本發明涉及橋梁結構建筑技術領域，尤其涉及一種通長集束鋼筋連接式節段預制拼裝橋墩及施工方法。
背景技術：
隨著橋梁智能和綠色建造理念的深入，節段預制拼裝式橋墩具有對周圍環境干擾小、施工快速、預制節段質量高等優點，在橋梁建設領域應用逐漸廣泛。
節段預制拼裝式橋墩常用鋼筋套筒灌漿連接技術，該連接需要在預制節段內預埋灌漿套筒和預留鋼筋接頭，對安裝精度和施工要求高。對每個鋼筋設置接頭，當采用多節段拼裝時，接頭多、成本高、實施難度大。另一種節段預制拼裝式橋墩常用連接技術為預應力束連接，在節段內預留通孔，穿入預應力鋼絞線形成節段間連接，該連接需對預應力進行張拉，預應力存在損失和失效風險、成本高，不適宜用高震區，同樣存在不足。針對現有連接技術的缺點，研發一種采用通長集束鋼筋連接式節段預制拼裝橋墩及其施工方法是個亟待解決的問題。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明旨在提出一種通長集束鋼筋連接式節段預制拼裝橋墩及其施工方法，該橋墩連接構造避免設置過多的鋼筋連接接頭，不設置預應力避免了預應力損失和失效風險，具有鋼筋接頭少、斷面預留孔道少、施工容許誤差大、成本低速度快等優點。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：
一種采用通長集束鋼筋連接式節段預制拼裝橋墩，截面采用實心或者空心，包括在施工現場澆筑的基礎、在預制廠生產的預制頂帽節段和多個預制墩身節段，在所述基礎、預制墩身節段和預制頂帽節段內均設置有多個預留孔道，所述基礎、多個預制墩身節段、預制頂帽節段通過接縫粘接材料依次拼接，所述基礎、多個預制墩身節段和預制頂帽節段上的預留孔道一一對應設置，每一對應設置的所述預留孔道內分別貫穿設置有集束鋼筋，再對預留孔道內澆筑或灌注后灌注漿料。
進一步的，為防止接縫粘接材料進入預留孔道之中，在基礎與預制墩身節段的相鄰端面、預制墩身節段間的相鄰端面、預制墩身節段與預制頂帽節段的相鄰端面的預留孔道四周均設置有孔道密封圈，孔道密封圈可采用橡膠墊，大小和形狀同預留孔道匹配。
進一步的，所述集束鋼筋是由多個主筋和箍筋組成的鋼筋籠，所述鋼筋籠為圓形或者矩形，與預留孔道形狀一致，通過箍筋固定多根主筋，主筋直徑一般可采用16～40mm，主筋根數應在2個及以上，在多個預制墩身節段和預制頂帽節段的非預留孔位置，布置小直徑的節段內分布鋼筋，分布鋼筋布置在各節段內部，不通過拼接縫，滿足各節段非接縫位置的受力需要。
進一步的，在所述預制墩身節段和預制頂帽節段的相鄰端面以及預制墩身節段間的相鄰端面上均設有剪力鍵，所述基礎和預制墩身節段間采用高強砂漿或超高性能混凝土連接，多個預制墩身節段間、預制墩身節段和預制頂帽節段之間采用環氧樹脂膠連接。
進一步的，所述后灌注漿料指澆筑或灌注至基礎、多個預制墩身節段、預制頂帽節段的預留孔道內部的漿料，采用高強壓漿料、超高性能混凝土或自密實補償收縮混凝土等。
進一步的，所述預留孔道采用金屬波紋管或者采用鑿毛和約束環形式成孔。
進一步的，所述鑿毛即將預留孔道四周鑿出粗糙面，在孔道四周外表面沿整個高度方向布設螺旋筋形狀約束環。
一種采用上述通長集束鋼筋連接式節段預制拼裝橋墩的施工方法，其過程如下：
步驟一：在現場現澆施工基礎，在預制廠預制多個預制墩身節段和預制頂帽節段，在基礎、多個預制墩身節段、預制頂帽節段上預留孔道，同時，加工所需的集束鋼筋。
