CN107326810B - 预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法 - Google Patents

预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法。其特征在于包括如下步骤：1）预制桥墩墩身，预制时在桥墩墩身内设置连接钢筋，连接钢筋预留伸出部，在连接钢筋的底部固定一扩大头；2）现场浇筑或工厂预制承台；3）在承台中形成混凝土孔壁的出浆口、进浆口、预留灌浆孔；4）将桥墩墩身吊装至承台上方，使桥墩墩身伸出的连接钢筋和扩大头插入承台的预留灌浆孔中；5）由承台的进浆口注入灌浆料，不断重复该灌浆过程，直至灌浆充实，完成预制拼装桥墩的连接。本发明的连接方法，预留孔与连接钢筋对接简单、灌浆材料粘结性能优异、施工速度快、连接可靠性强，解决了常用连接方法对施工精度与技术要求高、接缝处套筒大刚度效应和灌浆套筒或金属波纹管易锈蚀等技术难题。

Description

预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法
技术领域
本发明涉及交通运输业桥涵工程领域，具体是涉及一种预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法。
背景技术
随着桥梁绿色建设理念的不断深入，减小桥梁施工对周边环境的影响越来越受到重视。预制拼装桥墩通过在工厂完成墩身和承台构件的制作，运输至现场进行拼装成为整体，实现了桥梁施工的工厂化、标准化、装配化和快速化，大幅降低了桥梁施工对周边环境的影响。
预制墩身与承台的连接方法是影响预制拼装桥墩结构性能和施工效率的主要影响因素。现有的预制墩身与承台的连接，主要有灌浆套筒和灌浆金属波纹管等，但这两种连接方法中，预留钢筋与灌浆套筒或金属波纹管对接时，对接孔径小，施工精度要求高，灌浆密实度难以保证，且灌浆套筒或金属波纹管制作成本高；同时，灌浆套筒或金属波纹管与灌浆料、混凝土的线膨胀系数差异较大，当温度骤然升降时，将导致灌浆套筒或金属波纹管与混凝土承台之间产生缝隙，削弱套筒或波纹管对连接钢筋的锚固能力；而且，在施工过程中，承台顶部暴露在空气或水中，常用连接方法所使用的金属套筒或波纹管受雨、水作用而易于锈蚀。因此，寻求与连接钢筋对接简单、灌浆材料粘结性能优异、连接可靠性强、施工速度快的预制拼装桥墩连接方法，解决常用连接方法对施工精度与技术要求高、接缝处套筒大刚度效应易产生裂缝和灌浆套筒或金属波纹管易锈蚀的技术难题，是十分必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法，解决常用连接方法对施工精度与技术要求高、接缝处套筒大刚度效应易产生裂缝和金属套筒或波纹管易锈蚀的技术难题，为桥墩建设提供一种快速可行的施工方法。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法，其特征在于包括如下步骤：
1)预制桥墩墩身1，预制时在桥墩墩身1内设置连接钢筋2，连接钢筋2预留伸出部，在连接钢筋2的底部固定(如焊接)一扩大头3(也可为一体结构)；
2)现场浇筑或工厂预制承台，在承台7浇筑时预埋出浆口预埋橡胶棒4、进浆口预埋橡胶棒5和灌浆孔预埋橡胶棒(或称预留灌浆孔预埋橡胶棒)6，出浆口预埋橡胶棒4、进浆口预埋橡胶棒5的内端分别与灌浆孔预埋橡胶棒6相接触(出浆口预埋橡胶棒4、进浆口预埋橡胶棒5的内端分别与灌浆孔预埋橡胶棒6垂直)；
3)待混凝土初凝后将出浆口预埋橡胶棒4、进浆口预埋橡胶棒5和灌浆孔预埋橡胶棒6抽出，在承台中形成混凝土孔壁的出浆口8、进浆口9、预留灌浆孔10；出浆口8、进浆口9的内端分别与预留灌浆孔10相连通；本发明的特点之一就是预留孔为混凝土孔壁，这样增加结构与灌浆料之间的粘结能力；
4)将桥墩墩身1吊装至承台7上方，使桥墩墩身伸出的连接钢筋2和扩大头3插入承台的预留灌浆孔10中；
