冉慧聰

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北石家莊 050000）

1 工程概況

某橋梁工程所在地區(qū)的地形條件較為復(fù)雜，場(chǎng)地狹窄，對(duì)施工時(shí)的材料與機(jī)具設(shè)備進(jìn)場(chǎng)有很大的影響，該橋梁為雙塔斜拉橋，共三跨，跨徑組合為95m+210m+95m，塔高約66m，上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)為矩形實(shí)心墩。該橋梁的主索塔均采用H 型橋塔，其上、下塔柱及方形墩柱的高度分別為66m、13.7m 和6.5m，順橋向下塔柱底寬9m，逐步縮小至7m，直至塔頂，上、下塔柱結(jié)構(gòu)的壁厚分別為80cm 和120cm，并在底部設(shè)置高度為2m 的實(shí)心段。橫橋向?qū)?.5m，下塔柱由上至下橫橋向?qū)挾扔?.5m 漸變至6.0m，中部有2道橫梁，其中，下橫梁的尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=40.65m×6.60m×4.00m，上橫梁的尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=34.05m×6.80m×3.20m；上橫梁的頂、底板厚度均為0.8m，采用壁厚為1.0m 的腹板；下橫梁的頂、底板厚度均為0.7m，采用壁厚同樣為0.7m 的腹板。所有橫梁均采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，其中，下橫梁兩側(cè)與塔柱混凝土澆筑保持同步，而上橫梁兩側(cè)則借助爬模系統(tǒng)與塔柱混凝土澆筑施工保持同步，在混凝土澆筑結(jié)束后，開始預(yù)應(yīng)力張拉。施工機(jī)械設(shè)備配置為：1 臺(tái)50t M1000 型塔吊；1 臺(tái)16t C7030 型塔吊；2 臺(tái)AX3-300-1 型直流焊機(jī)；2臺(tái)BX3-300-1 型交流焊機(jī)；3 臺(tái)GB4028B 型臥式鋸床；1 臺(tái)10t 門式起重機(jī)；5 臺(tái)HGS40B 型施鋼筋直螺紋剝肋滾絲機(jī)；2 臺(tái)40 型鋼筋切斷機(jī)；2 臺(tái)40 型鋼筋彎曲機(jī)；1臺(tái)60型鋼筋彎曲機(jī)；1臺(tái)10t轉(zhuǎn)運(yùn)車。

2 錐套鎖緊鋼筋接頭技術(shù)

該橋梁主索塔對(duì)應(yīng)的墩柱及塔柱所有鋼筋均在制定加工車間內(nèi)加工。其中，普通鋼筋主要采用HRB400型，直徑分為16mm、20mm、22mm 和32mm 四種，將直徑為32mm 的HRB400 型鋼筋作為主筋，在同一斷面上的鋼筋接頭必須錯(cuò)開至少50%，且上、下兩個(gè)斷面之間的距離應(yīng)達(dá)到鋼筋直徑的45 倍以上。對(duì)于主筋的連接，其接頭形式為錐套鎖緊接頭[1]。

該接頭形式主要由三部分組成，分別為錐套、鎖片和保持架。先將鋼筋其中一端插入到接頭鎖片的兩端，直到與保持架頂緊，之后在鎖片兩端套上錐套，借助專門的工具沿軸向?qū)﹀F套進(jìn)行擠壓，使其達(dá)到鎖緊狀態(tài)，至此即可完成連接。沿軸向?qū)﹀F套實(shí)施擠壓的過(guò)程中，鎖片會(huì)同時(shí)將鋼筋抱緊，由于鎖片帶有螺牙，能與鋼筋肋部緊緊咬合，以保證鋼筋連接質(zhì)量。另外，由于在同一個(gè)斷面當(dāng)中不需要將接頭處錯(cuò)開，因此能大幅提高鋼筋資源的實(shí)際利用率。該接頭形式主要具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工，減少人力投入；能與模塊化構(gòu)件之間更好連接，降低連接難度，保證連接效果；完成施工后的質(zhì)量良好，且保持穩(wěn)定，不會(huì)過(guò)多地受到人為因素的影響，杜絕安全問題的發(fā)生[2]。

