孫業(yè)發(fā)，王偉，宋書(shū)東，葉建州，丁志軍，劉長(zhǎng)義

（中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066000）

1 工程概況

港珠澳大橋主體工程橋梁工程CB03合同段總長(zhǎng)8 670 m，共需預(yù)制非通航孔橋橋墩68座，通航孔橋橋墩4座。

預(yù)制橋墩結(jié)構(gòu)分為承臺(tái)、墩身及墩帽接高部分，設(shè)有2條水平施工縫，共分3次澆筑，橋墩鋼筋需進(jìn)行2次接高施工。預(yù)制橋墩結(jié)構(gòu)形式及分縫位置見(jiàn)圖1。

2 原理

鋼筋整體吊裝對(duì)接技術(shù)是將分段接高鋼筋提前綁扎成型，在下節(jié)段混凝土具備接高條件后迅速完成鋼筋接高施工，縮短鋼筋綁扎時(shí)間，降低上、下段混凝土澆筑齡期差，最終達(dá)到減少混凝土收縮裂縫、提高施工效率的目的。

圖1 預(yù)制橋墩結(jié)構(gòu)形式及分縫位置Fig.1 The structural form and joint location of the prefabricated bridge pier

3 流程及方法

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

關(guān)鍵技術(shù)有：鋼筋預(yù)綁扎方法、勁性骨架設(shè)計(jì)、鋼筋整體吊裝技術(shù)等。

3.2 鋼筋綁扎

3.2.1 接高墩身鋼筋綁扎

接高墩身共需對(duì)接φ28 mm豎向鋼筋482根，一次對(duì)接成型。

墩身接高鋼筋在綁扎區(qū)提前綁扎成型，豎向鋼筋臨時(shí)就位暫不綁扎，以保證豎向鋼筋有足夠的自由度可任意轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.2.2 接高墩帽鋼筋綁扎

接高墩帽需接長(zhǎng)φ28 mm鋼筋共184根，綁扎形式與接高墩身基本相同，需接長(zhǎng)鋼筋暫不綁扎，可自由旋轉(zhuǎn)，其余不影響對(duì)接的鋼筋直接綁扎牢固。

3.3 勁性骨架設(shè)計(jì)

勁性骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要遵循的原則：①能夠?yàn)殇摻罨\提供足夠的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性；②降低鋼材投入，節(jié)約成本；③有利于鋼筋綁扎施工，相互間無(wú)干擾。為此，選用小截面鋼材焊接成柱形桁架，再由柱形桁架組成整體空間桁架。此種結(jié)構(gòu)以最低鋼材用量獲取最大強(qiáng)度和剛度，滿(mǎn)足鋼筋整體吊裝的受力要求。勁性骨架結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖2。

圖2 預(yù)制橋墩勁性骨架結(jié)構(gòu)Fig.2 Stiff skeleton of the prefabricated bridge pier

勁性骨架鋼結(jié)構(gòu)通過(guò)豎向柱形桁架作為龍骨，龍骨頂端分別焊接吊點(diǎn)用于鋼筋籠的整體吊裝。充分利用主龍骨剛度較大的特點(diǎn)，承擔(dān)垂直方向受力，降低骨架水平受力，避免鋼筋籠吊裝變形。

3.4 定位架及吊裝架等

3.4.1 鋼筋定位架設(shè)計(jì)

鋼筋定位架主要應(yīng)用于接高墩身鋼筋頂部，其作用是精確定位豎向鋼筋位置，保證鋼筋綁扎的整體垂直度和鋼筋位置的準(zhǔn)確，同時(shí)在鋼筋綁扎和吊裝過(guò)程中起到固定和承擔(dān)鋼筋重量的作用。

1）定位架結(jié)構(gòu)形式

鋼筋定位架為上、下兩層、內(nèi)外兩圈的桁架式結(jié)構(gòu)，采用雙矩形空心方管100 mm×50 mm按設(shè)計(jì)圖紙豎向鋼筋位置圍成封閉的八邊形框架，方管間預(yù)留4 cm間距用于豎向鋼筋的穿插。墩身定位架結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 橋墩鋼筋定位架Fig.3 Reinforced positioning frameof piers

定位架對(duì)應(yīng)勁性骨架主龍骨吊點(diǎn)部位上部設(shè)吊點(diǎn)。定位架下部與勁性骨架頂端吊點(diǎn)連接，定位架上部吊點(diǎn)與鋼筋吊裝架下部吊點(diǎn)連接，用于整體吊裝。

