CN115492004A - 一种后筋法预制装配式薄壁空心墩施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种后筋法预制装配式薄壁空心墩施工方法，将墩柱分为多个预制节段，多个节段又分为Ⅰ型节段和Ⅱ型节段两种类型，其中Ⅰ型节段沿纵向分为两个直板型模块和两个U型模块，Ⅱ型节段沿纵向分为4个L型模块，每个模块的主筋位置设主筋孔道，每个节段的部分模块的箍筋位置设箍筋孔道；Ⅰ型节段和Ⅱ型节段在墩位交错安装，每个节段在安装时箍筋孔道中插入箍筋与预设箍筋通过螺纹套筒连接，上下节段的主筋孔道中插入主筋并通过螺纹套筒连接。本发明大幅降低了每节墩柱的重量，便于运输和安装，且节段间连接牢固，抗剪能力强。
Description
技术领域
本发明属于桥梁施工技术领域，涉及桥梁墩柱的施工，具体涉及一种后筋法装配式预制薄壁空心墩施工方法。
背景技术
墩柱是桥梁结构的承重体系，其施工质量直接影响到桥梁结构的安全性能。传统墩柱多采用现浇施工，效率较低，且受现场的施工环境和养护环境影响，质量不可控因素较多。
随着预制装配技术的发展，装配式墩柱也逐渐应用于桥梁施工中。装配式墩柱可进行工厂化、标准化预制，具有质量可控、施工速度快、不受施工环境影响等优点。
目前预制墩柱都是基于套筒连接技术，即在预制墩柱内预设连接套筒，在承台顶面设置预埋钢筋，预制墩柱在承台上安装时，将承台上的预埋筋插入套筒内，然后对套筒进行压浆，通过压浆保证钢筋与套筒连接。该方法虽然在一定程度上避免了现浇施工的一些缺点，但其自身也存在一些不足：一方面是套筒内压浆的密实度不好控制且缺乏有效检测手段，因此钢筋安装质量不可控；另一方面是套筒材质一般为铸钢，脆性较大，抗震效果不佳，因此在高烈度地震区很难推广；第三，由于钢筋插入对接、压浆需要，及自身力学性能要求，套筒需要有较大的内腔尺寸和厚度，其外径远大于钢筋直径，如果不增加墩柱结构尺寸，套筒就会影响保护层厚度，而为了保证保护层厚度，就势必要增加墩柱结构尺寸，造成预制墩柱成本增加。
鉴于上述问题的存在，目前预制装配式墩柱多为一柱到顶方式，这样又造成预制墩柱体积及重量较大，需要大型设备进行运输、安装，对现场的场地硬化要求高，进而整体推高了施工成本，尤其对于交通条件较差的山区，因为大型构件运输、大型设备进场困难，也因此在限制了预制装配式墩柱在山区桥梁中的应用，目前山区桥梁还没有墩柱预制装配式施工案例。
另外，对于预制薄壁空心墩，由于混凝土浇筑后对内模板的挤压，导致内模脱模困难，增加了墩柱预制的难度。
发明内容
本发明的目的是针对现有预制装配式墩柱存在的上述问题，提供一种后筋法咬合薄壁空心墩施工方法，在保证墩柱施工质量的前提下，降低预制装配式墩柱的施工成本，并促进装配式墩柱施工方法的推广应用。
本发明的技术方案如下：
一种后筋法预制装配式薄壁空心墩施工方法，其特征在于：
(1)墩柱节段设计：将薄壁空心墩分为多个预制节段，多个节段再分为Ⅰ型节段和Ⅱ型节段两种类型，其中Ⅰ型节段沿纵向分为4个模块，包括两个直板型模块和两个U型模块，Ⅱ型节段沿纵向分为4个L型模块；
每个模块两侧端面和上下端面分别设置可相互匹配的榫头或榫槽结构；
(2)墩柱主筋及箍筋布局设计：根据墩柱结构的设计受力能力，进行墩柱的主筋及箍筋布局，并绘出布局图，作为所有预制模块的主筋及箍筋的布设依据；
(3)模块预制：在预制场进行各模块的预制，预制时，在绑扎钢筋骨架时，所有模块的主筋先不安装，在每根主筋的设计位置预留主筋孔道，并且：
对于直板模块，在其每根环向箍筋的两端分别螺接一螺纹套筒，且每个螺纹套筒的二分之一与箍筋螺接，另二分之一预留用于与U型模块的后装箍筋连接；
