岳阳县荣鹿公路建设开发有限公司 湖南岳阳 414118
摘要：在桥梁建设中，如何能够高效、高质量、经济、环保地完成桥梁的建造，一直是社会的关注焦点。为切实贯彻国家“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，河北省在荣乌高速新线创新设计了装配式桥梁。预制管柱是装配式桥梁施工的控制性工程，本文从相关工配具的设计创新、管柱生产和安装施工入手，对其具体施工技术要点进行介绍，旨在为类似装配式桥梁施工提供相应的技术借鉴和参考。
关键词：装配式桥梁；预制管柱；施工技术；离心法；工装
1工程概况
荣乌高速新线采用双向八车道高速公路标准建设，设计速度120公里/小时。装配式桥梁预制管柱直径1m，壁厚20cm，采用C70钢筋混凝土结构，填芯采用C40混凝土，管柱端头采用厚2cm的C50环氧树脂砂浆进行调平，墩柱与盖梁、承台连接采用灌浆金属波纹管连接方式、盖梁、承台预留直径65mm的圆形不锈钢波纹管预制墩钢筋插入后，采用高强无收缩的C60水泥灌浆料压注。
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图1.1预制管柱结构图
2预制管柱制作工艺和要点
2.1制作工艺流程和说明
钢筋笼准备→模板准备→混凝土准备→离心法制作管柱→模板保留蒸汽养护法养护→拆模后室温养护→存管预制混凝土管柱结构是一种新型的混凝土结构，采用预制高强钢筋混凝土管，筒芯部分后浇自密实混凝土。预制混凝土管柱结构可以实现装配式施工，提高建筑生产效率，符合施工技术工业化的要求；还具有节能环保的特点，体现了绿色施工的概念。
2.1.1钢筋笼制作
钢筋笼制作使用钢筋笼自动成型机，主筋使用HRB400直径22的钢筋，间距13.6cm。外侧箍筋钢筋直径为10，内侧设置加劲箍直径为22，每两米设置一根。钢筋笼在焊接前，需要使用钢筋定位胎具对钢筋进行定位，后在滚笼机上焊接成型。柱两端最后一圈螺旋筋形成正圆形后，其末端搭接15cm，并以铁丝绑扎或焊接。每根预制管柱钢筋总重为571.9kg。
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图2-1钢筋定位胎具
每加工一个钢筋笼后使用卡尺，对墩头加工质量进行检测，检查墩头尺寸是否符合规范。
2.1.2模板安装
模板使用半圆式定型模板，同时两端设置端头模板以满足管柱安装施工。当钢筋笼验收合格后，钢筋笼自动入模。以防止钢筋漏筋，同时根据图纸要求设置15mm和25mm混凝土垫块；随后装入模板并就位于工作平台。
2.1.3管柱制作和混凝土要求
在模板就位于工作平台后，再次检查保护层的完好性；同时开始搅拌混凝土，在每节涵管需要混凝土约3方，采用0.25方的混凝土搅拌机进行拌合：在28马力（HP）的柴油机的驱动下开始设备运转，保持运转速率80~100r/min，混凝土从两端人工输送入仓，为保证涵管表面光滑和防止管壁出现集料离析，混凝士入仓前，两端同时加入0.5kg的普通硅酸盐水泥。当混凝土集料加注结束后，开始提速控制运转速率250~300r/min，在离心力的作用下，粗集料容易分布在内壁的表面，为确保管内壁的光滑，采用抹刀收面使显露在内壁外表的粗集料剥落；最后设备保持速率80~100r/min、再次加注水泥以确保内壁形成一层泥浆保护层和光滑外表。见下图
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图2-3自动离心系统
2.1.4模板保留法和蒸汽养护
当管柱制作结束1小时后，利用牵引设备从工作平台移出，进行下一个管柱的生产。4个小时后，采用模板保留法对已制作好的管柱进行养护；24小时后，拆除模板，移至养护池浸泡养护；28天后，从养护池取出移至场地集中堆放。
2.2质量检验
1）管柱内、外表面应平整，管节端面应平整并与其轴线垂直，管子应无粘皮、麻面、蜂窝、露筋、空鼓、端部碰伤、外表面凹坑。如有蜂窝，每处面积不得大于-30cmx30cm.其深度不得超过10mm，总面积不得超过全面积的1/10，蜂窝处应修补完善后方可使用。
2）外表面不充许有裂缝，表面裂缝宽度不超过0.05。
3）管节各部尺寸，不得超过表2-2中的规定。
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表2-1管柱外观质量表
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表2-2预制管柱尺寸允许偏差
3预制管柱运输和安装
3.1预制管柱运输
预制管柱运输过程使用固定底座进行固定，吊装过程中，注意保护外露钢筋，吊装时使用两点起吊，开始起吊时，预制管柱在吊运时应轻起轻放，严禁抛掷、碰撞、滚落。桥墩运输和起吊的动力系数为1.5。
3.2预制管柱安装
3.2.1进场准备
