预制桥墩钢混组合式连接施工工法.pdf

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1、第 1 页 共 11 页 预制桥墩钢混组合式连接施工工法预制桥墩钢混组合式连接施工工法 1 1 前言前言 预制拼装桥墩具有施工快速、安全可控、经济环保等优点，有效解决了城市桥梁建设面临交通压力大、环境污染严重、工期长等问题，成为当前城市桥梁工业化建造的重要组成部分，具有广阔的发展前景。目前国内外混凝土桥墩连接方式主要包括灌浆套筒连接、灌浆金属波纹管连接、插槽式连接、承插式连接和预应力筋连接等，上述连接技术已在工程实践中得到大量应用。从应用情况看，这几类连接形式在施工工序、质量控制、工期、受力形式等方面存在不同问题：灌浆套筒连接、灌浆金属波纹管连接是目前应用较多的连接方式，连接过程中需进行灌浆处

2、理，施工质量难以检验，工序繁琐，接缝处易出现损伤；插槽式连接施工容许误差较大，需现场浇筑，工期较长；承插式连接施工容许误差较大，仍需现场浇筑，且连接受力主要通过混凝土传递；预应力筋张拉前需固定预应力筋，张拉后须灌浆，工序繁琐，耗时较长，造价较高。针对以上共性问题，项目部在施工中通过探索、改进传统施工工艺并与设计单位共同探索、研究，形成此工法。2 2 工法特点工法特点 2.1、预制拼装桥墩钢混组合式连接工艺通过钢混组合式连接装置，将混凝土连接转换为钢结构连接，连接强度高，质量稳定可控，现场拼装施工便捷；2.2、预制拼装桥墩后期运营和维护中可进行桥墩构件的更换与拆除；2.3、预制拼装桥墩钢混组合式

3、连接工艺相比较常规灌浆套筒连接工艺可避免现场拌制砂浆、混凝土等材料，对城市扬尘、道路绿化、城市交通、噪音污染等危害降至最低。3 3 适用范围适用范围 预制拼装桥墩钢混组合式连接装置可广泛应用于城市高架桥主干线桥墩、匝道 桥墩、城市人行桥墩等桥梁结构，可大规模应用于全线高架桥的桥墩预制拼装连接，实现预制桥段 100%拼装技术。4 4 工艺原理工艺原理 第 2 页 共 11 页预制拼装桥墩钢混组合式连接工法是将立柱主筋通过螺栓锚固在柱底钢板上，柱脚钢板内侧设置 PBL 连接件，使混凝土立柱与柱底钢结构连接件形成整体、共同工作。承台施工时先将预应力锚栓和调平钢板预埋到位，待立柱运至现场吊装就位后，张

4、拉预应力锚栓至设计张拉力。最后在柱脚处包封混凝土，完成立柱与承台的连接施工。图图 4-14-1：预制拼装桥墩钢混组合式连接工法工艺原理图：预制拼装桥墩钢混组合式连接工法工艺原理图 5 5 施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺流程 承台及墩柱钢构件加工承台及墩柱绑扎钢筋、安装钢构件精调钢构件混凝土浇筑、养护墩柱平板车运至现场墩柱吊装、安装预应力锚栓张拉、拧紧锚栓柱底钢筋绑扎、包封混凝土承台回填。第 3 页 共 11 页 图图 5-15-1：预制拼装桥墩钢混组合式连接工法施工工艺流程图：预制拼装桥墩钢混组合式连接工法施工工艺流程图 5.2 操作要点 5.2.1 承台及墩柱

5、钢构件加工 预制桥墩钢混组合式连接装置采用厂家精加工。通过加工厂实体考察，选用具有钢构件精加工的厂家，钢构件加工严格按照图纸尺寸要求加工；钢构件钢板采用 Q345qD 钢板，技术标准应符合桥梁用结构钢（GB/T 714-2015）；柱底板（N1）、承台顶预留调平板（N2）、承台内螺栓定位预埋板（N3）开孔应采用配钻加工，平面位置允许偏差值应为2mm；柱底钢结构连接件加工完毕后，柱底板底面（N1）与承台顶留调平钢板（N2）顶部应做端部铣平处理，铣平后最小板厚应不小于设计板厚。铣平面的平面度允许偏差值 0.2mm,铣平面对轴线的垂直度允许偏差值为 L/1500。铣平后铣平面的平面度和对轴线的垂直度