按照相關(guān)規(guī)程針對(duì)鋼筋接頭提出的要求，通過(guò)試驗(yàn)確定該接頭形式的各項(xiàng)力學(xué)性能，試驗(yàn)前分別選取3組樣品，首先對(duì)其母材的力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果為：1#樣品，屈服強(qiáng)度450MPa，抗拉強(qiáng)度635MPa，基于最大作用力時(shí)的總伸長(zhǎng)率為18.6%；2#樣品，屈服強(qiáng)度450MPa，抗拉強(qiáng)度635MPa，基于最大作用力時(shí)的總伸長(zhǎng)率為17.7%；3#樣品，屈服強(qiáng)度445MPa，抗拉強(qiáng)度640MPa，基于最大作用力時(shí)的總伸長(zhǎng)率為18.0%；以上三組樣品的屈服強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果平均值為448.3MPa，滿足標(biāo)準(zhǔn)提出的不低于400MPa 的要求；抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果平均值為636.7MPa，滿足標(biāo)準(zhǔn)提出的不低于540MPa 的要求；基于最大作用力時(shí)的總伸長(zhǎng)率試驗(yàn)結(jié)果平均值為18.1%，滿足標(biāo)準(zhǔn)提出的不低于9.0%的要求。

各組接頭樣品的單向拉伸試驗(yàn)結(jié)果為：4#樣品，殘余變形0.05mm，基于最大作用力的總伸長(zhǎng)率為12.9%，抗拉強(qiáng)度618MPa，鋼筋被拉斷；5#樣品，殘余變形0.06mm，基于最大作用力的總伸長(zhǎng)率為14.1%，抗拉強(qiáng)度624MPa，鋼筋被拉斷；6#樣品，殘余變形0.06mm，基于最大作用力的總伸長(zhǎng)率為13.6%，抗拉強(qiáng)度618MPa，鋼筋被拉斷；以上三組樣品的殘余變形試驗(yàn)結(jié)果平均值為0.057mm，符合標(biāo)準(zhǔn)提出的不超過(guò)0.10mm 的要求；基于最大作用力時(shí)的總伸長(zhǎng)率試驗(yàn)結(jié)果平均值為13.5%，符合標(biāo)準(zhǔn)提出的不低于6.0%的要求；抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果平均值為620MPa，符合標(biāo)準(zhǔn)要求；破壞形態(tài)均為鋼筋被拉斷，同樣符合標(biāo)準(zhǔn)要求。各組接頭樣品的基于高應(yīng)力條件的反復(fù)拉壓試驗(yàn)結(jié)果為：7#樣品，殘余變形0.14mm，抗拉強(qiáng)度621MPa，鋼筋被拉斷；8#樣品，殘余變形0.10mm，抗拉強(qiáng)度622MPa，鋼筋被拉斷；9#樣品，殘余變形0.13mm，抗拉強(qiáng)度616MPa；以上三組樣品的殘余變形試驗(yàn)結(jié)果平均值為0.12MPa，符合標(biāo)準(zhǔn)提出的不超過(guò)0.3mm 的要求；抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果平均值為620MPa，符合標(biāo)準(zhǔn)要求；且鋼筋形態(tài)均為被拉斷，也能符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。各組接頭樣品的大變形反復(fù)拉壓試驗(yàn)結(jié)果為：10#樣品，殘余變形0.06mm，抗拉強(qiáng)度614MPa，鋼筋被拉斷；11#樣品，殘余變形0.06mm，抗拉強(qiáng)度617MPa，鋼筋被拉斷；12#樣品，殘余變形0.06mm，抗拉強(qiáng)度616MPa，鋼筋被拉斷；以上三組樣品的殘余變形試驗(yàn)結(jié)果平均值為0.06mm，符合標(biāo)準(zhǔn)提出的不超過(guò)0.3mm的要求；抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果平均值為616MPa，且鋼筋形態(tài)均為被拉斷，可見該鋼筋接頭各項(xiàng)技術(shù)性能均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求[3]。

3 模塊化施工

在該橋梁主索塔結(jié)構(gòu)施工中，對(duì)鋼筋的安裝主要借助機(jī)械進(jìn)行連接接長(zhǎng)。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)類型及特點(diǎn)，對(duì)不同位置與類型的構(gòu)件均進(jìn)行模塊化處理，并對(duì)其加工場(chǎng)地的設(shè)計(jì)規(guī)劃及鋼筋骨架綁扎進(jìn)行優(yōu)化，以提高整個(gè)鋼筋工程施工的作業(yè)效率，減少各類資源的投入，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。該橋梁的塔柱與墩柱均采用該模塊化方式進(jìn)行鋼筋骨架施工，并根據(jù)相關(guān)工藝要求和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)之間實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)[4]。

