全预制装配式桥梁墩柱及盖梁预制施工工法.docx

1、全预制装配式桥梁墩柱及盖梁预制施工工法1.前言目前建筑行业在装配式建筑工业化建造及建筑产业化方面已经进入白热化阶段 ， 2016 年8 月 1 日,交通运输部发布关于实施绿色公路建设的指导意见（交办公路2016 93 号）。提出了大力开展绿色公路关键技术研发和实现工地标准化、工艺标准化和管理 标准化。鼓励工程构件生产工厂化与现场施工装配化， 注重工程质量， 提高工程耐久性， 实现工程内外品质的全面提升的具体要求，全预制装配式桥梁也应运而生， 全新的预制工艺相较传统现浇工艺施工工艺难度更大、控制精度要求更高。中铁十八局集团第五工程有限公司承建的中新天津生态城航海道跨海滨大道连接 力高匝道桥工程位

2、于天津市滨海新区生态城旅游区北路与渔航路交口， 建成后将成为力 高阳光海岸生活小区联通中央大道的主干道， 是生态城重点民生工程。本桥梁下部结构 采取预制装配结构，墩柱与承台、墩柱与盖梁采用 40 根全灌浆套筒连接，是天津市首 例全预制装配式桥梁工程。本工法在中新天津生态城航海道跨海滨大道连接力高匝道桥 工程中的成功运用，既保证了预制结构的质量，又加快施工进度， 降低劳动强度， 有利于环境保护，体现节能环保的施工理念。2.工法特点2.1 采取了“钢筋笼及套筒模块化加工， 整体采用水平绑扎、立式浇筑 ”的思路，有效解决了预制墩柱施工难题；2.2 通过各种定位胎架的设计可有效保证套筒及预埋钢筋施工精

3、度，从而确保质量，实现预期效果；2.3 因预埋套筒及钢筋位置精度要求，如发生预埋位置偏差，极易造成构件成品无法使用，采用本工法可避免因返工造成的误工、废料现象， 从而控制成本损失；2.4 工装设计能保证工厂化预制施工，构件预制可形成流水化作业，施工工序明确，可有效降低施工难度 ，从而保证施工进度。3.适用范围本工法从全预制装配式桥梁工程墩柱及盖梁预制施工实践总结得来，适用于采用全灌浆套筒连接的预制墩柱及盖梁预制施工；对采取半灌浆套筒或其它套筒连接形式的预1定位胎架安装模板制作模板安装配合比设计混凝土运输制墩柱及盖梁同样适用。4.工艺原理为解决套筒及预埋钢筋的施工定位精度的难题，引入“钢筋笼及套

4、筒模块化加工， 整体采用水平绑扎、立式浇筑”的总体思路， 从提高钢筋加工精度、套筒及钢筋定位稳固和安装精度的角度， 通过各种工装的设计， 确保预制墩柱及盖梁的施工质量。5.施工工艺流程及操作要点5.1 墩柱预制施工工艺流程及操作要点5.1.1 墩柱预制施工工艺流程原材料检验钢筋下料套筒模块绑扎安装钢筋笼绑扎安装钢筋笼吊装入模测量检测合模翻转测量检测整体吊装至浇筑台座浇筑混凝土拆模养生吊运存放图 5.1.1-1 墩柱预制施工工艺流程25.1.2 定位胎架制作操作要点预制墩柱钢筋笼的加工采用钢筋模块化精加工的理念，墩柱钢筋笼于专用的定位胎 架上制作加工成型。墩柱钢筋笼胎架由底座（套筒固定）、支架、

5、挂片及定位板组成。其中支架包括伸出钢筋端定位板支架、 中间主筋挂片架立支架、套筒端定位板支架。图 5.1.2-1 定位胎架效果图图 5.1.2-2 定位胎架验收图1.定位板为保证主筋定位准确， 在墩柱钢筋笼的端部设置定位板， 并在定位板上安装支头螺 丝， 螺丝拧死即固定钢筋上端， 保证钢筋预留端位置精准， 同时为方便施工过程中对钢筋进行位置微调定位板上设置微调角钢。;4图 5.1.2-3定位板及支头螺丝示意2.底座采用 CAD 软件及 BIM 软件对底座进行了设计，其上用做固定套筒的位置均根据设计位置确定，采用激光精准开孔，确保套筒固定位置准确。图 5.1.2-4 底座设计图图 5.1.2-5