5)由承台的进浆口9注入灌浆料11，不断重复该灌浆过程，直至灌浆充实，完成预制拼装桥墩的连接(将预制的桥墩墩身和承台拼接成为整体)。
本发明的预留灌浆孔10的尺寸为连接钢筋的直径2的2～3倍，目的是使连接钢筋2与预留孔10易于对接。预留孔成型后，需采用化学试剂或清水冲洗孔道内混凝土残渣，在预留孔形成孔壁粗糙的混凝土孔洞后，方可从进浆口9注入灌浆料(专用灌浆料)。出浆口8、进浆口9、预留灌浆孔10形成后，内孔壁表面凹凸不平，专用灌浆料注入后与预留孔壁混凝土直接接触，二者能够有效结合为一体。
本发明在预留不同孔径、不同深度的预留灌浆孔时，仅需更换使用不同直径、长度大小的橡胶棒6即可实现。预留孔洞时所采用的出浆口预埋橡胶棒4、进浆口预埋橡胶棒5和灌浆孔预埋橡胶棒6在承台7混凝土初凝后需要抽出，出浆口预埋橡胶棒4、进浆口预埋橡胶棒5和灌浆孔预埋橡胶棒6可以重复利用。
本发明在扩大头3的高度为5mm～10mm{连接钢筋底部焊接5mm～10mm高度的扩大头(铁块)3}，增强了灌浆材料与连接钢筋的机械咬合力，使连接钢筋不会发生滑移。
所述的预留连接钢筋采用HRB400等级或以上等级钢筋，抗拉强度600MPa以上，断后伸长率0.14以上，且连接钢筋底部焊接5mm～10mm长度的扩大头铁块。
所采用的灌浆料由干物料和水混合而成，水料比为0.3～0.4；干物料由普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石英砂、粉煤灰、外加剂混合而成；外加剂包括减水剂、复合膨胀剂、激发剂，其中各组分重量份为：普通硅酸盐水泥40～50份；硫铝酸盐水泥10-15份；石英砂20～35份；粉煤灰10～15份；减水剂0.1～0.3份；复合膨胀剂1～3份；激发剂0.1～0.2份。在施工时按照0.3～0.4的水料比经现场混合，搅拌均匀后使用。灌浆材料(专用灌浆材料)基本性能要求：初始流动度≥350；竖向自由膨胀率(3d)为0.1～3.5；抗压强度1d≥45MPa、3d≥60MPa、28d≥80MPa；握裹强度(圆钢)≥5MPa。
所述的普通硅酸盐水泥为42.5/52.5普通硅酸盐水泥，比表面积大于300m2/Kg，80um方孔筛余小于10％；所述的硫铝酸盐水泥比表面积大于350m2/Kg，80um方孔筛余小于10％，初凝时间小于25min，1d抗压强度大于30MPa；所述的石英砂应依据最紧密堆积原则，经筛分再配制形成的14目～48目连续级配的石英砂；所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述的减水剂为聚羧酸醚粉状高效减水剂；所述的复合膨胀剂为混凝土抗渗防裂型膨胀剂AEA、UEA或HEA一种或多种复合而成；所述的激发剂为碳酸锂或氢氧化锂中的一种。
本发明与现有技术相比具有的优点主要是：
其一.连接的预留孔为孔壁粗糙的混凝土孔壁，与高早强、微膨胀、与钢筋裹握力强的专用灌浆材料粘结性能优异，连接可靠性强，避免了接缝处套筒大刚度效应而产生裂缝。且连接钢筋底部焊接5mm～10mm长度的扩大头铁块，加大了钢筋与专用灌浆料之间的锚固能力，进一步增强了不同构件之间的连接可靠性。
其二.预留灌浆孔的孔径为连接钢筋直径的2～3倍，预留孔直径大，与连接钢筋对接简单，工艺简便，解决了常用连接方法对施工精度与技术要求高的技术难题。
其三.在施工过程中，承台顶部暴露在空气或水中，以往连接方法所使用的金属套筒或波纹管受雨、水作用而易于锈蚀。而本发明采用的预留孔，成孔不需要灌浆套筒或金属波纹管，不仅克服了锈蚀难题，而且节省灌浆套筒或金属波纹管等原材料及其制作成本。
本发明的有益效果是：解决常用连接方法对施工精度与技术要求高、接缝处套筒大刚度效应易产生裂缝和金属套筒或波纹管易锈蚀的技术难题，为桥墩建设提供一种快速可行的施工方法。
附图说明