6、应做好记录，经监第 4 页 共 11 页理确认后方可进行下一道工序。图图 5-25-2：预制拼装桥墩钢混组合式连接工法施工细部构造图：预制拼装桥墩钢混组合式连接工法施工细部构造图 5.2.2 墩柱钢筋笼及钢结构连接件安装 墩柱钢筋绑笼绑扎采用人工配合 25t 龙门吊在专用台架上进行；立柱40mm 主筋主筋端部接头采用剥肋滚轧直螺纹。墩柱主筋通过螺栓连接副与墩柱底部钢构件连接。一套螺栓连接副包括 1 个 8.8 级 M40 普通螺栓（螺杆长 120mm）、1 个六角长螺母（长 120mm）和 2 个垫圈（厚 10mm），普通螺栓等级为 B 级。螺栓、主筋旋入长螺母长度均为 60mm，钢筋丝头和长

7、螺栓应在长螺母中央位置相互顶紧，接头安装后应用扭力扳手校核拧紧扭矩，最小拧紧扭矩为 360Nm。钢筋丝头加工、接头连接应分别满足钢筋机械连接技术规程要求。立柱主筋端部应打磨平整，螺纹应多开一口完整螺纹，以便安装时辅助判断普通螺栓、主筋旋入长度。螺栓螺纹长度 b 应大于 60mm,保证螺栓伸入螺母范围内均有螺纹与螺母贴合。螺栓、长螺母和主筋的接头应提交工程所用接头的有效型式检验报告。第 5 页 共 11 页 图图 5-35-3：墩柱主筋与柱底钢结构连接图：墩柱主筋与柱底钢结构连接图 钢筋笼绑扎成型后由 25t 龙门吊吊装至墩柱施工台座上，进行立模、浇筑混凝土。连接件处混凝土浇筑过程中采用30mm

8、 振捣棒振捣，保证连接件周围的混凝土密实性，与连接件良好接触。待强度达到设计强度 90%后，采用 80t 龙门吊吊装至平板车上，将墩柱运至吊装现场。5.2.3 承台施工及预埋件安装 承台施工时需预埋 M40 预应力锚栓（含 PVC 套管）、承台顶预留调平板（N2）、承台内螺栓定位预埋钢板（N3）。预应力锚栓等级为 10.9S，主杆材质 40Cr，抗拉强度最小值 fbu1040MPa。一套 M40 预应力锚栓连接副共包括 1 个 M40 高强螺杆、3 个防松螺母、1 个锚垫板、2 个垫圈和 2 个20 螺旋钢筋。第 6 页 共 11 页 图图 5-45-4：承台内预埋钢结构连接件示意图：承台内预

9、埋钢结构连接件示意图 承台顶预留调平板、承台内螺栓定位预埋板钢板与预应力锚栓管道必须垂直。承台砼浇注前应仔细核对各预埋件，并应采取可靠措施确保横向连接钢板、找平钢板、锚固钢板及预应力锚栓管道预埋位置准确无误。承台内预埋 PVC 套管内必须保证干燥、清洁，并应做好密封工作，防止承台浇筑过程中漏浆。承台顶留调平钢板应确保水平，立柱安装就位后，立柱的垂直度允许误差应为 H/1500 且不大于 20mm。立柱垂直度应做好记录，经监理确认后方可进行下一道工序。5.2.4 墩柱吊装 Z7-02#总重约 50t，采用 220t 汽车吊现场安装。进场吊机须具有经过检测的合格证，并检查各项安全装置限位保险是否齐

