城市高架桥预制立柱施工技术要点研究

黄俊辉

上海城投航道建设有限公司 上海 200120

摘 要：不同于城市高架桥立柱现浇施工，预制立柱施工有其特殊性。本文依托上海某高架桥项目，对预制立柱加工制作、运输、现场吊装等重要施工环节的关键点进行了总结与介绍。项目的成功实施，为类似城市高架桥预制立柱施工提供了参考。

关键词：预制立柱；运输；吊装；

限于施工场地条件或工期，部分城市高架桥立柱采用现浇施工工艺较为困难。结合装配式施工已经成为当前建筑技术发展前沿，城市高架桥立柱开始采用预制立柱装配施工工艺。目前，预制立柱装配施工在呼和浩特市昭乌达路哲里木路改造提升工程、郑州四港联动城市高架桥项目等工程中得到采用，工程实践表明：采用预制立柱装配施工工艺，在质量、工期与造价均可以达到较满意的结果。但是，城市高架桥预制立柱装配施工与传统的立柱采用现浇施工方式存在显著差异，城市高架桥预制立柱装配施工的成功取决于预制立柱的制作、运输与现场吊装等施工环节，在这些施工环节上关键点的把控是预制立柱施工质量的保障。

本文以上海S26公路入城段高架桥项目为例，详细介绍预制立柱的加工、运输与现场吊装的技术要点，以求对国内类似工程的推广和应用提供参考。

１工程概况

S26公路入城段（G15～嘉闵高架路）工程高架桥梁范围K11+701.497～K12+503.497，总长802m，主线高架均为标准桥宽25.0m（双向六车道）。其中1#、2#墩为盖梁承台一体式，无立柱；20、21#墩为门式墩，立柱截面尺寸为1.7×2.2m；其余墩均为双柱式桥墩，立柱截面尺寸为2.0×2.0m。立柱均为矩形加线倒角直立柱，主线高架桥有立柱52根，墩高0.801m～15.871m。高架桥标准断面如图1所示。

图1 高架桥梁标准断面图

本工程施工段公路现状为双向两车道二级公路城镇段，设计速度40km/h，路宽9米，机非混行，上下行无分隔带，道路夜间不设照明措施。本区域地面交通干线，交通流量大，为保证当地企业民众生活，根据上海市的相关规定，施工期间实行“占一还一”的原则，保证2车道交通不封闭。现场施工场地受到限制，考虑装配式施工技术发展需要，本工程采用“预制拼装”施工工艺，即对不具备现浇施工条件的部分立柱、盖梁等在工厂预制，养护达到强度后，运输到施工现场，然后按照设计进行吊装、拼装。本文重点探讨预制立柱施工工艺。

2预制立柱的制作与运输

2.1加工场所选择

本项目城市高架桥立柱中共有13个墩26根采用预制施工工艺，最高预制立柱为19#墩，平面尺寸2.0×2.0m，高13.297m，砼方量53m³，重达138.3t。预制构件厂位置的选择除了需要考虑满足加工制作预制构件的要求，还要考虑运输到施工现场的交通情况。经过综合考虑，预制构件厂选择在距离本标段工地现场约40km的闵行区澄江路5号，预制构件厂总面积为19497㎡，其中钢筋加工区（5601㎡），钢筋笼绑扎区（2643㎡），立柱、盖梁预制区（共11253㎡），构件生产能力满足要求。另外，厂区配备起吊高度为15m的龙门吊，满足预制立柱吊装要求，且对整个厂区荷载较大区域进行了地基加固处理，确保地基承载力满足构件生产要求。

2.2预制立柱的制作

26根预制立柱的钢筋均为HRB400，主筋、箍筋及拉筋的直径分别为Φ40、Φ12、Φ10。为了确保预制立柱与下部基础以及上部盖梁可靠连接，

立柱主筋底端安装长80cm全灌浆套筒，主筋进入套筒长度40cm，主筋顶端伸出柱顶，用于连接盖梁，预制立柱连接及灌浆套筒结构图如图2所示。

图2 预制立柱连接及灌浆套筒结构图

为了发挥预制构件厂机械化生产的效率优势，并减少高空作业，预制立柱制作采用“横向支模竖向浇筑”的施工工艺，这种施工工艺可以提高预制立柱构件尺寸的精准度，同时也确保后期现场立柱装配的成功。

预制立柱制作工艺流程如下：

施工准备→钢筋加工→套筒固定在底座上→钢筋笼水平绑扎成型→钢筋笼吊运到水平钢模板内→预埋件安装→模板与钢筋笼平移至翻转架→模板翻转竖直并吊运到预制台座→安装操作平台→立柱砼浇筑→砼养护。

其中在钢筋笼绑扎成型与钢筋笼吊运到钢模板内两个工序之间需要完成钢模板设计制作、钢模板验收并运输到现场与钢模板拼装。在安装操作平台与立柱砼浇筑两个工序之间需要完成砼配比设计、砼配比验证与砼拌制及运输。

