從索塔到墩臺告訴你裝配式橋樑怎麼施工

隨著體外預應力技術的發展、體內預應力筋腐蝕等問題的出現，裝配式施工方法在國內越來越火，還不趕緊來學學？

一、裝配式墩臺施工

裝配式墩臺是將高大的墩臺沿垂直方向、按一定模數、水平分成 若干構件，在橋址周圍的預製場地上進行澆築，透過車船運輸至現場，起吊拼裝。

裝配式墩臺的主要特點是：可以在預製場預製構件，受周圍外界干擾少，但相對來說，對運輸、起重機械裝置要求較高。裝配式柱式墩系將橋墩分解成若干構件，如承臺、柱、蓋梁（墩 帽）等，在工廠或現場集中預製，再運送到現場裝配成橋墩。其施工工序主要為預製構件、安裝連線與混凝土填縫。其中拼裝接頭是關鍵工序，既要牢固、安全，又要結構簡單便於施工。

常用的拼裝接頭有以下幾種：

（1）採用有粘結後張預應力筋連線構造

有粘結後張預應力筋連線構造往往配合砂漿墊層或環氧膠接縫構造實現節段預製橋墩的建造，方案中的預應力筋可採用鋼絞線或精軋螺紋鋼等高強鋼筋。該構造特點是預應力筋透過接縫，實際工程應用較多，設計理論和計算分析以及施工技術經驗成熟。不足是墩身造價相對傳統現澆混凝土橋墩要高許多，同時現場施工需對預應力筋進行張拉、灌漿等操作，施工工藝複雜，施工時間較長。

（2）灌漿套筒連線

預製墩身節段透過灌漿連線套筒連線伸出的鋼筋，墩身與蓋梁或承臺之間的接觸面往往採用砂漿墊層，墩身節段之間採用環氧膠接縫構造。構造特點是施工精度要求較高，現場施工所需時間短，同時也不需要張拉預應力筋，現場工作量顯著減小，其正常使用條件下的力學效能與傳統現澆混凝土橋墩類似，因此具有一定的經濟優越性。從國外應用經驗看，低地震危險區已開始廣泛應用，高地震危險區域的應用和科學研究還在進行中。

（3）灌漿金屬波紋管連線

該連線構造常用於墩身與承臺或墩身與蓋梁的連線，預製墩身透過預埋於蓋梁或承臺內的灌漿金屬波紋管連線墩身內伸出的鋼筋，在墩身與蓋梁或承臺之間的接觸面往往採用砂漿墊層，墩身節段之間採用環氧膠接縫構造，見圖5所示。該構造現場施工時間短，但需要滿足縱筋足夠的錨固長度，其力學效能與傳統現澆混凝土橋墩類似。目前國外已有少數橋樑使用這種連線構造進行施工，高地震危險區域內應用較少，其抗震效能如何目前仍在研究中。

（4）插槽式連線

插槽式連線構造如圖6所示，已在一些橋樑工程中得到應用，主要用於墩身與蓋梁、樁與承臺處的連線，與灌漿套筒、金屬波紋管等相比，優點是所需施工公差可以大一些，現場需要澆築一定的混凝土。

（5）鋼筋焊接或搭接並採用溼接縫

預製拼裝橋墩預先伸出一定數量的鋼筋以便與相鄰構件預留鋼筋搭接，需設臨時支撐，鋼筋連線部位需通過後澆混凝土（溼接縫）方式連線，這也是目前國內較多采用的節段拼裝橋墩的設計思路。採用該構造建造橋墩，力學效能往往與傳統現澆混凝土橋墩類似，但溼接縫的存在會增加施工時間和現場鋼筋搭接、澆築的作業量，從快速施工角度考慮，該方案存在一定不足。

（6）承插式連線

承插式接縫連線構造是將預製墩身插入基礎對應的預留孔內，插入長度一般為墩身截面尺寸的1。2～1。5倍，底部鋪設一定厚度的砂漿，周圍用半乾硬性混凝土填充。優點是施工工序簡單，現場作業量少；不足是接縫處的力學行為如何，特別是抗震效能如何，尚需進一步研究。國內北京積水潭橋採用該連線構造建造，美國一些橋樑也採用該連線構造進行建造。如圖所示。

預製拼裝立柱的抗震效能

預製立柱的抗震效能是阻礙全預製拼裝技術在高地震危險區域橋樑中應用的一個技術難題，為了實現全預製拼裝技術的全面推廣應用，必須對預製拼裝立柱的抗震效能展開深入的研究。以典型實際工程橋墩構造為原型，選取套筒（Coupler）、波紋管（Duct）和有粘結預應力筋三種預製拼裝連線方式，進行了矩形實心節段預製立柱的低周反覆水平載入縮尺試驗研究，透過對不同構造細節下節段預製立柱試件的擬靜力試驗和有限元數值分析，研究了不同構造方式下節段預製立柱的滯回特性、延性變形、接縫處的非線性力學行為、損傷和破壞機理等。