6、 底座安装套筒示意图3.支架及挂片在底座与定位板之间根据墩柱的高度安装不同数量的支架， 支架上安装挂片， 挂片主要起到支撑主筋及定位的作用，支架及挂片采用可拆卸设计， 方便不同高度的墩柱进行钢筋绑扎。可拆卸挂片可拆卸支架图 5.1.2-6 支架及挂片现场组装5.1.3 墩柱钢筋及灌浆套筒精准定位操作要点1.组装钢筋绑扎胎架按照墩柱设计高度对胎架进行组装， 胎架组装完成后， 安装钢筋固定端定位板、挂 片及套筒固定底座。安装过程中需调整底座及定位板的后支撑，保证底座及定位板垂直于支架，防止钢筋笼主筋出现偏心影响成品安装。2.安装灌浆套筒模块， 并安装至钢筋绑扎胎架上灌浆套筒在构件钢筋绑扎前进行固定

7、，固定方式为在底座上部根据设计位置开孔， 将密封垫（橡胶柱塞） 通过螺栓紧固在底座上， 安装套筒， 橡胶柱塞在螺栓拉力作用下向外膨胀使得橡胶柱塞与套筒内壁紧密贴合，实现对套筒的定位密封。图 5.1.3-1 灌浆套筒安装固定至底座方案设计5图 5.1.3-2 灌浆套筒安装固定至底座示意图灌浆套筒安装至底座上后，开始绑扎灌浆套筒的箍筋及拉钩， 将底座、套筒及钢筋 组成套筒模块。绑扎完成的套筒模块安装至绑扎胎架上， 为保证钢筋笼由平转状态转换至直立状态下套筒定位不变形， 需将箍筋焊接在套筒上进行加固， 套筒内部加设支撑筋。图 5.1.3-3 灌浆套筒模块加固3.钢筋安装套筒模块施工完成后开始在钢筋绑

8、扎胎架上进行钢筋安装， 由于胎架挂片采取上端 开口形式， 如果随意绑扎钢筋将会导致部分箍筋无法安装， 加之墩柱钢筋较密需按照特定的钢筋绑扎顺序进行安装，完成整个墩柱钢筋笼的加工。6图 5.1.3-4 墩柱钢筋绑扎顺序图为防止由于插入套筒的预埋主筋与止浆环之间不能 100%密贴。 需在套筒顶部止浆 环打入套筒一定深度后， 在止浆环与套筒之间、 止浆环与钢筋之间增加涂刷一层封口胶的二次封堵方式，防止该部位密封不严实造成套筒堵塞。图 5.1.3-5 套筒止浆环二次封堵5.1.4 其他辅助措施安装1.套筒止浆塞安装注浆口及出浆口的套筒止浆塞尺寸应高出墩柱结构设计面 1-2mm，保证模板安装后压缩止浆塞

9、橡胶块达到封堵注浆口及出浆口的效果。2.柱顶钢绞线吊点墩柱吊点为双点预埋吊环，吊点布置于柱顶，间距 1200mm。s15.20mm 钢绞线， 埋深 10001500mm，表面伸出长度为 150mm，预埋的最底部采用锚板及 P 锚挤压套的形式加强。3.保护层垫块、防雷接地7完成墩柱钢筋笼绑扎后，安装防护层垫块及防雷接地钢板。8图 5.1.4-15.1.5 模板体系现场安装操作要点墩柱钢筋绑扎完成1.模板体系组成本工程所使用的墩柱模板由侧模、底模、底架、吊架、台车、翻转架及操作平台等七个部分组成。图 5.1.5-1 模板体系组成底架：底架分为两部分，第一部分为墩柱浇筑时的底模及套筒定位板结合组成的

10、底 座；第二部分为预埋固定在墩柱浇筑台座位置的下架，两部分采用螺栓连接， 其中底座可以跟随模板体系移动，下架为浇筑时的固定点。图 5.1.5-2 底架组成及现场使用图吊架： 吊架为型钢焊接，主要为墩柱模板翻身及整体移位过程中提供牢固的吊点。操作平台：操作平台设计为可拆卸的移动平台，通过卡槽的方式固定在墩柱模板上，方便预制厂内来回倒运使用。台车：台车为框架结构， 下方预埋有滑移轨道， 作用为支撑模板体系， 施工时可以 根据墩柱浇筑高度不一致的情况，按需配备不同数量的台车构成模板水平状态下的支撑。图 5.1.5-3 台车使用翻转架：翻转架是为了实现墩柱模板体系由水平状态转换至直立状态的辅助器， 主