結(jié)合主索塔具體結(jié)構(gòu)形式，施工需按照以下順序進(jìn)行：先施工墩柱與下塔柱，然后施工橫梁與上塔柱，最后施工塔冠?？紤]到墩柱與塔柱均屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、橫梁屬于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，而塔冠采用的是鋼結(jié)構(gòu)，故對(duì)墩柱與塔柱進(jìn)行施工時(shí)引入以上模塊化技術(shù)，在指定場(chǎng)地范圍內(nèi)對(duì)主筋和箍筋進(jìn)行拼裝，然后借助大型吊機(jī)將運(yùn)輸?shù)轿徊⑼瓿砂惭b。為實(shí)現(xiàn)以上施工目標(biāo)，需提前做好機(jī)具設(shè)備配置，本次共配置以下各類機(jī)具設(shè)備：配備4 套PM1500/400 型液壓爬模系統(tǒng)，主要用于索塔施工；配備4 臺(tái)QZT400 型塔吊，用于施工材料及各類設(shè)備的垂直提升；配備4部組合式爬梯，用于為施工人員提供上下通道；配備2 臺(tái)50t 履帶吊，用于對(duì)橫梁支架材料進(jìn)行垂直吊裝；配備2 臺(tái)50#裝載機(jī)和2臺(tái)8～12m3混凝土罐車，用于混凝土運(yùn)輸。

對(duì)鋼筋骨架進(jìn)行模塊化加工時(shí)，需嚴(yán)格遵循以下順序：先對(duì)主筋進(jìn)行安裝與接長(zhǎng)，然后將環(huán)向分布的水平筋設(shè)置到位，再對(duì)拉鉤鋼筋進(jìn)行安裝。在相鄰的主筋之間采用以上接頭形式相連，連接操作必須嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求完成，以保證接頭質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范提出的要求。待整個(gè)骨架成型之后，采用塔吊將骨架整體吊起，然后和下部鋼筋相連，最后以主筋設(shè)計(jì)要求的位置為依據(jù)對(duì)其進(jìn)行固定[5]。

上塔柱由于橫梁的設(shè)置被分成兩個(gè)部分，因此，在鋼筋加工過(guò)程中，對(duì)處在不同位置的塔柱也應(yīng)引入模塊化技術(shù)，其具體加工順序與下塔柱基本相同，相鄰兩根主筋之間同樣采用以上接頭形式相連，上塔柱的施工可借助爬模系統(tǒng)進(jìn)行，在此過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)安裝和接高塔柱上的水平方向支撐，為后續(xù)的混凝土施工創(chuàng)造良好條件，保證最終的施工質(zhì)量。上塔柱具體施工流程為：測(cè)量放樣→勁性骨架安裝→鋼筋下料加工→連接接頭安裝→鋼筋骨架及管道安裝→爬模板支立→測(cè)量驗(yàn)收→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)、拆模。

該橋梁墩柱與塔柱所用鋼筋的直徑均相對(duì)較大，使鋼筋及其骨架都有很大的剛度，如采用以往設(shè)置墊塊的方法難以保證鋼筋保護(hù)層實(shí)際厚度達(dá)到要求。對(duì)此，將整個(gè)骨架安裝到位后，還需進(jìn)行定位筋的布設(shè)來(lái)保證保護(hù)層厚度。另外，施工中還應(yīng)經(jīng)常檢查骨架尺寸、主筋與箍筋之間的距離、混凝土施工完成后的強(qiáng)度及保護(hù)層厚度等，以保證工程施工安全穩(wěn)定完成。

