装配式结构的应用探讨

2018-05-04尼景升

城市道桥与防洪 2018年4期

尼景升

（河南省漯河市市政工程设计院，河南漯河 462001）

0 引言

随着社会经济的快速发展，环保问题、快速建造问题、节约人工问题及标准化等问题逐步受到工程建设者的重视。因此，组装式结构在最近几年得到了广泛的研究和发展，并且得到了较多应用。同时，这也是践行绿色交通，树立创新、协调、绿色、开放、共享五大发展理念，落实“四个交通”发展要求，促进公路发展转型升级的重要体现。因此，桥梁工程领域对公路桥涵工程的预制化、标准化、工业化、产业化提出了更多、更高要求，公路工业化已经成为公路建设发展的方向与标准[1]。

基于绿色公路标准化、工业化建造需要，近几年，部分省份已率先走在了发展的前沿，如：安徽省、上海市、河南省等，这些省份在工程设计中结合项目特点，先后在“体系与结构创新、构件标准化设计、工艺研究与流程再造、标准体系建立、信息管理与技术综合”等方面，形成系列关键技术，依托自身技术优势，成功研发、设计和应用多种在结构上具有明显创新和突破、并经过工程应用的系列标准化技术，实现了集约、高效、安全、环保、经济的目标，综合效益显著，符合当前国家对推行绿色公路、发展四个交通的政策要求，引领当下绿色公路发展新变革、新方向[2]。以下将对桥梁上装配式技术的发展与应用进行阐述。

1 装配式混凝土通道技术

行业传统：公路通道结构单一、施工工法单一，存在结构承载力差、现浇工序冗杂、工期长、质量控制难、施工环境粗放、与路基施工干扰等诟病，经济性差。

技术特点：采用一种预制装配式钢筋混凝土通道设计与施工技术，将通道设计成预制拼装构件，型号通用多样，采用集中预制、现场装配施工，代替传统现浇公路通道。

技术优势：标准化、工厂化、机械化，缩短工期，降低造价。

技术成果：装配式混凝土通道系国内首次提出并进行系统技术研究，作为一种持续改进的创新型标准化结构，适应了绿色公路的标准化、工厂化发展方向，追求高效率、高质量、高效益建设目标，设计和施工技术成熟，产品的标准化和工业化程度较高，近五年连续规模化应用于徐州至明光、安徽北沿江等国内11个公路项目中，通道总长度9.7万m，节约投资8 424万元，直接成本较传统现浇结构降低10%～16%，施工文明化和标准化程度明显提高，保护环境、节约资源，综合效益显著，已经成为绿色公路技术的典型示范[3-5]。装配式通道技术见图1，应用见表1。

2 公路高强预制墩技术

行业传统：多采用现浇工艺，现场工序多、工期长、施工环境粗放、受自然环境影响大、施工质量控制难，经济性较差。

图1 装配式通道技术

表1 装配式通道工程应用经济效益统计

技术特点：充分发挥高强预制墩的快速化、通用性和经济性优势，广泛应用于桥涵工程、抢险救灾、工程辅助设施等领域。

技术优势：预制墩构件采用节段化、工厂化，质量系统易控，便于运输和安装，工序简单，受力可靠，节能环保，降低造价[5]。

技术成果：采用高强混凝土与离心法工艺，工厂流水化、标准化、机械化作业，产品质量安全可靠，通过规模化应用比传统现浇墩节约造价20%以上，节约工期1/3以上，施工质量系统易控。对预制墩接头设计与施工技术、预制墩施工质量控制标准研究取得积极成果。公路预制墩应用见图2。

图2 公路高强预制墩应用

3 小型构件工厂化与标准化技术

行业传统：应用规模大，缺乏统一、规范的标准体系。多采用现浇施工，工期长、施工环境粗放、质量参差不一，后期破损严重，养护费用高。

技术特点：将小型预制构件工厂化施工，采用较先进的工厂化预制工艺，最大限度的程序化流水作业，使小型预制构件施工达到工期、质量、经济等多方面的优化目标。

技术优势：标准化、工厂化、产品化，提高质量，降低造价。

技术成果：依托徐州至明光、安徽省北沿江、济南至祁门、滁州至淮南高速等多个项目，实现了小型构件的标准化设计、工厂化预制、机械化施工。小型构件品种有：新泽西护栏、路基排水沟板、锥坡实心六棱块、拱形骨架护坡预制块、六棱空心植草砖、边沟盖板、边沟台帽、路缘石、路边石等。小型构件工厂化技术应用见图3。