11、9要通过翻转板及销轴的一点转动实现墩柱模板体系的转换。图 5.1.5-4 翻转架结构2.组合钢模安装顺序现场安装采用龙门吊进行，先安装轨道、台车及翻转架。图 5.1.5-5 安装轨道、台车及翻转架安装底模板。图 5.1.5-6 安装底模板安装侧面模板，组合钢模侧模拼装完成后， 对模板拼缝采用刮腻子的方式找平， 然10后对模板表面进行打磨，涂刷模板漆。图 5.1.5-7 安装侧模板安装绑扎完成的墩柱钢筋笼， 为保证墩柱钢筋笼在吊装过程中不发生变形， 需采用专用吊架及吊索具。图 5.1.5-8 安装墩柱钢筋笼安装顶面模板。11图 5.1.5-9 安装顶面模板将模板平移至翻转架， 安装插销。3.组合

12、钢模翻身及固定将模板平移至翻转架，安装插销，模板与翻转架完成连接。图 5.1.5-10 模板与翻转架连接12安装吊架。图 5.1.5-11 安装吊架用龙门吊对模板体系进行翻转，利用翻转架及龙门吊行程配合完成墩柱模板体系由水平状态转换为竖直状态。图 5.1.5-12 模板体系翻转拆除翻转销子，模板脱离翻转架，将模板吊至浇筑台座固定后安装操作平台。13图 5.1.5-13 模板移位至浇筑台座固定模板安装完毕后，对模板垂直度、标高、节点连接及稳定性进行检查， 检查结果符合设计及规范要求后方可进行下一工序施工，否则进行调整。5.1.6 混凝土施工1.混凝土原材应满足设计及行业规范对混凝土原材的质量要求

13、，混凝土配合比在满 足强度和耐久性的前提下， 应使混凝土具有良好的流变性能、体积稳定性及均匀一致的外观质量，高性能混凝土具体配合比和搅拌工艺由试验确定。2.开盘前试验人员需对砂、石含水率进行测定， 控制好混凝土搅拌时间， 混凝土搅 拌采用强制式搅拌机， 混凝土的搅拌时间比普通混凝土延长月 30s。混凝土要搅拌均匀， 颜色一致。根据气温条件、运输时间、运输距离、砂石含水率的变化等及时对相应的外加剂进行调整。3.混凝土采用混凝土搅拌运输车运输至现场， 加强混凝土进场检验， 每车检测坍落度，目测混凝土外观质量，有无泌水、离析现象，保证混凝土拌合物工作性能优良。4.混凝土采用水平分层连续灌注， 每层灌

14、注厚度不超过 50cm。混凝土浇筑采取龙 门吊配合料斗加串筒的方式进行浇筑，采取串筒下料， 串筒底部高度始终控制在距离灰 面 1m 范围内。振捣棒提升出混凝土面立即关闭振捣，防止附着在振捣棒上的灰浆，飞 溅到模板上。混凝土振捣与常规的混凝土振捣方式相同， 但要控制好混凝土的振捣时间， 快插慢拔消除混凝土气泡， 在振捣过程中注意不得碰撞预埋件及灌浆套筒， 混凝土振捣至表面不再冒出气泡、表面泛浆为止，需注意不要过振。145.浇筑过程中为要派专人对模板进行巡视， 如有漏浆、模板变形等情况必须立即停止浇筑并对模板进行可靠加固后再继续浇筑。6.混凝土灌注完成， 墩顶收浆完毕后， 应及时覆盖薄膜进行养护，

15、 避免风干及失水。混凝土养护采取洒水养护，保持混凝土表面潮湿，连续洒水养护 714 天。5.1.7 模板拆除混凝土养护至 25MPa 以上即可拆除模板， 拆模后立即进行滴灌浇水保湿养护。图 5.1.7-1 模板拆除5.1.8 成品存放墩柱强度达到设计 80%后由龙门吊吊离浇筑台座至存放区立式储存。图 5.1.8-1 墩柱存放15定位胎架安装模板制作模板安装配合比设计混凝土运输5.2 盖梁预制施工工艺流程及操作要点5.2.1 盖梁预制施工工艺流程原材料检验钢筋下料套筒模块绑扎安装钢筋笼绑扎安装钢筋笼吊装入模测量检测合模测量检测浇筑混凝土拆模养生吊运存放图 5.2.1-1 盖梁预制施工工艺流程5.