图1为本发明预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法施工流程图。
图2是本发明预制的桥墩墩身及伸出的连接钢筋示意图。
图3是本发明承台的预埋橡胶棒成孔示意图。
图4是本发明承台预留孔成型示意图。
图5是本发明预制的桥墩墩身与承台拼装成整体示意图。
其中：1-桥墩墩身，2-连接钢筋，3-扩大头，4-出浆口预埋橡胶棒，5-进浆口预埋橡胶棒，6-灌浆孔预埋橡胶棒，7-承台，8-出浆口，9-进浆口，10-预留灌浆孔，11-灌浆料。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。图1为预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法施工流程图，图2～图5为本发明具体实施的各个阶段。
所涉及的桥墩结构包括预制的桥墩墩身(混凝土墩身)1、现场浇筑或预制的承台(混凝土承台)7两个部分，承台内部设置预留孔(混凝土壁预留孔)，预制的桥墩墩身中设置伸出墩身的连接钢筋(预留连接钢筋)2，其中：预留孔由预留灌浆孔(混凝土壁预留灌浆孔)、进浆口和出浆口组成。
预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法，包括如下步骤：
1)预制桥墩墩身1，预制时在桥墩墩身1内设置连接钢筋2，连接钢筋2预留伸出部(伸出部的长度为钢筋直径的20～30倍)，在连接钢筋2的底部固定(如焊接)一扩大头3(也可为一体结构)；伸出部分的钢筋直径依据设计规范决定，从10～32mm均有可能，且跟桥墩内部所用钢筋直径相同；
2)现场浇筑或工厂预制承台，在承台7浇筑时预埋出浆口预埋橡胶棒4、进浆口预埋橡胶棒5和灌浆孔预埋橡胶棒(预留灌浆孔预埋橡胶棒)6，出浆口预埋橡胶棒4、进浆口预埋橡胶棒5的内端分别与灌浆孔预埋橡胶棒6相接触(出浆口预埋橡胶棒4、进浆口预埋橡胶棒5的内端分别与灌浆孔预埋橡胶棒6垂直)；
3)待混凝土初凝后将出浆口预埋橡胶棒4、进浆口预埋橡胶棒5和灌浆孔预埋橡胶棒6抽出，在承台中形成混凝土孔壁的出浆口8、进浆口9、预留灌浆孔10；出浆口8、进浆口9的内端分别与预留灌浆孔10相连通；
4)将桥墩墩身1吊装至承台7上方，使桥墩墩身伸出的连接钢筋2和扩大头3插入承台的预留灌浆孔10中；
5)由承台的进浆口9注入灌浆料11，不断重复该灌浆过程，直至灌浆充实，完成预制拼装桥墩的连接(将预制的桥墩墩身和承台拼接成为整体)。
本发明的预留灌浆孔10的尺寸为连接钢筋的直径2的2～3倍，目的是使连接钢筋2与预留孔10易于对接。预留孔成型后，需采用化学试剂或清水冲洗孔道内混凝土残渣，在预留孔形成孔壁粗糙的混凝土孔洞后，方可从进浆口9注入灌浆料(专用灌浆料)。出浆口8、进浆口9、预留灌浆孔10形成后，内孔壁表面凹凸不平，专用灌浆料注入后与预留孔壁混凝土直接接触，二者能够有效结合为一体。
本发明在预留不同孔径、不同深度的预留灌浆孔时，仅需更换使用不同直径、长度大小的橡胶棒6即可实现。预留孔洞时所采用的出浆口预埋橡胶棒4、进浆口预埋橡胶棒5和灌浆孔预埋橡胶棒6在承台7混凝土初凝后需要抽出，出浆口预埋橡胶棒4、进浆口预埋橡胶棒5和灌浆孔预埋橡胶棒6可以重复利用。
本发明在扩大头3的高度为5mm～10mm{连接钢筋底部焊接5mm～10mm高度的扩大头(铁块)3}，增强了灌浆材料与连接钢筋的机械咬合力，使连接钢筋不会发生滑移。
所述的预留连接钢筋采用HRB400等级或以上等级钢筋，抗拉强度600MPa以上，断后伸长率0.14以上，且连接钢筋底部焊接5mm～10mm长度的扩大头铁块。