10、全正常，制动系统是否灵敏可靠。构件进场及结构吊装前，地面人员必须检查索具、夹具、吊环等是否符合要求，并须与起重量相匹配。参与吊装的各类作业人员必须经过安全操作规程教育和接受安全技术交底，并实施签字确认手续后方能上岗。吊装区域必须设置警戒线，并设专人监护。吊装时必须有统一的指挥、统一的信号。构件的吊装要经试吊，确认平稳性良好可靠后，才能继续起吊。起吊时的一切动作要以缓慢速度进行，严禁同时进行两个动作，严禁吊机负荷运行。第 7 页 共 11 页5.2.5 预应力锚栓张拉 待承台混凝土强度达到设计强度的 100%时,方可进行预应力锚栓张拉。预应力锚栓应使用 4 台张拉千斤顶在对称位置同时张拉，以保证

11、柱底板与承台顶调平钢板接触面平整、贴合且受力均匀，减少锚栓预应力损失。预应力锚栓的预拉力设计值为 630kN。采用液压张拉器对锚栓施加张拉力，张拉前应根据现场预应力损失的测定情况确定超张拉比例（根据类似工程的经验，预应力损失值约为 15%）,以使锚栓拉力达到设计预拉值。预应力锚栓张拉应分为初张拉、终张拉，其中初张拉力为设计预拉力的 50%，终张拉完成后，锚栓的预拉力达到设计值。初张拉、终张拉宜在同一天完成。预应力锚栓张拉完毕后，柱底板与承台顶调平钢板贴合率不应小于 75%，且边缘最大间隙不应大于 0.8mm。5.2.6 柱底包封混凝土 柱底包封混凝土为棱台型钢筋混凝土构件，尺寸为 3120 m

12、m（横桥向）2320 mm（顺桥向）550mm（高）。柱底包封混凝土为 C40，最外层钢筋保护层厚度为 45mm，现场立模、浇筑混凝土。6 6 材料与设备材料与设备 6.1 预制拼装桥墩钢混组合式连接施工主要材料、设备详见表 6-1。表表6-16-1：主要材料、设备一览表：主要材料、设备一览表 序号序号 材料名称材料名称 规格型号规格型号 单位单位 数量数量 备注备注 1 龙门吊 80t 台 1 2 汽车吊 220t 台 1 3 平板车 6 轴重型平板半挂车 台 1 4 千斤顶 80t 套 4 5 扭矩扳手 台 4 7 7 技术质量控制技术质量控制 7.1 本工法执行下列规范和标准：（1）公路

13、钢混组合桥梁设计与施工规范（JGJ/T D64-01-2015）；第 8 页 共 11 页（2）钢结构高强度螺栓连接技术规程（JGJ 82-2011）；（3）公路桥涵施工技术规程（JGJ/T F50-2011）；（4）钢筋机械连接技术规程（JGJ 107-2016）；（5）钢筋机械连接用套筒（JGJ 163-2013）；7.2 质量保证措施（1）钢板、连接件、高强螺栓等材料进场前，由设计单位、监理单位、施工单位共同进行验收，验收不合格不得进场。（2）螺栓、主筋旋入长螺母长度均为 60mm，钢筋丝头和长螺栓应在长螺母中央位置相互顶紧，接头安装后应用扭力扳手校核拧紧扭矩，最小拧紧扭矩为 360Nm

14、。（3）柱底钢结构连接件加工完毕后，柱底板底面与承台顶留调平钢板顶部应做端部铣平处理，铣平面的平面度允许偏差值 0.2mm,铣平面对轴线的垂直度允许偏差值为 L/1500。铣平后铣平面的平面度和对轴线的垂直度应做好记录，经监理确认后方可进行下一道工序。（4）柱底板（N1）、承台顶预留调平板（N2）、承台内螺栓定位预埋板（N3）开孔应采用配钻加工，平面位置允许偏差值应为2mm。（5）承台顶留调平钢板应确保水平，立柱安装就位后，立柱的垂直度允许误差应为 H/1500且不大于 20mm。立柱垂直度应做好记录，经监理确认后方可进行下一道工序。（6）预应力锚栓张拉应分为初张拉、终张拉，其中初张拉力为设计