16、2.2 定位胎架制作操作要点盖梁钢筋绑扎胎架由 4 部分组成：底座、支架、挂片及定位平台组成。16图 5.2.2-1 盖梁定位胎架效果图1.底座底座采取同墩柱底座相同的制作方式，底座做为盖梁底模板的一部分。图 5.2.2-2 定位板及支头螺丝示意2.支架与挂片支架与挂片起支撑盖梁骨架钢筋及定位骨架筋的作用。17图 5.2.2-3 底座设计图图 5.2.2-4 挂片安装示意图3.定位平台定位平台位于盖梁底部正中， 由数块工字钢组成，钢筋绑扎前将底座固定在定位平 台上，由于不同墩位的盖梁存在偏心，相同型号的盖梁不同墩位处套筒位置可能不同， 在进行不同墩位的盖梁预制时就需要依靠定位平台上提前开出的螺

17、栓孔进行底座位置的微调。18图 5.2.2-5 定位平台5.2.3 盖梁钢筋及套筒精准定位操作要点1.盖梁骨架放样及加工根据设计尺寸对盖梁骨架进行精准放样，控制钢筋加工精度在2mm 之内。2.在胎架上依次安装骨架及箍筋盖梁骨架加工完成后，按照盖梁设计图纸要求将骨架顺序安装至胎架上。图 5.2.3-1 按照顺序将盖梁骨架安装在胎架上19骨架安装完成后绑扎箍筋，其中位于套筒安装部分的箍筋暂时不安装。图 5.2.3-2 安装箍筋3.绑扎套筒模块并安装至模板盖梁灌浆套筒模块绑扎与墩柱套筒模块要求一样，具体绑扎操作要点见墩柱套筒模块施工，套筒模块绑扎完成后安装至盖梁模板。4. 吊装盖梁钢筋笼至模板将绑扎

18、完成的盖梁钢筋笼吊装至模板， 由于模板上已经安装了套筒模块， 吊装安装的时候需注意控制钢筋笼于套筒模块的对位情况。20图 5.2.3-3 盖梁钢筋笼吊装5.2.4 其他辅助措施安装其他辅助装置安装， 包括套筒止浆塞、盖梁吊点、保护层垫块、防雷接地板、局部加强措施的安装。1.套筒止浆塞安装注浆口及出浆口的套筒止浆塞尺寸应高出墩柱结构设计面 1-2mm，保证模板安装后压缩止浆塞橡胶块达到封堵注浆口及出浆口的效果。2.盖梁吊点盖梁在顶部设四个吊点， 吊点位置参见图 5.2.4-1。图 5.2.4-1 盖梁吊点设置每个吊点由 5 根s15.20mm 钢绞线编束组成，埋深 15002000mm，表面伸出

19、长度为21150mm，预埋的最底部采用锚板及 P 锚挤压套的形式加强。 吊点安全系数为 2.0。5.2.5 模板体系现场安装操作要点1.模板体系组成盖梁模板体系相对简单，由底模、侧模、端模、调节杆等组成。图 5.2.5-1 模板体系组成底模：采用整体式钢底模， 套筒部位设置定位板， 定位板在钢筋笼入模前根据设计位置安装好。图 5.2.5-2 底模侧模及端模：采用整体式开合模板， 由两个大面模板两个侧模板组成， 下口采用旋22转销子，通过调节螺杆开合，方便施工。图 5.2.5-3 侧模2.模板安装及合模步骤一：通过调节杆将模板调整为开合状态。图 5.2.5-4 侧模调整至开合状态步骤二：安装钢筋