所采用的灌浆料由干物料和水混合而成，水料比为0.3～0.4；干物料由普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石英砂、粉煤灰、外加剂混合而成；外加剂包括减水剂、复合膨胀剂、激发剂，其中各组分重量份为：普通硅酸盐水泥40～50份；硫铝酸盐水泥10-15份；石英砂20～35份；粉煤灰10～15份；减水剂0.1～0.3份；复合膨胀剂1～3份；激发剂0.1～0.2份。在施工时按照0.3～0.4的水料比经现场混合，搅拌均匀后使用。专用灌浆材料基本性能要求：初始流动度≥350；竖向自由膨胀率(3d)为0.1～3.5；抗压强度1d≥45MPa、3d≥60MPa、28d≥80MPa；握裹强度(圆钢)≥5MPa。
所述的普通硅酸盐水泥为42.5/52.5普通硅酸盐水泥，比表面积大于300m2/Kg，80um方孔筛余小于10％；所述的硫铝酸盐水泥比表面积大于350m2/Kg，80um方孔筛余小于10％，初凝时间小于25min，1d抗压强度大于30MPa；所述的石英砂应依据最紧密堆积原则，经筛分再配制形成的14目～48目连续级配的石英砂；所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述的减水剂为聚羧酸醚粉状高效减水剂；所述的复合膨胀剂为混凝土抗渗防裂型膨胀剂AEA、UEA或HEA一种或多种复合而成；所述的激发剂为碳酸锂或氢氧化锂中的一种。
实施例1：
其中，灌浆料(专用灌浆料)的原材料组成如下：
普通硅酸盐水泥：为52.5普通硅酸盐水泥，比表面积大于300m2/Kg，80um方孔筛余小于10％；硫铝酸盐水泥：为42.5硫铝酸盐水泥，比表面积大于350m2/Kg，80um方孔筛余小于10％，初凝时间小于25min，1d抗压强度大于30MPa；石英砂：依据最紧密堆积原则，经筛分再配制形成的14目～48目连续级配的石英砂；粉煤灰：Ⅰ级粉煤灰；减水剂：聚羧酸醚粉状高效减水剂；复合膨胀剂：混凝土抗渗防裂型膨胀剂UEA；激发剂：氢氧化锂。
灌浆料的各成分配比为：52.5普通硅酸盐水泥45份；42.5硫铝酸盐水泥15份；连续级配石英砂30份；Ⅰ级粉煤灰10份；聚羧酸醚粉状高效减水剂0.2份；UEA膨胀剂2份；氢氧化锂0.2份。
在施工时按照0.38的水料比经现场混合，搅拌均匀后使用。
依据GB/T 50448《水泥基灌浆材料应用技术规范》测定方法，测定的专用灌浆材料性能如下：
初始流动度：355；30min：300；
竖向自由膨胀率(3d)：0.15；
抗压强度1d：48MPa；3d：65MPa；28d：90MPa；
握裹强度(圆钢)≥5MPa。
本实施例采用一种适用于桥梁下部预制桥墩的预留灌浆孔连接方式，预留孔为混凝土孔壁，连接钢筋底部焊接扩大头铁块，充分利用专用灌浆材料高早强、微膨胀、与钢筋裹握力强和粘结性能好的特点，有效提高了钢筋与专用灌浆料之间的锚固能力。与常用的灌浆套筒和灌浆金属波纹管等连接方式相比，具有施工精度要求低、连接可靠性强、无套筒锈蚀、无大刚度效应和成本低的特点。此外，该连接方式的专用灌浆料1～3天即可达到70％的强度，且施工所需场地小，有效解决了传统预制拼装技术存在的现场作业时间长，占地面积大的问题。
实施例2：
所采用的灌浆料(专用灌浆料)原材料组成如下：
52.5普通硅酸盐水泥50份；42.5硫铝酸盐水泥10份；连续级配石英砂35份；Ⅰ级粉煤灰15份；聚羧酸醚粉状高效减水剂0.2份；UEA复合膨胀剂3份；氢氧化锂0.2份。
在施工时按照0.35的水料比经现场混合，搅拌均匀后使用。
依据GB/T 50448《水泥基灌浆材料应用技术规范》测定方法，测定的专用灌浆材料性能如下：
初始流动度：350；30min：300；
竖向自由膨胀率(3d)：0.18；
抗压强度1d：46MPa；3d：62MPa；28d：85MPa；
握裹强度(圆钢)≥5MPa。
实施例3：
所采用的灌浆料(专用灌浆料)原材料组成如下：
52.5普通硅酸盐水泥40份；42.5硫铝酸盐水泥15份；连续级配石英砂30份；Ⅰ级粉煤灰15份；聚羧酸醚粉状高效减水剂0.2份；UEA复合膨胀剂2份；氢氧化锂0.1份。
在施工时按照0.4的水料比经现场混合，搅拌均匀后使用。