15、预拉力的 50%，终张拉完成后，锚栓的预拉力达到设计值。初张拉、终张拉宜在同一天完成。（7）预应力锚栓张拉完毕后，柱底板与承台顶调平钢板贴合率不应小于 75%，且边缘最大间隙不应大于 0.8mm。表 7-1：质量检测项目附表 序号序号 检测项目检测项目 允许值允许值 1 1 螺栓、主筋旋入长螺母长度螺栓、主筋旋入长螺母长度 60mm60mm 2 2 铣平面平面度允许偏差值铣平面平面度允许偏差值 0.2mm0.2mm 3 3 铣平面对轴线的垂直度允许偏差值铣平面对轴线的垂直度允许偏差值 L/1500L/1500 4 4 柱底板（柱底板（N1N1）孔位偏差）孔位偏差 2mm2mm 5 5 承台顶预

16、留调平板（承台顶预留调平板（N2N2）孔位偏差）孔位偏差 2mm2mm 第 9 页 共 11 页6 6 承台内螺栓定位预埋板（承台内螺栓定位预埋板（N3N3）孔位偏差）孔位偏差 2mm2mm 7 7 立柱的垂直度允许误差立柱的垂直度允许误差 H/1500H/1500 20mm20mm 8 8 安全保证措施安全保证措施 8.1 遵守国家职业安全卫生和环境法律、法规和其他要求，履行对保障安全、保障健康、保护环境的责任。建立完善的施工安全保证体系，加强改造作业中的安全监察，确保作业标准化、规范化。8.2 项目部安质部门对全体作业人员进行安全培训，经考试合格后方可上岗。8.3 施工机械的转动部分有安全

17、罩，所有吊装装置必须定期维修管理。8.4 各种机械操作人员和车辆驾驶员，必须取得操作合格证，不准操作与证不相符的机械。不准将机械设备交给无本机械操作证的人员操作，对机械操作人员要建立档案，专人管理。8.5 临时设施及变压器等供电设施，应按施工现场临时用电安全技术规范的规定，采取防护措施。凡可能漏电伤人或易受雷击的电器设备，均设置接地装置，并派专业人员检查、维护、管理。8.6 夜间施工时要有充足的照明，电缆、电线、管线的布置严格按照施工方案进行，并在浆液泵送过程中注意保护。8.7 吊装现场应设置安全警戒标志，并设专人监护，非作业人员禁止入内，安全警戒标志应符合规定。8.8 起吊前应进行试吊，试吊

18、中检查全部机具、地锚受力情况，发现问题应将吊物放回地面，排除故障后重新试吊，确认正常后方可正式吊装。8.9 项目部成立应急小组、项目经理担任组长，现场施工建立明确的岗位责任制，严格纪律，统一指挥、统一信号、统一行动。9 9 环保措施环保措施 9.1 成立环境保护领导小组，配备一定的环境保护设施和技术人员，认真学习环境保护知识，认真贯彻国家关于水土保持的法规，加强对全体施工人员水土保持意识的教育和管理，提高环境保护意识，积极主动地参与环保工作。9.2 严格履行对施工环境保护方面的承诺，任何时间都接受建设单位、监理单位及地方政府第 10 页 共 11 页环保机构工作人员的检查，执行其对环保工作的要

19、求。9.3 现场施工区域达到无扬尘要求，对现场易飞扬物质采取有效措施，如洒水、密网覆盖、围挡、封闭等，防止扬尘产生。9.4 在施工过程中严格控制噪音，对噪音进行实时监测与控制，避免夜间施工。夜间施工时，材料运输的车辆，进入施工现场禁止鸣笛，装卸材料时轻拿轻放，最低限度地减少噪声扰民。9.5 避免或减少施工过程中的光污染，夜间室外照明灯加设灯罩，透光方向集中在施工范围。9.6 施工中产生的废弃泥浆必须经过处理后，方可排入市政污水管，严禁直接排入市政污水管。废浆沉碴必须用密封的槽车外运，送到指定地点处置。1010 资源节约资源节约 本项目预制墩柱安装采用钢混组合式连接工艺相对普通灌浆套筒工艺可节约

