁吊装完成、二期铺装前张拉。预应力张拉以张拉力及伸长量进行双控，并遵循对称、均衡张拉原则，以盖梁中心为基准，采用由近及远的顺序张拉。

预应力张拉后在48小时内完成压浆，压浆前对设备、仪表、压浆管以及连接阀等进行检查，确认工作状态良好，材料经过检验准备充足。

压浆采用真空辅助工艺，设备采用压浆台车，首先对孔道抽真空，真空度保持在-0.06Mpa～-0.10Mpa并稳定后，立即开始压浆，压浆的压力以0.5～0.7MPa为宜。出浆口排出与进浆口浓度一致的浆体后，应进行保压。

4.门式墩立柱安装

立柱安装质量尤其是垂直度和轴线偏差，是后续门式盖梁能否顺利安装的关键，其安装偏差不得大于5mm。

4.1.门式墩立柱安装前准备

安装前首先要对承台基面中心线和立柱上下部中心线进行标识，可采用墨线。在立柱上部距顶口50cm处的中心线位置粘贴毫米刻度标，用于立柱安装时平面位置控制。

承台顶立柱安装位置中心设调节垫块，下层为钢板，上层为橡胶层；根据测量结果适当调节钢板厚度，保证立柱安装标高的准确性。沿立柱边线外扩50mm设置止浆挡板，在立柱四个面各安装两个型钢牛腿，用于布置千斤顶，调整立柱垂直度。

座浆作业前先对立柱进行试吊及试拼，以保证正式安装可以顺利进行。试拼完成后在止浆挡板范围内倒入搅拌合格的M60高强无收缩砂浆，人工刮平浆液顶面，保证浆体高度应略高于中心调节垫块，防止座浆料过少导致立柱与承台结合不密实。

为防止座浆料进入灌浆套筒导致压浆口堵塞，立柱安装前应在承台预埋钢筋上套入止浆套和止浆垫片。

4.2.门式墩立柱安装

砂浆铺设完成后应立即吊装立柱安装就位，人工辅助立柱安装对位，确认套筒开口和预埋钢筋基本对齐后缓缓下放立柱，直至预埋钢筋全部插入套筒内。为保证门式盖梁安装的准确性，避免后期门式盖梁架设时因双柱出现偏位和扭转现象而出现架设问题，架设时采用两台全站仪在纵横两个方向分别观测测量十字标识，利用千斤顶对立柱纵横向轴线偏差进行微调，确保轴线偏差和扭转在规范允许范围内，做到精确控制立柱平面位置。

根据座浆料强度情况，立柱安装完成24小时后即可进行套筒压浆，在压浆前应对搅拌机和压浆料等进行检查，确保设备工作状态良好，材料齐全。在立柱每个进浆口安装压浆软管，软管长度约20cm，一端接入立柱进浆口。在每个出浆口安装90°PVC竖向排浆管，出浆口向上，长度约10cm。对PVC排浆管进行编号，便于记录标识。

灌浆套筒压浆时从下部灌浆孔压入灌浆料，当灌浆料拌合物从上部出浆孔流出后即可。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。

图
4-3灌浆套筒压浆 4-4灌浆套筒内压浆示意图

5.门式盖梁安装

5.1.门式盖梁安装前准备

盖梁安装前应对两侧立柱安装质量进行复测，同时测量双柱中心距顶部高程等，作为门式盖梁安装参数。测量门式盖梁两端底座锚固波纹管中心距并和现场测量立柱中心距进行比对，偏差值应小于立柱预埋钢筋在锚固波纹管壁内空余尺寸。

提前对立柱顶部进行凿毛清理，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。凿毛深度控制在10mm，露出粗骨料即可。

通过在立柱顶面放置4个厚调节垫块控制盖梁安装高度（下层为钢板，上层为橡胶块），技术人员提前测量复核4个调节垫块的顶面标高，确保标高满足设计要求，保证盖梁安装标高的准确性。

在柱顶座浆前，应进行盖梁预拼装，试拼完成后在立柱混凝土顶部安装止浆挡板，止浆挡板应专门设计，具有上下调节功能，不得阻碍盖梁完全就位。为防止座浆料进入锚固波纹管内导致压浆口堵塞，应在正式安装前在立柱顶部预埋钢筋上套入止浆套和止浆垫片。以上工作全部完成后在止浆挡板范围内倒入搅拌合格的M60高强无收缩砂浆，人工刮平浆液顶面，保证浆体高度应略高于中心调节垫块，防止座浆料过少导致立柱与承台结合不密实。

5.2.门式墩盖梁安装

选用2台300t履带吊采用双机抬吊，公称直径为65mm、规格6×37 结构、公称抗拉强度为1400MPa的钢丝绳及专用吊具进行盖梁卸车、安装作业。运输车辆及履带吊就位后安装吊具卸扣，检查各工况状态良好后进行盖梁起吊，盖梁起吊高度50cm后悬停10分钟，观察吊机、钢丝绳和吊具状态，确认正常后继续作业。

正式安装盖梁应缓慢起吊，将盖梁提升至高于立柱顶部钢筋10cm时，通过调整主臂实现盖梁姿态的调整，作业人员由登高车登高进行对位监控，辅助并指挥吊机实现门式盖梁精确对位，从横桥及顺桥向分别对盖梁安装进行对位引导。

门式盖梁安装就位宜采用两端先后安装就位的作业方法，应避免两端同时安装就位，防止盖梁对位不当造成盖梁碰撞钢筋导致变形。首先指挥盖梁一端缓慢下落并精调位置，保证锚固波纹管开口和立柱预埋钢筋基本对齐后缓缓下放，让单侧立柱预埋钢筋全部落入盖梁底部锚固波纹管内，进入深度控制在5cm以内并保持稳定，防止进入过多导致盖梁倾斜影响另一端下落。盖梁一端完成对位后，指挥另一台吊机缓慢下落对向端盖梁，精调位置让立柱钢筋全部落入锚固波纹管内，如个别钢筋未进入，可以采用大锤人工敲击钢筋方式进行局部调整，直至预埋钢筋全部插入套筒内。两侧立柱钢筋全部进入盖梁锚固波纹管后，指挥两台吊机同时下放盖梁至设计位置，完成安装作业。盖梁压浆工艺参照立柱压浆施工工法即可。

盖梁安装过程中，盖梁的轴线、坡度和垂直度控制是保证质量的关键，在就位前对盖梁的就位轴线和高程进行精确测设，实施控制。盖梁位置校正若出现标高控制不到位现象，应调整垫块厚度，通过增加或减少垫块厚度来确保标高满足要求。盖梁就位后，需进行安装施工的轴线复核。

图
5-1门式盖梁吊装就位

6.结语

通过对装配式桥梁结构中施工难度最大的门式墩施工从预制工厂流水化作业线规划布置、预制工装配置、构件预制安装关键控制措施等方面进行了总结，本技术研究在无锡凤翔路快速化改造工程项目中使用取得了良好的效果，填补了国内门式墩结构桥梁预制拼装的技术空白。提高工程质量，加快建设效率，降低施工成本，提升装配式桥梁施工领域中的影响力，为开拓市场积累工程经验，对城市高桥桥梁门式墩结构桥梁预制拼装提供有效的参考。

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