对于U型模块，其两端的箍筋先不安装，在两端每根箍筋的设计位置预留箍筋通道；
对于L型模块，其一端环向箍筋先不安装，在该端每根箍筋设计位置预留箍筋通道；在另一端的每根环向箍筋朝向模块端面一端螺接一螺纹套筒，且螺纹套筒的二分之一与箍筋螺接，另二分之一预留，用于与另一L型模块的后装箍筋连接；
每个模块的钢筋骨架绑扎完成后，立模、浇筑混凝土，混凝土达到一定强度后，拆模，完成模块预制；
所有模块预制完成后，运至墩柱施工现场等待安装；
(3)承台施工：浇筑承台时，在承台顶面根据墩柱的主筋布局，对应每根主筋位置预埋一螺纹套筒，螺纹套筒顶面与承台顶面齐平；承台顶面设置与墩柱节段底部匹配的榫头或榫槽；
(4)墩柱安装：墩柱节段采用Ⅰ型节段和Ⅱ型节段交错的方式安装；安装第一个节段时，将该节段的4个模块依次吊放到承台上，各模块之间的榫头与榫槽契合，且个模块底部与承台顶面的榫头与榫槽契合；
在每个箍筋孔道内插入箍筋，并将箍筋一端与其相对的螺纹套筒的另二分之一螺接，另一端采用螺母锚固；
在每个主筋孔道中插入一主筋，将主筋下端与承台上预埋的螺纹套筒螺接，主筋上端再螺接一螺纹套筒，且该螺纹套筒的二分之一与主筋螺接；
在箍筋通道和主筋通道内灌浆，完成第一节段墩柱安装；
将与第一节段类型不同的节段的4个模块吊放到第一节段上，调整各模块间及各模块与第一节段间的榫头与榫槽契合，然后按照第一节段的安装方式安装箍筋与主筋；
采用上述方式交错安装后续节段，完成装配式墩柱安装施工。
本方法相比现有预制装配式墩柱，其优点在于：
将墩柱分为多个节段，每个节段又分为多个模块，大幅降低了每节墩柱的重量，便于运输、吊装，有利于在山区及交通不便区域推广应用；
每节墩柱分为多个板单元模块，预制时便于立模和拆模，预制难度大大降低，有利于工厂化快速预制；
节段间主筋采用螺纹套筒连接，受力可靠，上下节段间及每个节段的模块间采用榫卯结构契合也能增加结构抗剪能力，使预制装配式墩柱的抗震效果与现浇墩柱无差别。
附图说明
图1是I型节段的模块分割方式示意图；
图2是II型节段的模块分割方式示意图；
图3是墩柱主筋及环向筋的布设方式示意图；
图4是I型节段的直板模块的平面结构示意图；
图5是I型节段的直板模块的立面图；
图6是I型节段的U型模块的平面图；
图7是I型节段的U型模块的立面图；
图8是II型节段的L型模块的平面图；
图9是螺纹套筒与主筋及环向箍筋的连接结构示意图；
图10是承台的立面结构示意图；
图11是I型节段和II型节段在承台上交错安装的结构示意图；
图12是I型节段的箍筋中插入箍筋方式示意图；
图13是I型节段安装完成后的平面结构示意图；
图14是箍筋孔道中后装箍筋并锚固、灌浆的状态示意图；
图15是图14中箍筋锚固螺母的安装结构细部图；
图16是主筋孔道中插入主筋的状态示意图；
图17是II型节段安装完成后的平面结构示意图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如下：
(1)墩柱节段设计：如图1、图2所示，将薄壁空心墩分为多个预制节段，多个节段再均分为Ⅰ型节段10和Ⅱ型节段20两种类型，其中Ⅰ型节段1沿纵向分为4个模块，包括两个直板型模块101和两个U型模块102，Ⅱ型节段沿纵向分为4个L型模块201；
每个模块两侧端面和上下端面分别设置可相互匹配的榫头1和榫槽2结构；
(2)墩柱主筋及箍筋布局设计：如图3所示，根据墩柱结构的设计受力能力，进行墩柱的主筋3及箍筋4布局，并绘出布局图，作为所有墩柱预制模块的主筋及箍筋的布设依据；