20、人员、机械等。预制拼装桥墩钢混组合式连接是一种新型连接工艺，避免现场拌制砂浆、混凝土等材料，对城市扬尘、道路绿化、城市交通、噪音污染等危害降至最低。具体资源节约情况如下表所示：表表 10-110-1：资源节约统计表：资源节约统计表 序号序号 资源名称资源名称 单位单位 数量数量 备注备注 1 墩柱安装作业人员 人 4 2 环保人员 人 2 3 220t 汽车吊 台 1 4 洒水车 辆 1 1111 效益分析效益分析 11.1 预制拼装桥墩钢混组合式连接是一种新型连接方式，具有安装快、精度高、质量好等优势，在后期运营和维护中可进行桥墩构件的更换与拆除，实现了全寿命绿色化建造。11.2 采用预制拼

21、装桥墩钢混组合式连接装置可提高现场安装速度，节省安装劳动力，降低现场桥墩拼装时间，提高桥墩施工速度，大大的降低了机械使用时间。通过与常规预制墩柱施工时间对比，此工法 1 个吊车台班可完成 6 个墩柱安装，每公里可节省机械费节约 22 万元，人工费节省约 8 万元，共计 30 万元，效益明显。表表 11-111-1：效益分析表（每公里）：效益分析表（每公里）项目项目现浇构件现浇构件 预制构件预制构件 第 11 页 共 11 页名称名称 工程量工程量 机械台机械台班班 人工人工 工程量工程量 安装机械安装机械 台班台班 运输机械运输机械 台班台班 人工人工 墩柱墩柱 6060 个个/公里公里 45

22、45 万元万元 1616 万元万元 6060 个个/公里公里 2020 万元万元 3 3 万元万元 8 8 万元万元 合计合计 6161 万元万元 3131 万元万元 差值差值 6161 万元万元-31-31 万元万元=30=30 万元万元 11.3 预制拼装桥墩钢混组合式连接是一种新型连接方式，具有安装快、精度高、质量好等优势，在后期运营和维护中可进行桥墩构件的更换与拆除。预制拼装桥墩钢混组合式连接是一种新型连接装置，避免现场拌制砂浆、混凝土等材料，对城市扬尘、道路绿化、城市交通、噪音污染等危害降至最低。11.4 预制拼装桥墩钢混组合式连接工艺可广泛应用于城市高架桥主干线桥墩、匝道 桥墩、城

23、市人行桥墩等桥梁结构。该连接工艺施工方便，连接强度高，质量稳定，现场拼装施工便捷，具有广泛的应用前景，可大规模应用于全线高架桥的桥墩预制拼装连接，实现预制桥段 100%拼装技术。1212 工程实例工程实例 预制拼装桥墩钢混组合式连接施工工法成功运用于上海 S7 公路制桥墩采用钢混组合式连接工艺施工。12.1 施工及使用情况 上海 S7 公路预制桥墩采用钢混组合式连接工艺施工。施工效果与质量等技术指标均符合相关规范和设计要求，并且在整个施工过程中，没有出现任何安全、质量事故，证明项目部应用的预制桥墩采用钢混组合式连接施工工法具有一定的科学性和实用性，能够满足同类施工环境条件预制墩柱安装的要求，该技术成果对后续城市桥梁预制拼装施工具有指导意义。12.2 效果评价 在上海 S7 公路通过本工法的应用，可提高墩柱现场安装速度，节省一半以上安装劳动力，降低 2/3 现场桥墩拼装时间，提高桥墩 2 倍施工速度。同时，预制拼装桥墩钢混组合式连接是一类干式连接方式，避免现场拌制砂浆、混凝土等材料，可实现绿色施工，对城市扬尘、道路绿化、城市交通、噪音污染等危害降至最低，推广应用前景良好。