步驟二：通過運輸設備將預制墩身節段、預制頂帽節段、集束鋼筋從預制廠內運輸至橋位處；將預制墩身節段預留孔道與基礎間的預留孔道一一對應，涂抹粘接材料，安裝預制墩身節段；依次按同樣方式安裝多個預制墩身節段和預制頂帽節段，完成基礎、多個預制墩身節段、預制頂帽節段的拼裝。
步驟三：逐根吊裝集束鋼筋，自預制頂帽節段頂部，自上而下穿入預制頂帽節段、預制墩身節段、基礎的預留孔道中，因集束鋼筋本身具有一定剛度，便于吊裝安裝。當墩高較矮時，整個集束鋼筋的豎向鋼筋采用整根鋼筋無需接長，穿入完成后在墩頂處臨時固定；當墩高較高時，可對集束鋼筋進行逐根接長，鋼筋接長可采用機械連接或焊接，即在第一段集束鋼筋穿入后臨時固定在墩頂，然后和第二段集束鋼筋進行接長，接長完成后再將整個鋼筋下穿至設計位置。
步驟四：將后灌注漿料澆筑或灌注至預留孔道中，養護，切割掉所有結構外露部分壓漿管。
步驟五：養護后灌注漿料，達到強度后形成整體結構，完成采用通長集束鋼筋連接式節段預制拼裝橋墩的施工。
進一步的，后灌注漿料可采用三種方式進行澆筑或灌注，并可根據實際施工條件靈活選擇不同的材料和方案:
a.在基礎底部對應預留孔道位置預留壓漿孔，通過該預留壓漿孔自下而上將漿體灌注入整個預留孔道，當漿體從頂部流出時灌漿完成，漿體可采用高強壓漿料。
b.在基礎底部對應預留孔道位置預留壓漿孔，通過該預留壓漿孔自下而上將漿體灌注入基礎內的預留孔道，灌漿料可采用超高性能混凝土，超高性能混凝土利用其自身較強的握裹力，減少基礎預留孔道長度及增強錨固安全性；同基礎1處預留壓漿孔設置方法類似,在橋墩底節段對應預留孔道中預留第二排壓漿孔，通過該預留壓漿孔自下而上將漿體灌注入其余預留孔道，即進行二次灌漿，二次灌漿也可起到對第一次灌漿進行加強的效果，增強其密實性，當二次灌漿漿體從墩頂預留孔道流出時灌漿完成，漿體可采用高強壓漿料，以節約成本。
c.在預制頂帽節段頂部，采用澆筑的方式，自上而下澆筑混凝土，其中，混凝土可采用自密實補償收縮混凝土，實現自密實和免振搗，施工簡便。
進一步的，在步驟二中，預制墩身節段與基礎、預制墩身節段間、預制墩身節段與預制頂帽節段的拼裝方式具體如下：
在基礎頂面鋪設接縫粘接材料，接縫粘接材料采用高強砂漿或超高性能混凝土，厚度一般為2～3cm，便于基礎與預制墩身節段非匹配制造構件之間的連接，且起到調整平整度的作用；在基礎與預制墩身節段的相鄰端面的預留孔道四周安裝孔道密封圈，吊裝預制墩身底節段就位，采用座漿法實現基礎和預制墩身底節段的連接；
在預制墩身下節段頂面鋪設粘接材料，粘接材料采用環氧樹脂膠，厚度一般為2～3mm，環氧樹脂膠將節段間連接成整體，且起到防水、密封等作用，增加接縫間的耐久性。在預制墩身節段間的相鄰端面的預留孔道四周安裝孔道密封圈，依次安裝多個墩身節段，預壓環氧樹脂膠，實現多個預制墩身節段間的連接；
在預制墩身頂面鋪設粘接材料，粘接材料采用環氧樹脂膠，厚度一般為2～3mm，環氧樹脂膠將節段間連接成整體，且起到防水、密封等作用，增加接縫間的耐久性。在預制墩身節段與預制頂帽節段的相鄰端面的預留孔道四周安裝孔道密封圈，安裝預制頂帽節段，預壓環氧樹脂膠，實現預制頂帽節段和預制墩身節段間的連接。
相對于現有技術，本發明所述的通長集束鋼筋連接式節段預制拼裝橋墩及施工方法具有以下優勢：