图3 小型构件工厂化技术图例

4 钢板组合梁桥技术与应用

行业传统：对于中小跨径桥梁，多采用组合箱梁、T梁结构，对砂石材料等不可再生资源消耗大，不利于节能环保[6]。

技术特点：组合结构桥梁中，钢主梁与桥面板均采用工厂化预制、标准化施工，可充分发挥两种材料的使用性能，与混凝土梁桥相比，自重轻，大幅降低基础造价。

技术优势：工厂化，标准化，节能环保，降低造价。

技术成果：钢板组合结构由于多项新技术的应用，得到了良好的机能和耐久性，快速施工缩短了投资回报期，多样化结构适应了不同桥位不同跨度桥梁建设的需求和景观要求，简化的结构减少了桥梁施工和维修管理工作量。目前钢板组合梁在30～45 m的普通中小跨径桥梁中极具竞争优势，用以代替传统的小箱梁、T梁，大大降低砂石等不可再生资源消耗，体现标准化、工厂化、集约化，当前公路桥梁建设需求庞大。中小跨径钢板组合梁技术应用见图4。

图4 中小跨径钢板组合梁技术

5 桩板式路基结构技术

行业传统：在公路改扩建工程中，往往采用路基填料拓宽方式，增加了占地，尤其对于软基区，地基处理成本较高。

技术特点：装配式桩板无土路基是一种新型的桩板梁结构，是由工厂化预制的板梁、管桩组成的框架结构体系，装配化桩板梁结构作为一种创新结构，相对于传统的路基方案，装配化桩板路基刚度大，工后沉降小，可用于代替3～8 m填土路基拼宽。相对于桩板路基取消了传统路基边坡放坡宽度，较大节省了征地面积；预制板梁、管桩可在工厂完成，现场组装，施工速度快；在改扩建项目中无土路基可取消涵洞等结构物接长，水沟等附属设施也可继续利用，在加快施工进度同时，充分利用既有结构，节约工程造价[7]。

技术优势：节约占地、标准化、工厂化，节约工期，节省成本。桩板式无土路基技术应用见图5。

图5 桩板式无土路基技术

6 桥梁PHC管桩技术应用

行业传统：桥梁桩基多采用灌注桩。由于为隐蔽工程，施工风险、施工质量管理均较大，施工周期长，泥浆排放对环境影响较大，后期养护加固困难，成本高。

技术特点：PHC管桩属于成熟的、广泛应用的工业化产品，采用工厂化预制，现场装配化施工，结构的标准化、工业化程度较高，施工质量系统易控，降低维护周期和养护成本，节约造价，相比于传统的现浇桩基，在工程建设标准化、工业化技术方面具有明显创新性和先进性，有利于节约资源、保护环境、降低造价，对提升项目的标准化建设水平和技术创新具有重要意义，尤其在长大规模的桥梁上采用，经济和社会效益更为显著。

同时PHC管桩均采用工厂化预制，可使结构设计、施工、维修更趋合理并具全寿命经济性。在设计中采用多种提高结构耐久性的措施，提高其抗裂性能，施工质量系统易控，运营期养护方便，可以有效提高桥梁的耐久性和使用寿命。

技术优势：标准化、工厂化、机械化、质量可靠、经济性好[8]。

根据地质条件，目前中小跨径桥梁中较多采用高强混凝土PHC管桩型号为PHC600～1000 mm，桩身混凝土强度等级为C80。桥梁PHC管桩具有价格低、施工周期短、施工质量易于控制、环境影响小等优势，经济效益明显，与传统桩基相比，可节省30%的桩基工程造价。管桩技术应用见图6。