预制立柱制作存在三个技术关键点：（1）钢筋笼加工；（2）预制立柱模板工程；（3）混凝土浇筑与养护。

（1）预制立柱最大高度达到13.297m，重量大，立柱与盖梁之间采用钢套筒连接，偏差范围控制在±2mm以内。钢筋的切断采用自动化高精度数控加工设备，确保切断误差在1mm以内。为保证钢筋笼的绑扎精度控制在±2mm内以及进度，采用[14槽钢焊根据设计图纸的立柱外形尺寸精确制作立柱钢筋笼加工胎架，在胎架上绑扎钢筋笼。另外，主筋与箍筋、拉钩筋间连接采用CO

₂气体保护焊点焊，接头采用CO₂气体保护焊，直径≥25mm的钢筋采用直螺纹接头。为保证钢筋笼整体刚度，每隔1m左右将箍筋与主筋点焊。保护层垫块采用高强砂浆圆形饼垫块，每平方米布置4个。整个过程边加工边测量，以确保钢筋笼成品精度与质量。

（2）为保证预制立柱钢筋笼安装质量及施工便捷性，减少了工人高空作业，项目部研发了可翻转钢模体系，这在提高施工的安全性和质量的同时，可以节约了人工。可翻转钢模体系由侧钢模、底钢模、台车与翻转架组成。根据立柱的尺寸以及施工的进度要求，配制相应数量整体式柱模及定型钢模，保证模板满足拼装要求。面板采用8mm厚钢板，竖向和横向龙骨钢楞采用200mm×100mm×8mm方管，柱底座为整体式钢结构，面板采用3cm钢板中间加肋板加固，面板开孔位置为预埋套筒安装位置。模板在使用工况下的强度与刚度经大型有限元软件分析，满足要求后。

在安装好底部滑轨和平移台车，再安装底面模板和侧面模板，侧模与底座采用高强螺栓连接，为了提高钢模板的竖向刚度，上下节模板采用精轧螺纹钢连接。立柱模板翻转并吊至浇筑台座后，为保证混凝土浇筑时的可靠性，在模板上部四角布置的缆风绳进行模板固定，缆风绳与地面夹角为45°～60°。锚固桩采用6m[32b钢板桩，打入地下5.7m左右，外露约0.3m。钢丝绳与模板，钢丝绳与锚固桩均通过预留固定孔使用卡环固定。整个立柱模板安装的整个过程边加工边测量，要求模板尺寸、接缝高低差、顺直度、平整度以及套筒定位板偏差均满足设计要求。

（3）混凝土使用自拌混凝土，由砼运送车运输至立柱浇筑位置，砼泵车进行浇筑。浇筑时，需使用串筒，已保证浇筑质量。浇筑混凝土期间，应设专人检查模板稳定情况，发现有松动、移位时及时处理，避免出现质量和安全问题。要合理调度搅拌输送车送料时间，逐车测量混凝土的坍落度。严格控制每次下料的高度和厚度，保证分层厚度不超过30cm。由于立柱采用自密实高性能混凝土，必须使用振捣棒进行辅助振捣。

另外混凝土养护控制措施也非常重要。混凝土浇筑完成后48h就应拆除侧模板，为了其他颜色污染，而造成混凝土表面色差，采用养护液+塑料薄膜+彩条布严密覆盖养护，不得直接用草垫或草包铺盖进行养护。本工程的施工时间为冬季，因此混凝土的养护时间不少于14天。

2.3预制立柱的运输

预制立柱从预制构件厂运输到施工现场需要重点考虑运输采用的设备与运输线路及时间。

本项目预制立柱吊重最大为138.3t，长13.297m，运输采用载重175T的9轴液压轴线平板车，车辆重37.7t，总重176t，车货总重176÷14轴=平均轴载12.6t，满足沿途小桥通行标准，运输设备满足要求。在运输前所有的运输手续必须办理完成；运输过程中车板与立柱之间安放抗震橡胶，两边用两根尼龙绑带捆绑，放置的位置前后相同，保证立柱的受力均匀及平稳，从而保证运输的安全。

从预制构件厂运输到施工现场，距离约40公里。为了保证预制立柱安全、及时的运输到施工现场，项目部安排专业人员对沿线道路、桥梁进行实地勘察，需确保道路、桥梁的承载力、路面宽度及净空满足运输车辆的要求、转弯口通行无障碍，对运输路线进行反复比选，最终确定最优线路。

为保证顺利将立柱运输至施工现场，避免交通拥堵或造成交通拥堵，运输时间选择晚上。经确认在该时段，运输线路上车辆较少。

3预制立柱的吊装

当预制立柱运输到施工现场，即对预制立柱进行卸车，并进行预制立柱的吊装施工。预制立柱现场吊装的工艺流程如下：

立柱运输到现场→履带吊将立柱吊至地面枕木与橡胶垫上→履带吊将立柱翻转成竖直状态→履带吊将立柱吊装就位→立柱垂直度校正→灌浆固定。

其中在履带吊将立柱翻转成竖直状态与履带吊将立柱吊装就位工序之间，需要承台面清洗、布置两台全站仪、立柱与柱基弹线、立柱定位框架安装。

3.1预制立柱拼装吊机与吊锁具选用

根据现场工况、吊装工艺要求以及立柱最大吨位、长度，吊装机械选用350t履带吊，吊臂长为36.0m，最大作业半径11.0m，额定起重量为155.5t。运梁车将立柱运至工地吊装现场，直接用350t履带吊进行立柱卸车、翻转竖立，然后单机吊装、就位。立柱吊装吊耳为双点预制吊环，每处预埋5根φ15.2mm吊装吊钢绞线，预埋2个吊耳，吊耳布置于柱顶，吊耳间距1100mm。钢丝绳采用φ80mm钢丝绳。