2）定位架使用方法

墩身定位架在鋼筋綁扎前安裝在已就位勁性骨架頂端，下部與勁性骨架豎向龍骨頂端吊點(diǎn)連接牢固。定位上部吊點(diǎn)為可調(diào)節(jié)高度的U形螺栓，通過(guò)調(diào)整螺栓高度使各吊點(diǎn)均勻受力。

鋼筋綁扎時(shí)，豎向鋼筋頂部接頭按規(guī)范分兩種高度錯(cuò)開(kāi)[1-2]，上層鋼筋接頭直接伸至定位架上層定位孔內(nèi)加固，下層鋼筋接頭通過(guò)連接工具桿接長(zhǎng)至定位架上層加固。工具桿接長(zhǎng)的目的，一是定位架上層空間開(kāi)闊，更方便施工操作（旋緊絲頭）；二是下層鋼筋接頭不需伸入定位孔內(nèi)，可有效減少定位架拆除時(shí)鋼筋與定位孔邊緣的約束力。

影響定位架拆除的主要因素是鋼筋接頭與定位孔邊緣的約束，豎向鋼筋在綁扎安裝及混凝土澆筑過(guò)程中，會(huì)不可避免的出現(xiàn)移動(dòng)或傾斜等，導(dǎo)致上部接頭與定位孔邊緣緊密擠壓，定位架拆除困難[3]。

為避免出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題，將定位架上部加固接頭用套筒的下部改制成錐型，套筒旋緊后錐型端伸至定位孔內(nèi)，使接頭始終處于定位孔中心位置（見(jiàn)圖4），避免鋼筋與定位孔邊緣接觸，減少相互間約束。實(shí)際使用過(guò)程中亦達(dá)到了設(shè)計(jì)目的，優(yōu)化效果較為顯著。

豎向鋼筋利用定位架按施工放樣圖定位加固后，再按順序綁扎水平及構(gòu)造鋼筋，完成鋼筋綁扎，形成整體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

圖4 錐形定位螺母Fig.4 Conical positioning nut

3.4.2 鋼筋吊裝架設(shè)計(jì)

鋼筋吊裝架的主要作用是改善下方鋼筋骨架整體受力條件，保證其穩(wěn)定性，減小鋼筋骨架的變形。

鋼筋吊裝架采用型鋼制作成多節(jié)點(diǎn)框架結(jié)構(gòu)，吊裝架上、下各設(shè)置8個(gè)吊點(diǎn)（見(jiàn)圖5）。上部吊點(diǎn)用于懸掛鋼絲繩與吊車(chē)勾頭連接，下部吊點(diǎn)通過(guò)鋼絲繩與墩身鋼筋定位架或墩帽勁性骨架主龍骨吊點(diǎn)連接。

吊裝架上部采用鋼絲繩串扣吊裝，改善吊裝架受力條件，保證整體結(jié)構(gòu)受力均勻。每側(cè)2根鋼絲繩，分別懸掛在龍門(mén)吊2個(gè)勾頭上。

圖5 鋼筋吊裝架掛鉤示意圖Fig.5 Sketch of the reinforcing cage hoisting frame hanger

吊裝架使用時(shí)，下部吊點(diǎn)與鋼筋定位架或勁性骨架間采用鋼絲繩垂直連接。上部吊點(diǎn)懸掛的鋼絲繩與水平方向最小夾角為45°，鋼絲繩按照受力計(jì)算結(jié)果選擇型號(hào)規(guī)格。

3.5 鋼筋整體吊裝對(duì)接施工

3.5.1 墩身接高鋼筋

墩身接高豎向鋼筋懸掛加固在定位架上，水平鋼筋及其他結(jié)構(gòu)鋼筋依附在勁性骨架上臨時(shí)加固。鋼筋綁扎和對(duì)接時(shí)勁性骨架承擔(dān)鋼筋整體及定位架的重量，鋼筋吊裝時(shí)定位架承擔(dān)鋼筋整體及勁性骨架的重量。

3.5.2 墩帽接高鋼筋

墩帽接高鋼筋依附在勁性骨架上綁扎，不影響對(duì)接的鋼筋直接綁扎牢固，需對(duì)接的豎向鋼筋碼放在勁性骨架底部焊接的托架槽內(nèi)，上部臨時(shí)加固，對(duì)接時(shí)將豎向鋼筋從托槽內(nèi)取出接長(zhǎng)。