20、笼。钢筋笼吊装采用与墩柱钢筋笼吊装相同的吊架进行施工。23图 5.2.5-5步骤三：闭合盖梁模板。钢筋笼吊装至模板内24图 5.2.5-6 模板闭合5.2.6 混凝土施工盖梁混凝土施工操作要点同墩柱，采用泵车浇筑。图 5.2.6-7 盖梁混凝土浇筑5.2.7 模板拆除混凝土养护至 25MPa 以上即可拆除模板， 拆模后立即进行滴灌浇水保湿养护。图 5.2.7-1 盖梁模板拆除5.2.8 成品存放墩柱强度达到设计 80%后由龙门吊吊离浇筑台座至存放区立式储存。盖梁吊装时由 门吊在盖梁两端各配置一对双道钢丝绳直接起吊，吊装期间保持钢丝绳与构件吊装的水 平夹角80。 吊装所使用的吊索主要选用抗拉强度

21、 1770MP 型号 637+FC-1770-60的 4 根 10m 等长纤维芯钢丝绳。图 5.2.8-1 盖梁吊装25图 5.2.8-2 盖梁存放6. 材料与设备表 6.0.1-1 主要机具设备表序号机具名称及规格单位数量说明1120t 龙门吊台1预制构件吊装245t 龙门吊台1钢筋、模板吊装3钢筋调直机台2钢筋加工4钢筋切断机台2钢筋加工5切割机台2钢筋加工6电焊机台8钢筋笼加工7钢筋弯曲机台2钢筋加工8角磨机台10模板除锈9插入式振捣棒台10混凝土振捣10试验检测设备套1混凝土试验11全站仪台1垂直度控制12水准仪台2标高控制7.质量控制7.1 施工遵循的标准、规范26公路桥涵施工技术规

22、范（JTG/T F502011）；天津市市政工程施工技术规程（桥梁工程部分）（DB29-75-2004）；公路工程技术标准（JTG B01-2014）；钢筋焊接及验收规程（JGJ 18-2012）；公路工程质量检验评定标准 （JTG F80/12012）；公路工程施工质量验收规范（DGJ 08-119-2005）；预制拼装桥墩技术规程（DG/TJ08-2160-2015）。7.2 过程检查和监督7.2.1 分项工程施工前， 由技术负责人进行交底， 施工过程中， 加强技术指导， 提高施工人员技术水平、质量意识。7.2.2 “三检制度”坚持落实到位， “三检”合格后报请监理检查验收。7.2.3 对

23、关键部位，由项目总工进行复检、专检，提高一次验收合格率。7.3 质量控制具体措施7.3.1 墩柱预制长度应根据设计墩高并减去拼接缝处砂浆垫层的厚度。7.3.2 主要受力钢筋的下料长度应严格控制，允许偏差为2mm，同时钢筋端部应打磨平整。7.3.3 预制构件钢筋笼应在专用胎架上制作加工成型， 胎架上支撑定位体系布置应 保证主要受力钢筋不变形， 钢筋笼制作允许偏差应满足城市桥梁工程施工与质量验收规范要求。7.3.4 钢筋笼上应安装构件成品吊装所需的吊点预埋件、现场调节设备用的预埋件、支座预埋件等各类预埋件。7.3.5 混凝土浇筑前应再次对构件钢筋笼及灌浆连接套筒定位进行检查， 允许偏差 均为2mm

24、；同时应对台座表面标高及水平度进行复测， 标高允许偏差为1mm，水平度允许偏差为1mm/m。7.3.6 墩柱预制完成后应对尺寸进行复测，灌浆连接套筒定位或钢筋定位各向允许偏差均为2mm。8.安全措施根据国家、地方（行业） 有关的法规，所采取的安全措施和安全预警事项如下：8.1 安全管理措施和风险控制8.1.1 对施工过程中的危险源进行分析，制定相应的控制措施，并责任到人。278.1.2 注重设计检算，实施过程加强监测。8.2 安全巡检制度8.2.1 由安全副经理、 安全员、 施工员每天进行安全巡检并进行记录。8.2.2 每周由项目经理带队，各科室主管参加，进行安全巡检，并进行汇总讲评。8.2.