(1)采用基礎、多個預制墩柱節段、預制頂帽節段間通過設置通長鋼筋，避免了每個節段間設置鋼筋接頭，連接可靠、施工方便，適宜于墩高高、大尺寸橋墩；同時節段間接縫采用環氧樹脂膠或者超高性能混凝土連接，提高節段間的耐久性。
(2)連接鋼筋采用集束鋼筋，由多個主筋和箍筋組成鋼筋籠，單個集束鋼筋含筋率較高，可在全斷面總鋼筋配筋率不降低的情況下能顯著減小斷面上預留孔道數量，施工更加便利；特別的，當橋墩為空心墩時，同一集束鋼筋可實現墩壁內、外側鋼筋同時連接，避免各自連接的施工對位不便；同時當橋墩較高時，鋼筋籠可采用接長，再下放至預留孔道內，適應于高墩結構。
(3)鋼筋連接采用先預留孔道再穿入鋼筋的形式，可靈活設置預留孔道的大小，對鋼筋穿入施工容差大，便于現場施工和精度控制。
(4)施工時先拼裝預制混凝土節段，再施工連接鋼筋，拼裝預制混凝土節段時無需對鋼筋接頭進行對位，僅保證預留孔道一一對應，拼裝速度快、便于節段對位。
(5)通過在基礎、預制頂帽節段內設置預留孔道，穿入集束鋼筋，再通過后灌注漿料對鋼筋進行錨固，實現基礎、頂帽與墩柱的連接，整體結構連接牢靠。
(6)施工時，預留孔道灌漿或澆筑混凝土，材料可采用高強灌漿料、超高性能混凝土、自密實補償收縮混凝土等，可采用自下而上灌漿、或自上而下澆筑等不同方式，施工方法靈活，可根據現場情況靈活選擇。
附圖說明
構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1是本發明的拼裝式橋墩結構示意圖；
圖2是本發明中預留孔道為圓形時拼裝式橋墩橫斷面圖；
圖3是本發明中預留孔道為矩形時拼裝式橋墩橫斷面圖；
圖4是本發明中預留孔道為圓形時拼裝式橋墩集束鋼筋示意圖，其中a是預留孔道為圓形時拼裝式橋墩集束鋼筋的橫截面示意圖；
圖5是本發明中預留孔道為矩形時拼裝式橋墩集束鋼筋示意圖，其中b是預留孔道為矩形時拼裝式橋墩集束鋼筋的橫截面示意圖；
圖6是本發明拼裝式橋墩拼裝和后灌漿示意圖。
附圖標記說明：
1、基礎；2、預制墩身節段；3、預制頂帽節段；4、預留孔道；5、接縫粘接材料；6、集束鋼筋；7、節段內分布鋼筋；8、后灌注漿料；9、預留灌漿孔；10、孔道密封圈；
41金屬波紋管；42約束環；
61主筋；62箍筋；63鋼筋接長；
81高強壓漿料；82超高性能混凝土；83自密實補償收縮混凝土。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
如圖1所示，一種通長集束鋼筋連接式節段預制拼裝橋墩，截面采用實心或者空心，包括在施工現場澆筑的承臺基礎1、在預制廠生產的預制頂帽節段3和多個預制墩身節段2，在所述基礎1、預制墩身節段2和預制頂帽節段3內均設置有多個預留孔道4，所述基礎1、多個預制墩身節段2、預制頂帽節段3依次拼接,并在拼接處涂抹接縫粘結材料5，所述基礎1、預制墩身節段2和預制頂帽節段3上的預留孔道4平面位置一一對應，每一對應設置的所述預留孔道4內分別貫穿設置有集束鋼筋6，再對預留孔道4內澆筑或灌注后灌注漿料8。
在預制墩身節段2和預制頂帽節段3的相鄰端面以及預制墩身節段3間的相鄰端面上均設有剪力鍵，剪力鍵采用常規的混凝土凹凸剪力鍵。基礎1、多個預制墩身節段2和預制頂帽節段3按順序依次拼裝，通過在下節段上涂抹接縫粘接材料5，再拼裝上節段，待接縫粘接材料5養護完成后，實現上、下節段的可靠連接。基礎1和預制墩身節段2間采用高強砂漿或超高性能混凝土連接，厚度一般為2～3cm，便于基礎與預制墩身節段2非匹配制造構件之間的連接，且起到調整平整度的作用；多個預制墩身節段2間、預制墩身節段2和預制頂帽節段3之間采用環氧樹脂膠連接，厚度一般為2～3mm，環氧樹脂膠將節段間連接成整體，且起到防水、密封等作用，增加接縫間的耐久性。