墩帽鋼筋上部不設(shè)定位架，利用吊裝架直接吊裝勁性骨架主龍骨，整體鋼筋重量全部依附勁性骨架結(jié)構(gòu)支撐。

3.5.3 鋼筋整體對(duì)接施工流程

鋼筋整體吊裝對(duì)接共分為4個(gè)步驟：①將綁扎完成的鋼筋整體平移至龍門(mén)吊起吊范圍內(nèi)；②利用龍門(mén)吊將鋼筋整體吊入現(xiàn)場(chǎng)已就位鋼筋對(duì)接架內(nèi)；③鋼筋籠按設(shè)計(jì)位置就位后固定勁性骨架，并將豎向鋼筋與已澆筑混凝土的外伸豎向鋼筋利用套筒連接；④鋼筋完成綁扎后拆除外側(cè)對(duì)接架，再進(jìn)行模板安裝施工。鋼筋整體吊裝對(duì)接流程見(jiàn)圖6。

圖6 鋼筋籠整體吊裝對(duì)接流程圖Fig.6 The flow chart of integral hoisting and butt joint for the reinforcing cage

4 效果

截止到目前，港珠澳大橋CB03標(biāo)已采用本工藝完成整體式橋墩預(yù)制35座。傳統(tǒng)工藝為下部墩身預(yù)制完成后，在上方安裝施工平臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鋼筋綁扎，與傳統(tǒng)工藝相比，本工藝在施工成本、施工效率、質(zhì)量、安全等方面均有一定優(yōu)勢(shì)。

4.1 施工成本

本工藝與傳統(tǒng)工藝在完成相同施工任務(wù)的情況下，人員、設(shè)備、設(shè)施投入基本相同。但傳統(tǒng)工藝作業(yè)面少，容易出現(xiàn)窩工。

4.2 施工效率

傳統(tǒng)鋼筋安裝工藝需按照承臺(tái)→墩身→墩帽的順序依次綁扎。整體吊裝對(duì)接的新工藝是將承臺(tái)、墩身及墩帽鋼筋分開(kāi)施工，墩身、墩帽可在承臺(tái)鋼筋施工的同時(shí)在預(yù)綁平臺(tái)上施工。下部墩身澆筑完成后，可以迅速完成上部接高鋼筋施工，工期縮短較為明顯，提高了預(yù)制臺(tái)座的利用率?，F(xiàn)場(chǎng)直接綁扎工藝需在具備接高條件后方可施工，單個(gè)橋墩預(yù)制工期較長(zhǎng)，預(yù)制臺(tái)座周轉(zhuǎn)率低，不利于施工進(jìn)度控制。表1為兩種工藝完成單個(gè)橋墩預(yù)制所需周期對(duì)比。

表1 單個(gè)橋墩預(yù)制周期對(duì)比分析表Table 1 Comparative analysis table of a singlepier prefabricated cycle

由表1分析可知，采用鋼筋整體吊裝對(duì)接工藝施工，單個(gè)橋墩預(yù)制可縮短工期6 d。

4.3 施工質(zhì)量

本工藝頂部鋼筋采用了定位系統(tǒng)，底部鋼筋與已澆筑混凝土內(nèi)采用定位系統(tǒng)固定的外伸鋼筋連接，上下端豎筋位置準(zhǔn)確，其它鋼筋后依附綁扎，保證了鋼筋綁扎的施工質(zhì)量。由于采用本工藝鋼筋保護(hù)層厚度準(zhǔn)確，模板安裝可采用（分層）整體套裝工藝，取代了（分層）分片安裝工藝，大大提高了模板安裝效率。鋼筋及模板施工效率的提高，縮短了混凝土分層澆注齡期差，減少了收縮約束，利于上部新澆筑混凝土的防裂。

4.4 施工安全

采用本工藝減少了鋼筋綁扎高處作業(yè)量，同時(shí)解決了高處穿筋作業(yè)問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用大型預(yù)制橋墩的鋼筋籠整體吊裝對(duì)接工藝，符合目前國(guó)際上大型化、裝配化的施工理念，適合在大型混凝土構(gòu)件施工中進(jìn)行推廣，會(huì)帶來(lái)成本、功效、質(zhì)量、安全等方面的進(jìn)步，推動(dòng)混凝土構(gòu)件施工技術(shù)的進(jìn)步。

[1]JGJ107—2010，鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程[S].JGJ107—2010，Reinforced mechanical connection technology procedures[S].

[2]JGJ171—2005，鐓粗直螺紋鋼筋接頭[S].JGJ171—2005，Upsettingstraight thread steel joint[S].

[3] 吳成材，楊熊川，王金平.鋼筋連接技術(shù)手冊(cè)[M].2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.WU Cheng-cai,YANG Xiong-chuan,WANG Jin-ping.Steel bar connection technology handbook[M].2nd ed.Beijing:China Building Industry Press,2005.