25、3 针对相应施工阶段安全通病、风险进行总结、教育； 同时针对现场关键部位进行不定期抽检。8.3 安全预警事项8.3.1 大型组合钢模运输、吊装、拆除。8.3.2 大体积预制构件吊装。8.3.3 高空作业、火灾及触电。8.4 模板翻转过程安全控制措施8.4.1 模板设计前需进行受力计算，对翻转过程模板受力点变化均需考虑其中，对背楞的大小及布置间距需要相应加强。8.4.2 模板翻转时主要受力点为翻转架， 特别是翻转架的销轴强度需要达到需求。 翻转架销轴采用40 销轴（40Cr）作为转轴， 翻转时销轴需承受模板和钢筋笼的重量，计算需按最不利条件验算销轴抗剪强度，安全系数取 2。8.4.3 模板翻转过

26、程中需将模板顶端安全绳固定在龙门吊上， 防止出现意外模板脱钩，龙门吊提升索力及起吊安全系数为 2。8.4.4 吊装前需对吊索、 吊具、 龙门吊运行情况进行检查。8.4.5 龙门吊需要专业人员操作，翻转过程需专人指挥，并在翻转区设置安全隔离。9.环保措施为确保工程所在地区的环境得到有效的保护， 严格执行国家和地方（行业） 的环保政策、法律和法规，采取以下环境保护措施：9.1 各种标牌统一制作，做到整齐、有序、规范。9.2 在施工工程区域内设置一切必要的信号标牌，并派专人负责检查，发现损坏，及时修复。9.3 工地垃圾随时清理，不用材料、工具和机械及时退场，保持现场整洁；各种原材料和施工机具、 工具

27、堆放整齐，保证施工现场干净、整洁。9.4 施工垃圾运到监理工程师或当地环保部门同意的指定地点弃置，污水要妥善处理，生活区食堂设置隔油池，厕所设置化粪池，以免影响环境卫生和污染水源。289.5 做到场区道路平坦畅通并硬化处理、设置相应的安全防护设施和安全标志。9.6 搞好道路洒水养护，周边设排水沟，确保路面无积水。9.7 施工现场划分区域，各区域明确卫生负责人。9. 8 经常对工人进行施工安全、 法纪和环保教育， 严禁在施工现场进行各类非法活动。9.9 施工现场的管理人员、作业人员一律佩带上岗证。10.效益分析10.1 社会效益运用该工法保证了装配式桥梁下部结构的预制质量， 新工法的应用赢得了甲

28、方、 设 计及监理单位的一致称赞， 下部结构预制也成为了本工程的一个招牌亮点。业主多次组织施工单位进行观摩交流，为企业树立了良好信誉和形象。10.2 经济效益开展该工法对桥梁下部结构进行预制，对装配式结构施工质量有了明显的提高， 从 而避免了返工， 保证结构安全性。避免了预制墩柱及盖梁的修补或废弃， 节约修补的人工费用及材料费用共 25 万元。10.3 环保效益对于传统现浇施工工艺， 整体施工过程中需要大面积场地、人工， 同时对于周边环 境容易产生扬尘、噪音、污水等诸多污染， 施工完成后仍需要投入大量的成本去恢复环 境。采用全预制施工工艺， 场地能够重复循环利用， 提供了更加稳定的环境， 对于

29、固体 废弃物、废水等能够二次利用， 避免了扬尘污染， 降低了噪音、光污染等， 真正做到了施工中的环境保护。11.应用实例中新天津生态城航海道跨海滨大道连接力高匝道桥工程位于天津市滨海新区生态 城旅游区北路与渔航路交口，总长 1206.99 米，总投资 1.09 亿元，自 2018 年 7 月 20日开工建设， 计划于 2020 年 12 月 30 日竣工。做为天津市首例全预制桥梁工程，全桥装配率达到 90%，包含预制墩柱（C50）35 个、预制盖梁（C50）37 个、预制箱梁（C50）90 榀，墩柱与盖梁及承台采用全灌浆套筒连接。29图 11.0.1-1 桥梁效果图施工过程中， 通过总结以往现浇墩柱及盖梁的优缺点， 结合工装化管理的施工方法 应用到装配式桥梁下部结构预制中加以改进， 解决了装配式桥梁下部结构灌浆套筒及预 埋钢筋精准定位的施工难题，高质量、高标准的修筑了天津市首例全预制装配式桥梁工 程，实现了“铸造精品工程”的目标， 填补了此类桥梁下部结构预制施工、管理的空白，具有较高的推广应用价值。图 11.0.1-2 预制场实景图30图 11.0.1-3 下部结构安装完成实景31