4 質(zhì)量控制

主塔主要采用直徑和剛度都較大的鋼筋，若只使用簡(jiǎn)單的鋼筋墊塊，則難以使保護(hù)層厚度達(dá)到預(yù)期要求?；诖耍柙诠羌馨惭b結(jié)束后通過(guò)定位筋的安裝保證保護(hù)層厚度。具體方法為：先在墩柱倒角進(jìn)行測(cè)量定位板的可靠設(shè)置，用于準(zhǔn)確放樣，同時(shí)在定位點(diǎn)上使用魚線相連，用于確定下層定位筋具體安裝位置；然后以主塔的實(shí)際傾斜度為依據(jù)在定位板上準(zhǔn)確放出上層定位筋的具體位置，接著采用垂球裝置使定位點(diǎn)轉(zhuǎn)移，保證定位筋所在具體位置達(dá)到準(zhǔn)確無(wú)誤，主筋的安裝精準(zhǔn)；將鋼筋模塊安裝結(jié)束后，需在其外側(cè)以4個(gè)/m2的間隔設(shè)置強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C50 以上的墊塊，為保證該墊塊的安裝精度，還需要在鋼筋的兩端均焊接角鋼，然后在角鋼上對(duì)墊塊進(jìn)行固定。完成以上施工后，可借助定位板、下層定位筋、垂球、上層定位筋與墊塊相結(jié)合的形式來(lái)保證保護(hù)層厚度達(dá)到要求。

5 信息化管理

鋼筋骨架在建設(shè)期間的周期為：圖紙翻樣→原材料檢查→下料加工→儲(chǔ)存運(yùn)輸→預(yù)制構(gòu)件→建筑。其中，在圖紙翻樣過(guò)程中需根據(jù)構(gòu)件數(shù)據(jù)實(shí)施特征建模，形成特征模型，包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、成型加工數(shù)據(jù)與裝配數(shù)據(jù)。為滿足上述要求，在施工中必須引入以BIM為核心的信息化管理技術(shù)。

借助BIM軟件，以項(xiàng)目的施工圖紙為依據(jù)進(jìn)行鋼筋骨架模型創(chuàng)建，完成建模后，采用專門的信息處理軟件通過(guò)數(shù)據(jù)接口和BIM進(jìn)行數(shù)據(jù)的對(duì)接與共享，該方式的出現(xiàn)與應(yīng)用，能從根本上解決以往圖紙翻樣時(shí)效率低下和工作量過(guò)大、容易出錯(cuò)等問題，在軟件的支持下，將鋼筋骨架的各項(xiàng)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸與共享，進(jìn)而對(duì)鋼筋加工信息開展動(dòng)態(tài)管理。鋼筋的具體規(guī)格、長(zhǎng)度和數(shù)量等基本數(shù)據(jù)也可通過(guò)專門的軟件實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)而形成最優(yōu)的任務(wù)單。在鋼筋加工中使用的管理軟件可根據(jù)任務(wù)單包含的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，按照鋼筋的級(jí)別與尺寸，對(duì)鋼筋圖形尺寸等方面的數(shù)據(jù)予以歸并，進(jìn)而結(jié)合鋼筋圖形尺寸方面的特征，對(duì)鋼筋加工期間的工藝與工序?qū)嵤﹥?yōu)化匹配，確定規(guī)劃布置及成本等所有方面都能達(dá)到最佳的工藝，最終使加工資源達(dá)到優(yōu)化配置目標(biāo)。

成品加工結(jié)束后，需進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，以確定能否達(dá)到相關(guān)驗(yàn)收規(guī)范。經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)合格后，將鋼筋制品存貯到庫(kù)內(nèi)，此時(shí)可借助工位機(jī)自動(dòng)進(jìn)行入庫(kù)反饋，在條件允許的情況下也可采用PDA+QR 的方式實(shí)現(xiàn)質(zhì)量檢驗(yàn)及自動(dòng)入庫(kù)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采用錐套鎖緊接頭鋼筋骨架模塊化加工技術(shù)，并引入信息化管理技術(shù)，能夠從根本上解決橋梁工程建設(shè)中的鋼筋施工問題，使鋼筋骨架的加工真正實(shí)現(xiàn)模塊化與工廠化，切實(shí)提高橋梁工程鋼筋骨架的加工技術(shù)水平，突破鋼筋連接及骨架加工等瓶頸，使橋梁適應(yīng)更復(fù)雜的環(huán)境條件，在保證質(zhì)量的同時(shí)，降低風(fēng)險(xiǎn)和投資，并加快工程施工進(jìn)度。目前，該橋梁施工已順利完成，由于以上技術(shù)的應(yīng)用，其單個(gè)塔柱的施工時(shí)間縮短了2～3d，表現(xiàn)出良好的綜合效益。