(3)模块预制：如图4到图8所示，在预制场进行各模块的预制，预制时，在绑扎钢筋骨架时，所有模块的主筋先不安装，在每根主筋的设计位置预留主筋孔道5，并且：
对于直板模块101，在其每根环向箍筋4的两端分别螺接一螺纹套筒6，且每个螺纹套筒的二分之一与箍筋螺接，另二分之一预留用于与U型模块的后装箍筋连接；
对于U型模块102，其两端的箍筋先不安装，在其两端每根箍筋的设计位置预留箍筋通道7；
对于L型模块201，其一端环向箍筋先不安装，在该端每根箍筋设计位置预留箍筋通道7；在另一端的每根环向箍筋4朝向模块端面一端螺接一螺纹套筒6，且螺纹套筒的二分之一与箍筋螺接，另二分之一预留，用于与另一L型模块的后装箍筋连接；
上述所有预留主筋孔道5和环向箍筋孔道7均可采用PVC管形成，PVC管与钢筋骨架绑扎固定。
上述螺纹套筒6及其与箍筋4的连接结构如图9所示，其预留端设置为坡口结构，可对后装箍筋插入连接时起导向作用。后述的承台上安装的螺纹套筒及后装主筋上连接的螺纹套筒均设置此坡口结构。
每个模块的钢筋骨架绑扎完成后，立模、浇筑混凝土，混凝土达到一定强度后，拆模，完成模块预制；
所有模块预制完成后，运至墩柱施工现场等待安装。
(3)承台施工：如图10所示，浇筑承台30时，在承台顶面根据墩柱的主筋布局，对应每根主筋位置预埋一螺纹套筒6，螺纹套筒顶面与承台顶面齐平；承台顶面设置与墩柱节段底部匹配的榫头或榫槽；
(4)墩柱安装：如图11所示，墩柱节段采用Ⅰ型节段10和Ⅱ型节段20交替方式安装；图11所示实施例是第一节段安装Ⅰ型节段，第二节段安装Ⅱ型节段，第三节段再安装Ⅰ型节段；也可以第一节安装Ⅱ型节段，第二节安装Ⅰ型节段，如此循环安装。
如图12、13所示，将I型节段10的4个模块依次吊放到承台上，各模块之间的榫头与榫槽契合，且个模块底部与承台顶面的榫头与榫槽契合；
在每个箍筋孔道7内插入环向筋4，并将插入的箍筋一端与其相对的模块上的螺纹套筒6的另二分之一螺接，另一端采用螺母锚固；
如图14、15所示，为便于安装锚固螺母8，每个模块预制时，在所述环向箍筋孔道朝向模块外壁一端周围设一环形槽，用于容纳和安装锚固螺母；在每个节段安装时，一个模块的箍筋孔道7中插入箍筋并与另一模块的螺纹套筒6连接后，张拉箍筋，并在箍筋朝向模块外壁端螺接锚固螺母8，将锚固螺母拧入环形槽中，后期对环形槽口采用混凝土封堵和修补。
如图16所示，在每个主筋孔道5中插入一主筋3，将主筋下端与承台上预埋的螺纹套筒6螺接，主筋上端再螺接一螺纹套筒6，且该螺纹套筒的二分之一与主筋螺接；
在箍筋通道和主筋通道内灌浆，完成第一节段墩柱安装。
灌浆可采用无压力灌浆方式，向孔道内填充自密实无收缩水泥浆。
如图17所示，将II型节段的4个模块吊放到第一节段上，调整各模块间及各模块与第一节段间的榫头与榫槽契合，然后按照第一节段的安装方式安装箍筋与主筋；
采用上述方式轮流安装后续节段，完成装配式墩柱安装施工。
为增加节段间连接的牢固性，每个节段安装时，在其每个模块的4个端面涂抹胶结材料。
本发明具体实施时，每个模块预制时，在钢筋骨架绑扎时，可在钢筋骨架上对称设置2-4根竖向的吊筋，吊筋的设置方式见图4到图8中所示，每根吊筋9上端高于模块的高度；模块转运和安装时，可通过吊筋9连接吊具起吊；墩柱节段安装时，每个模块吊装完成后，将吊筋外露端割除。
Claims (7)
1.一种后筋法预制装配式薄壁空心墩施工方法，其特征在于：
(1)墩柱节段设计：将薄壁空心墩分为多个预制节段，多个节段再分为Ⅰ型节段和Ⅱ型节段两种类型，其中Ⅰ型节段沿纵向分为4个模块，包括两个直板型模块和两个U型模块，Ⅱ型节段沿纵向分为4个L型模块；
