预制立柱横向支模竖向浇筑施工技术

李申杰

1. 上海建工四建集团有限公司 上海 201103；

2. 上海建筑改建与持续利用工程技术研究中心 上海 201103

1 工程概况

上海嘉闵高架路（G2～S6段）及地面道路新建工程采用高架桥梁及地面道路敷设形式，其中的JMB2-4标位于嘉定南翔现状沪宜公路（火车站路—真南路），包括主线高架、上下匝道及地面道路，全长1.67 km。本工程采用“桥梁预制拼装”施工工艺，除桩基、承台外，立柱、盖梁、带防撞护栏小箱梁等均为工厂预制、现场拼装。

本工程预制立柱采用直立柱，立柱断面为矩形加线倒角，中墩采用双柱式，边墩单柱式，标准立柱截面尺寸2.0 m×1.5 m，高8.8～13.8 m，混凝土等级为C40，立柱采用灌浆套筒连接接头，柱底设套筒连接承台预留插筋（图1），柱顶预留插筋连接盖梁底套筒，预制立柱钢筋笼及套装的安装精度严格控制在2 mm范围之内。

由于预制拼装工艺对立柱构件精度的要求较严格，同时为达到工厂高效预制的目标，我们研究开发了一种横向支模竖向浇筑的立柱预制方法。

2 预制立柱制作施工工艺

2.1 工艺简述

横向支模竖向浇筑的立柱预制方法，包括钢筋绑扎、模板安装、模板翻转、混凝土浇筑，以及构件养护等步骤。钢筋绑扎过程中使用自动化数控设备进行钢筋的弯剪加工，之后在带精确定位机构的胎架上进行钢筋绑扎。钢筋笼成型后移至操作平台上完成横向支模，支模完成后移动至翻转台座，在起重设备的牵引下完成竖向翻转。混凝土浇筑和构件养护均在浇筑台座上竖向完成。该方法可以实现预制立柱横向支模到竖向浇筑的工况转换，从而缩短施工周期，提升施工质量和安全性。

图1 标准立柱纵断面示意

2.2 工艺流程

立柱模板加工→模板进场验收→模板拼装、钢筋笼胎架绑扎→钢筋笼横向支模→立柱翻转台翻转→立柱台座浇筑→立柱拆模养护

2.3 钢筋加工

预制立柱的钢筋包含主筋及箍筋，本工程采用φ40 mm主筋及φ12 mm箍筋。钢筋加工车间内储存的钢筋安放于专门设计的堆放架上，有利于不同直径、不同长度钢筋的分开放置。对于钢筋加工机械的选择，主要针对钢筋的剪切及弯曲，需要满足精度及效率的要求；针对预制立柱构件2 mm的精度要求，钢筋的切断测量误差需要控制在1 mm以内，单台机日加工量100 t以上，因此我们采用了自动化高精度数控加工设备。

钢筋加工除了剪切和弯曲，另一项重要的加工就是连接，当达到Ⅰ级钢筋接头时，构件中纵向受力钢筋的接头百分率可不受限制，可大幅降低钢筋损耗、方便施工。因此我们采用镦粗直螺纹的机械连接工艺，对接头的质量重点控制。

2.4 钢筋笼胎架绑扎

为了保证钢筋笼制作允许偏差2 mm的要求以及制作效率，预制立柱钢筋笼加工采用钢筋模块化精加工的理念，立柱钢筋笼于专用胎架上制作加工成型，胎架由底座、支架、挂片及定位板组成。其中支架包括伸出钢筋端定位板支架、中间主筋挂片架立支架、套筒端定位板支架。挂片包括上下缘主筋挂片、左右缘主筋挂片、下缘箍筋挂片及手持式箍筋卡尺。为保证钢筋笼支撑稳定以及主要受力钢筋不变形，在胎架端头增加了定位钢板，该钢板采用车床精加工成型，精度可控制在1 mm以内。

胎架上钢筋笼的绑扎按照以下步骤进行：安装套筒→上排主筋→箍筋→侧面及底部主筋→竖向拉钩→横向拉钩→预埋件及辅助装置。为了使操作工人能够快速地掌握具体施工步骤，我们制订了立柱钢筋笼绑扎的作业指导书，使工人可以按部就班地操作，消除了施工过程的随意性，也大幅提高了工作效率。

2.5 钢筋笼横向支模

由于立柱钢筋笼在工厂内制作方式的改变，将以往在现场竖向绑扎钢筋笼的方式改为工厂内胎架上横向绑扎钢筋笼的方式。为了避免钢筋笼在工厂内多次翻转及更好地控制钢筋笼变形，我们创新采用了立柱钢筋笼横向入模的方法，有效地解决了上述问题，同时又避免了模板安装时高空作业的安全风险。

因此本工程设计的预制立柱模板系统与常规现浇立柱模板有所不同，其刚度更大，精度更高，既能够采用横向支模的方法安装模板，又能够满足模板带钢筋笼一起翻转的要求。其构造主要由侧模、底模、底架、吊架、台车、翻转架及操作平台等组成。

立柱横向支模按照以下步骤进行：安装轨道、台车及翻转架→底面模板→侧面模板→钢筋笼入模→顶面模板合模→安装辅助装置。为了使操作工人能够快速掌握具体施工步骤，我们同样制订了立柱模板安装的作业指导书，使工人可以按部就班地操作，消除了施工过程的随意性，也大幅提高了工作效率。

2.6 立柱翻转台翻转

为了保证预制立柱构件外观的美观一致，立柱混凝土浇筑仍采用竖向浇筑的方法，因此需要预制立柱横向支模到竖向浇筑的工况转换，我们设计了专用翻转台实现翻转，大刚度钢模板带钢筋笼一起进行翻转，可以取消钢筋笼单独翻转所需的加固措施，施工方便快捷。立柱模板合模后与翻转台进行销轴连接，通过起重设备的牵引完成横向至竖向的翻转，翻转到位后松开销轴移至浇筑台座。

2.7 立柱台座浇筑

混凝土的浇筑在台座上竖向完成，立柱模板从翻转台移至浇筑台座，与场地上的固定台座可靠连接，然后在立柱模板顶部安装操作平台（图2）。操作人员均在平台上浇筑立柱混凝土，人员上下采用登高车，混凝土采用泵车浇筑。

图2 预制立柱台座及操作平台示意

2.8 立柱拆模及养护

立柱的拆模，先整体拆除顶部操作平台，模板采用分块拆除，拆模后进行养护，可采用喷淋洒水养护、塑料薄膜包裹及涂抹养护剂等方式。

3 结语

随着城市桥梁装配式施工工艺的推广普及，大量预制构件的出现使桥梁施工逐渐走向工厂化、标准化、模块化、规模化[1-4]。对于预制立柱的工厂生产，采用横向支模竖向浇筑的创新施工工艺，不仅大大提高了预制立柱的施工效率，也提高了施工精度和质量，降低了安全风险，对预制立柱的工厂化集中生产管理有一定的借鉴作用，对推进城市高架桥梁的建筑工业化有很好的推广应用价值。