3.2预制立柱卸车

运输车沿施工便道将预制立柱运输至吊机起吊范围内，放好搁置立柱的枕木头，履带吊将立柱吊起来后履带吊顺时针方向回转，并且立柱绕着吊钩顺时针方向旋转90°，下落大钩将立柱水平放置在地面上的双拼枕木垫上，并在立柱底端面位置下方放置20cm的厚的橡胶垫，橡胶垫大小为4m×4m，为了后期在立柱竖起时，立柱的底端面不受破坏。吊具采用两根尼龙吊带，型号为UR01-100t。尼龙吊带需满足吊点抗滑要求。

3.3预制立柱翻转

水平放置在地面上的预制立柱需要通过翻转的形式转换竖立状态（如图3所示），然后吊装至安装位置，这种施工方式安全高效。本项目施工中，采用350t履带吊完成预制立柱的翻身竖起来工作。钢扁担通过两根8m长双股千斤绳向上与履带吊吊钩相连，通过两根8m长双股千斤绳向下与立柱上的吊环借助150t卸扣连接。利用吊梁钢扁担可以防止钢丝绳将立柱上的预埋钢筋碰撞。翻转完成之后，吊机旋转，将立柱吊装至安装位置。对于钢扁担，需要通过计算校核是否满足工作状态。

图3 立柱翻转

3.4预制立柱吊装

施工流程为：施工准备→承台座浆表面清理干净→搭设座浆挡板→调节垫块找平→充分湿润拼接缝表面→座浆料搅拌→浇筑座浆料→安装立柱。

（1）施工前，对预埋钢筋进行位置及标高检查，允许偏差为±2mm。清理混凝土界面的浮尘、油污、松动颗粒等，用水充分润湿，并设置挡浆模板。

（2）座浆料采用高速搅拌机进行搅拌，加水量为砂浆干粉质量的12%，用水量称量精确至1g，搅拌用水符合饮用水标准。从投料完毕后，搅拌4分钟（低速1分钟，高速3分钟），搅拌时间应根据所用搅拌机实际情况调节。座浆料搅拌好后，先静置3分钟，以消除高速搅拌时带入的气泡。灌浆施工时，环境温度应符合灌浆料产品使用说明书要求。环境温度低于5℃时，不建议进行灌浆施工，如需要则应采用相应保温措施。当环境温度高于30℃时，应采取降低灌浆料拌合物温度的措施。座浆料搅拌好后，在30min之内浇筑完毕。

（3）将浆料倒入到浇筑桶中，人工浇筑到预先铺设好的承台顶面挡板内，并采用人工刮平的工艺进行收平，确保座浆厚度达到设计要求的20mm。

（4）在竖立柱前需要安装4套50t螺旋临时顶支撑架于立柱底部侧面上（如图4所示），并测量放样将角钢框架安装与承台上，用8套膨胀螺栓将其固定，用于注浆防渗漏。同时在承台所在的立柱中间位置放置2cm厚的橡胶垫，规格都为20cm×20cm。

图4 临时支撑装置图

（5）两个全站仪成90°角布置，对同一预制立柱顶面倒角处标记进行测量，复核立柱的标高、平面位置及垂直度。采用这种非接触式的操作可以快速设立站点，进行流程化的精确测量，操作简单，也可为今后的相关工作提供精确可靠的数据。通过4个螺旋顶对立柱进行微调，直到符合设计及规范要求为止。

（6）立柱垂直度调整好后，开始往立柱底部的侧面的注浆孔里注快速凝固环氧胶，等强度到达后松掉柱顶卸扣。

历时4个月，由于项目部在主要工序上的关键措施得当，高架桥预制立柱施工圆满完成，工程质量优良率达到100%。

4结语

当前，装配式施工已经成为建筑业中建筑技术的主要发展趋势，城市预制立柱施工工艺目前尚属应用的初步阶段，本文结合上海某城市高架桥预制立柱装配施工，对钢筋笼制作、混凝土浇筑、立柱运输与吊装的主要工序的关键要点进行了介绍，可以为类似工程提供借鉴。

参考文献:

[1]张文龙，左文建.装配式立柱预制与吊装技术研究[J].安徽建筑，2021，5:149-150.

[2] 刘书杰．全预制拼装技术在呼和浩特市某快速路改造提升工程中的应用[J].上海建设科技，2018(６)：25-27．

[3]庞哲.城市高架桥预制柱施工技术研究[J]. 徐州工程学院学报(自然科学版)，2021，36（4）:70-75.

作者简介：黄俊辉（1986-），男，湖北孝感人，工程师，本科，研究方向为项目管理。