每个模块两侧端面和上下端面分别设置可相互匹配的榫头或榫槽结构；
(2)墩柱主筋及箍筋布局设计：根据墩柱结构的设计受力能力，进行墩柱的主筋及箍筋布局，并绘出布局图，作为所有预制模块的主筋及箍筋的布设依据；
(3)模块预制：在预制场进行各模块的预制，预制时，在绑扎钢筋骨架时，所有模块的主筋先不安装，在每根主筋的设计位置预留主筋孔道，并且：
对于直板模块，在其每根环向箍筋的两端分别螺接一螺纹套筒，且每个螺纹套筒的二分之一与箍筋螺接，另二分之一预留用于与U型模块的后装箍筋连接；
对于U型模块，其两端的箍筋先不安装，在两端每根箍筋的设计位置预留箍筋通道；
对于L型模块，其一端环向箍筋先不安装，在该端每根箍筋设计位置预留箍筋通道；在另一端的每根环向箍筋朝向模块端面一端螺接一螺纹套筒，且螺纹套筒的二分之一与箍筋螺接，另二分之一预留，用于与另一L型模块的后装箍筋连接；
每个模块的钢筋骨架绑扎完成后，立模、浇筑混凝土，混凝土达到一定强度后，拆模，完成模块预制；
所有模块预制完成后，运至墩柱施工现场等待安装；
(3)承台施工：浇筑承台时，在承台顶面根据墩柱的主筋布局，对应每根主筋位置预埋一螺纹套筒，螺纹套筒顶面与承台顶面齐平；承台顶面设置与墩柱节段底部匹配的榫头或榫槽；
(4)墩柱安装：墩柱节段采用Ⅰ型节段和Ⅱ型节段交错的方式安装；安装第一个节段时，将该节段的4个模块依次吊放到承台上，各模块之间的榫头与榫槽契合，且个模块底部与承台顶面的榫头与榫槽契合；
在每个箍筋孔道内插入箍筋，并将箍筋一端与其相对的螺纹套筒的另二分之一螺接，另一端采用螺母锚固；
在每个主筋孔道中插入一主筋，将主筋下端与承台上预埋的螺纹套筒螺接，主筋上端再螺接一螺纹套筒，且该螺纹套筒的二分之一与主筋螺接；
在箍筋通道和主筋通道内灌浆，完成第一节段墩柱安装；
将与第一节段类型不同的节段的4个模块吊放到第一节段上，调整各模块间及各模块与第一节段间的榫头与榫槽契合，然后按照第一节段的安装方式安装箍筋与主筋；
采用上述方式交错安装后续节段，完成装配式墩柱安装施工。
2.根据权利要求1所述的后筋法预制装配式薄壁空心墩施工方法，其特征在于：每个模块预制时，在钢筋骨架绑扎时，在钢筋骨架上对称设置2-4根竖向的吊筋，每根吊筋上端高于模块的高度；模块转运和安装时，通过吊筋连接吊具起吊；每个模块安装完成后，将吊筋外露端割除。
3.根据权利要求1所述的后筋法预制装配式薄壁空心墩施工方法，其特征在于：每个模块预制时，在所述环向箍筋孔道朝向模块外壁一端周围设一环形槽，用于容纳和安装锚固螺母；在每个节段安装时，一个模块的箍筋孔道中插入箍筋并与另一模块的螺纹套筒连接后，张拉箍筋，并在箍筋朝向模块外壁端螺接锚固螺母，将锚固螺母拧入环形槽中，后期对环形槽口采用混凝土封堵和修补。
4.根据权利要求1所述的后筋法预制装配式薄壁空心墩施工方法，其特征在于：绑扎每个模块的钢筋骨架时，所有预留主筋孔道和环向箍筋孔道均采用PVC管形成。
5.根据权利要求1所述的后筋法预制装配式薄壁空心墩施工方法，其特征在于：对主筋孔道和箍筋孔道灌浆，采用无压力灌浆方式向孔道内填充自密实无收缩水泥浆。
6.根据权利要求1所述的后筋法预制装配式薄壁空心墩施工方法，其特征在于：所有螺纹套筒的端口均采用坡口结构，便于模块安装时与其他模块的主筋或箍筋对接。
7.根据权利要求1所述的后筋法预制装配式薄壁空心墩施工方法，其特征在于：每个节段安装时，在其每个模块的4个端面涂抹胶结材料。
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