當后一預制節段拼接前，需要在前一預制節段表面鋪設接縫粘接材料5，為防止接縫粘接材料5進入預留孔道4之中，在基礎1與預制墩身節段2的相鄰端面、預制墩身節段2間的相鄰端面、預制墩身節段2與預制頂帽節段3的相鄰端面的預留孔道4四周均設置有孔道密封圈10，孔道密封圈10可采用橡膠墊，大小和形狀同預留孔道4匹配，有效隔斷接縫粘接材料5進入預留孔道4之中，保證后灌漿效果。
如圖2所示，在基礎1、多個預制墩身節段2和預制頂帽節段3均設置有預留孔道4，預留孔道4平面位置應一一對應，預留孔道4采用特種金屬波紋管41或者采用鑿毛和約束環42形式成孔。鑿毛即將預留孔道四周鑿出粗糙面，約束環采用在孔道四周沿整個孔道高度方向布設螺旋筋的形式，增強套箍作用，當孔道內部鋼筋受力時，約束環螺旋筋對整個預留孔道形成約束套箍作用，有利于后灌漿料與預制節段間的結合。預留孔道4形狀為圓形或矩形。
如圖3所示，在預留孔道4中穿入集束鋼筋6，集束鋼筋6是由多個主筋61和箍筋62組成的鋼筋籠，所述鋼筋籠為圓形或者矩形，與預留孔道4形狀一致。通過箍筋62固定多根主筋61，主筋61直徑一般可采用16～40mm，主筋61根數應在2個及以上，通過集束布置在保證斷面配筋率情況下，減少斷面預留孔道和集束鋼筋籠的個數。特別的，當墩柱采用空心墩時，采用矩形鋼筋籠可同時實現空心墩壁外側、內側鋼筋的連接，避免各自連接的施工對位不便。單個集束鋼筋含筋率較高，可在全斷面總鋼筋配筋率不降低的情況下能顯著減小斷面上預留孔道數量,施工更加便利。集束鋼筋6外輪廓要較預留孔道4每側小3cm左右，預留一定的施工誤差，便于集束鋼筋順利穿入。同時，在多個預制墩身節段2和預制頂帽節段3的非預留孔位置，布置小直徑的節段內分布鋼筋7，分布鋼筋7布置在各節段內部，不通過拼接縫，滿足各節段非接縫位置的受力需要。
集束鋼筋6采用吊裝方式，自上而下穿入預留孔道4中，因集束鋼筋本身具有一定剛度，便于吊裝安裝。當墩高較矮時，整個集束鋼筋6的豎向鋼筋采用整根鋼筋無需接長，當墩高較高時，需要將集束鋼筋6臨時固定在墩頂，對其進行接長，接長后再逐步下穿至設計位置。
集束鋼筋6安裝完成后，將后灌注漿料8澆筑或灌注至預留孔道4中，養護，實現整個預制橋墩拼裝施工，形成整體結構。后灌注漿料根據預留孔道大小、長度可采用高強壓漿料81、超高性能混凝土82、自密實補償收縮混凝土83等，灌注方式分為自下而上壓注或者自上而下澆筑。
一種采用上述通長集束鋼筋連接式節段預制拼裝橋墩的施工方法，其過程如下：
步驟一：在現場現澆施工基礎1，在預制廠預制多個預制墩身節段2和預制頂帽節段3，在基礎1、多個預制墩身節段2、預制頂帽節段3上預留孔道4，預留孔道4平面位置應一一對應，預留孔道4采用特種金屬波紋管41或者鑿毛加約束環形式42成孔，鑿毛即將預留孔道四周鑿出粗糙面，約束環采用在孔道四周沿整個孔道高度方向布設螺旋筋的形式，增強套箍作用，當孔道內部鋼筋受力時，約束環螺旋筋對整個預留孔道形成約束套箍作用，有利于后灌漿料與預制節段間的結合，預留孔道4形狀為圓形或矩形；同時，加工所需的集束鋼筋6。