达到施工现场的每根管桩，必须在预制场预先进行编号，做好进场记录，管桩进入现场后，必须对管桩的尺寸偏差、外观质量及桩身破损情况进行检验。并在两端设置四角抱箍。
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图3-1四角抱箍图纸
3.2.2桥墩拼装工艺流程
拼接面凿毛、清理→拼接缝测量→铺设挡浆模板→调节垫块找平→充分湿润拼接缝表面→铺设砂浆垫层→立柱吊装就位→调节设备安放→垂直度、标高测量→调节立柱垂直度→灌浆金属波纹管连接。
3.2.3管柱安装
1）管柱安装前对承台内不锈钢金属波纹管内杂物进行清除，将波纹管用干净塑料布蒙住管口，然后进行承台表面凿毛，承台凿毛清洁干净。
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图3-2波纹管内杂物清楚
2）用墨线弹设“十”字中心线，确定中心点，测量三个中心点是否在同一轴线，中心点间距是否符合预制管柱安装尺寸要求，清洁干净。用坐浆模板在承台表面铺设20mm厚C50环氧砂浆调平层。待砂浆达到强度后才可进行下一项作业。检查预制管柱外观是否完好，外伸钢筋是否弯曲。预先用薄钢板根据墩柱钢筋的设计尺寸制作一个钢筋定位模板，用定位模板检查钢筋的尺寸是否符合安装尺寸要求。
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图3-3弹设十字中心线
3）墩柱由车辆运输至现场，由于外伸钢筋长，需要翻立。采用50T吊车进行吊装。在预制管柱安装抱箍，采用两点起吊，大小钩配合翻转吊装。预制管柱吊装将外伸钢筋精准插入承台预埋的金属波纹管内就位。预制管柱就位后，由2台经纬仪在2个方向同时测量、校核预制管柱中心位置。预制管柱位置校正准确后，灌浆前应再次检查金属波纹管，确保内腔通畅无杂物。
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图3-4管柱吊装
4）在下部抱箍三角设置千斤顶，通过经纬仪观测，调整管柱标高和垂直度。
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图3-5精度调整
5）铺设档浆模板，金属波纹管下端设置压浆口，压浆口下缘与端部净距应大于20mm，金属波纹管上端应设置出浆口，出浆口端部应不小于金属波纹管顶部10mm，灌浆金属波纹管中使用的高强无收缩水泥灌浆料的技术指标，应符合设计规定，高强无收缩水泥灌浆料应在拼装前一天进行流动测试及1d龄期抗压强度测试，符合设计规定后方可用于现场拼装连接。
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图3-6设置档浆模板和压浆孔道设置
高强无收缩水泥灌浆料在拌浆时应制取试件，对应每个拼接部位应制取不少于3组，分别测试1d、3d和28d龄期抗压强度，高强度水泥灌浆料根据配合比进行调配，由压浆机将高强度水泥灌浆料依次注入金属波纹管内，将钢筋与不锈钢金属波纹管进行锚固。同时做好必要的预制管柱防护措施，待灌浆料达到强度后，方可解除吊具。
6）预制管柱内腔混凝土浇筑
预制管柱安装完毕后，经检查合格并得监理工程师批准，内腔浇注C40无收缩混凝土，混凝土浇筑之前，将新老砼接触面洒水潮湿。采用汽车吊吊料斗将混凝土送入柱模内，混凝土顺串筒下落。每层厚度按照30cm控制，采用插入式振捣棒振捣密实，后一层振捣时将振动棒插入下一层10cm。
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图3-8管柱内腔混凝土浇筑
7）养护
混凝土浇筑完成以后，使用透水性土工布进行包裹，外加一层塑料布，并在柱顶放一个漏水水桶进行滴灌养护。
4 预制混凝土管柱经济评价
在不考虑资金时间价值的情况下，比较预制混凝土管柱与普通混凝土柱的单柱成本，以及项目总成本。预制混凝土管柱的重要特征就是体现了装配式施工的概念，能显著减少工期；施工单位实践证明，仅用2个月时间即完成了1806根管柱预制和安装任务，采用现浇混凝土立柱保守估计最少需要4个月时间，节约工期一半以上。
另外，单体预制混凝土管柱施工所需人工、机械相对大幅减少，而且便于流水化大面积施工，项目管理工作相对简单，这在生产费用上较传统施工工艺大幅减少，经济性显著。
结束语
预制混凝土管柱工装技术方便了现场的施工，提高了现场施工的安全性，缩短了总工期，降低了总建设成本，提高了柱的施工质量，绿色环保，已然成为国家和行业大力推广的方向。
参考文献：
[1]《雄安新区荣乌高速公路新线京台高速至京港澳高速段两阶段施工图纸》
[2]《预制管柱施工方案》
[3]李海洋.离心法预制混凝土圆管[J]河南建材.2011.（1）
[4]陈熙.一种新型管柱混凝土结构的经济与环境影响评价[D]