依据GB/T 50448《水泥基灌浆材料应用技术规范》测定方法，测定的专用灌浆材料性能如下：
初始流动度：360；30min：305；
竖向自由膨胀率(3d)：0.15；
抗压强度1d：45MPa；3d：60MPa；28d：85MPa；
握裹强度(圆钢)≥5MPa。
本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (6)

1.预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法，其特征在于包括如下步骤：
1)预制桥墩墩身(1)，预制时在桥墩墩身(1)内设置连接钢筋(2)，连接钢筋(2)预留伸出部，在连接钢筋(2)的底部固定一扩大头(3)；
2)现场浇筑或工厂预制承台，在承台(7)浇筑时预埋出浆口预埋橡胶棒(4)、进浆口预埋橡胶棒(5)和灌浆孔预埋橡胶棒(6)，出浆口预埋橡胶棒(4)、进浆口预埋橡胶棒(5)的内端分别与灌浆孔预埋橡胶棒(6)相接触；
3)待混凝土初凝后将出浆口预埋橡胶棒(4)、进浆口预埋橡胶棒(5)和灌浆孔预埋橡胶棒(6)抽出，在承台中形成混凝土孔壁的出浆口(8)、进浆口(9)、预留灌浆孔(10)；出浆口(8)、进浆口(9)的内端分别与预留灌浆孔(10)相连通；
4)将桥墩墩身(1)吊装至承台(7)上方，使桥墩墩身伸出的连接钢筋(2)和扩大头(3)插入承台的预留灌浆孔(10)中；
5)由承台的进浆口(9)注入灌浆料(11)，不断重复该灌浆过程，直至灌浆充实，完成预制拼装桥墩的连接。
2.根据权利要求1所述的预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法，其特征在于,预留灌浆孔(10)的尺寸为连接钢筋(2)的直径的2～3倍。
3.根据权利要求1所述的预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法，其特征在于,扩大头(3)的高度为5mm～10mm。
4.根据权利要求1所述的预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法，其特征在于,所采用的灌浆料由干物料和水混合而成，水料比为0.3～0.4；干物料由普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石英砂、粉煤灰、外加剂混合而成；外加剂包括减水剂、复合膨胀剂、激发剂，其中各组分重量份为：普通硅酸盐水泥40～50份；硫铝酸盐水泥10-15份；石英砂20～35份；粉煤灰10～15份；减水剂0.1～0.3份；复合膨胀剂1～3份；激发剂0.1～0.2份。
5.根据权利要求4所述的预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法，其特征在于,灌浆料基本性能要求：初始流动度≥350；3d的竖向自由膨胀率为0.1～3.5；抗压强度1d≥45MPa、3d≥60MPa、28d≥80MPa；圆钢的握裹强度≥5MPa。
6.根据权利要求4所述的预制拼装桥墩的预留灌浆孔连接方法，其特征在于,所述的普通硅酸盐水泥为42.5/52.5普通硅酸盐水泥，比表面积大于300m2/Kg，80um方孔筛余小于10％；所述的硫铝酸盐水泥比表面积大于350m2/Kg，80um方孔筛余小于10％，初凝时间小于25min，1d抗压强度大于30MPa；所述的石英砂应依据最紧密堆积原则，经筛分再配制形成的14目～48目连续级配的石英砂；所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述的减水剂为聚羧酸醚粉状高效减水剂；所述的复合膨胀剂为混凝土抗渗防裂型膨胀剂AEA、UEA或HEA一种或多种复合而成；所述的激发剂为碳酸锂或氢氧化锂中的一种。
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