步驟二：通過運輸設備將預制墩身節段2、預制頂帽節段3、集束鋼筋6等從預制廠內運輸至橋位處；將預制墩身節段預留孔道與基礎間預留孔道一一對應，涂抹粘接材料，安裝預制墩身節段；依次按同樣方式安裝多個預制墩身節段2和預制頂帽節段3，完成基礎1、多個預制墩身節段2、預制頂帽節段3的拼裝。
預制墩身節段與基礎、預制墩身節段間、預制墩身節段與預制頂帽節段的拼裝方式具體如下：
在基礎1頂面鋪設接縫粘接材料5，接縫粘接材料5可采用高強砂漿或超高性能混凝土，厚度一般為2～3cm，便于基礎1與預制墩身節段2非匹配制造構件之間的連接，且起到調整平整度的作用；在基礎1與預制墩身節段2的相鄰端面的預留孔道四周安裝孔道密封圈10，吊裝預制墩身底節段就位，采用座漿法實現基礎1和預制墩身底節段2的連接；
在預制墩身下節段頂面鋪設接縫粘接材料5，接縫粘接材料5采用環氧樹脂膠，厚度一般為2～3mm，環氧樹脂膠將節段間連接成整體，且起到防水、密封等作用，增加接縫間的耐久性。在預制墩身節段2間的相鄰端面的預留孔道四周安裝孔道密封圈10，依次安裝多個墩身節段，預壓環氧樹脂膠，實現多個預制墩身節段2間的連接；
在預制墩身頂面鋪設粘接材料5，粘接材料5采用環氧樹脂膠，厚度一般為2～3mm，環氧樹脂膠將節段間連接成整體，且起到防水、密封等作用，增加接縫間的耐久性。在預制墩身節段2與預制頂帽節段3的相鄰端面的預留孔道四周安裝孔道密封圈10，安裝預制頂帽節段3，預壓環氧樹脂膠，實現預制頂帽節段3和預制墩身節段2間的連接。
步驟三：逐根吊裝集束鋼筋6，自預制頂帽節段3頂部，自上而下穿入預制頂帽節段3、預制墩身節段2、基礎1的預留孔道4中，因集束鋼筋本身具有一定剛度，便于吊裝安裝。當墩高較矮時，整個集束鋼筋6的豎向鋼筋采用整根鋼筋無需接長，穿入完成后在墩頂處臨時固定；當墩高較高時，可對集束鋼筋6進行逐根接長，鋼筋接長63可采用機械連接或焊接，即在第一段集束鋼筋穿入后臨時固定在墩頂，然后和第二段集束鋼筋進行接長，接長完成后再將整個鋼筋下穿至設計位置。
步驟四：將后灌注漿料8澆筑或灌注至預留孔道4中，養護，切割掉所有結構外露部分壓漿管。
如圖4所示，后灌注漿料8可采用三種方式進行澆筑或灌注，并可根據實際施工條件靈活選擇不同的材料和方案:
a.在基礎1底部對應預留孔道4位置預留壓漿孔9，通過該預留壓漿孔9自下而上將漿體灌注入整個預留孔道4，當漿體從頂部流出時灌漿完成，漿體可采用高強壓漿料81。
b.在基礎1底部對應預留孔道位置預留壓漿孔9，通過該預留壓漿孔9自下而上將漿體灌注入基礎內的預留孔道，灌漿料可采用超高性能混凝土82，超高性能混凝土利用其自身較強的握裹力，減少基礎預留孔道長度及增強錨固安全性；同基礎1處預留壓漿孔9設置方法類似，在橋墩底節段對應預留孔道中預留第二個排壓漿孔9，通過該預留壓漿孔9自下而上將漿體灌注入其余預留孔道4，即進行二次灌漿，二次灌漿也可起到對第一次灌漿進行加強的效果，增強其密實性，當二次灌漿漿體從墩頂預留孔道流出時灌漿完成，二次灌漿漿體可采用高強壓漿料81，以節約成本。
c.在預制頂帽節段3頂部，采用澆筑的方式，自上而下澆筑混凝土，其中，混凝土可采用自密實補償收縮混凝土83，實現自密實和免振搗，施工簡便。
步驟五：養護后灌注漿料，達到強度后形成整體結構，完成采用通長集束鋼筋連接式節段預制拼裝橋墩的施工。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。