試驗結果表明，採用套筒（Coupler）、波紋管（Duct）預製拼裝連線構造的橋墩與傳統現澆混凝土橋墩相比，具有相近的抗震效能，可滿足預期抗震效能的要求。有粘結預應力筋連線預製拼裝橋墩具有與現澆混凝土橋墩相近的變形能力，但耗能能力較弱。此外，透過計算分析、連線裝置試驗、對整批試件的製作和運輸過程的研究表明，套筒（Coupler）和波紋管（Duct）兩種預製拼裝連線方式，立柱總體受力、構造連線、抗震效能和整個施工工藝細節均可以滿足當前設計和施工的要求，可用於工程實踐。

應用例項：

裝配式柱式墩臺施工應注意以下幾點：

（1）墩臺柱構件與基礎頂面預留杆形基座應編號，並檢查各個墩、 臺高度和基座標高是否符合設計要求；基口四周與柱邊空隙不得小於2cm。

（2）墩臺柱吊人基杯內就位時，應在縱、橫方向測量，使柱身豎直度或傾斜度以及平面位置均符合設計要求；對重量大、細長的墩柱，需用風纜或撐木固定後，方可放吊鉤。

（3）在墩臺柱頂安裝蓋梁前，應先檢查蓋樑上預留槽眼位置是否符合設計要求，否則應先修鑿。

（3）柱身與蓋梁（墩帽）安裝完畢並檢查符合要求後，可在基杯空隙與蓋梁槽眼處澆築稀砂漿，待其硬化後，撤除楔子、支撐或風纜，再在楔子孔中灌填砂漿。

隨著預應力技術的成熟與發展，預應力開始應用於墩臺上，特別是後張法預應力鋼筋混凝土裝配式墩臺。它的施工方法與裝配式柱式墩臺施工方法相似，除了安裝時的連線接頭處理技術之外，節段預製構件之間的連線方式主要依賴於預應力鋼束。

後張法預應力鋼筋混凝土裝配式墩臺採用的預應力鋼材主要有高強度低鬆弛鋼絲和冷拉Ⅳ級粗鋼筋兩種。後張法預應力鋼筋混凝土裝配式墩臺的預應力張拉方式有以下兩種：張拉位置可以在墩帽頂上張拉；亦可以在墩臺底的實體部位張拉。一般採用墩帽頂上張拉。

（1）墩帽頂上張拉預應力鋼束其主要特點是：

①張拉操作人員及裝置均處於高空作業，張拉操作雖然方便，但安全性較差；②預應力鋼束錨固端可以直接埋人承臺，而不需要設定過渡段；

③在墩底截面受力最大位置可以發揮預應力鋼束抗彎能力強的特點。

（2）墩底實心體張拉預應力鋼束其主要特點是：

①張拉操作人員和裝置均為地面作業，安全方便；

②在墩底處要設定過渡段，既要滿足預應力鋼束張拉千斤頂安放要求，同時又要佈置較多的受力鋼筋，滿足截面在運營階段受力要求；

③過渡段構件中預應力鋼束的張拉位置與豎向受力鋼筋相互關係較為複雜。 預應力鋼束的張拉要求、預應力管道內的壓漿要求與預應力混凝土梁的要求一致。

應用例項：

預製工藝流程：

承臺墩身整體模板桁架體系總重量約420t，採用全鋼模設計，主要分為：模板體系、桁架體系、滑移系統及調整系統四個部分。整體一次精確定位。

模板體系：承臺外模、承臺底模、墩身外模、承臺預留孔模板、墩身內模及承臺頂面壓模。

桁架體系：承臺桁架與墩身桁架兩部分，支承在滑移系統上。

滑移系統：滑道與滑移裝置。

調整系統：模板到位後的微調措施，包括水平調整千斤頂與楔塊。

承臺及底節墩身混凝土澆築：

承臺及底節墩身混凝土澆築完成拆模：

埋床法全預製基礎：

採用一套集吊裝、導向調位、安裝一體化的懸掛系統，該系統除具備預製墩臺吊裝和懸掛功能外，還具備包括墩臺垂直度、豎向標高、平面內位置等調位功能，調位精度達到0。5mm。

二、索塔施工

混凝土索塔：

（1）工程難點

索塔高、柔，極易受日照、溫變和風等因素影響，線性控制難度大；

錨固區首次採用鋼錨箱，精度要求高，施工控制難度大；

索塔高且離岸遠，測量精度難以保證；

大風天氣多，有效作業天數少。

（2）關鍵技術

混凝土索塔控制技術；

鋼錨箱安裝控制技術。