预制拼装技术在市政桥梁建设中的应用

2020-02-15周天璧朱志勇

建材与装饰 2020年25期

周天璧，朱志勇

（岳阳市公路桥梁基建总公司，湖南岳阳 414000）

近年来，预制拼装技术作为一种先进施工技术被广泛应用于市政桥梁建设中，有效解决了现场浇筑施工所存在的能耗高、噪音污染大、浪费人力等问题，大大提高桥梁施工的效率与质量。在市政桥梁建设项目不断增多的今天，积极探讨预制拼装技术在市政桥梁建设中的应用具有重要现实意义。下面，先从环境角度、质量角度、劳动力角度来讲一讲预制拼装技术的优势。

1 预制拼装技术的优势

预制拼装技术所使用的主要构件是在厂内集中进行加工，采用的是工业化、批量化生产方式，在施工现场只需利用机械设备对构件进行拼装即可，这对于推动桥梁建设的规范化、标准化具有重要作用。与传统桥梁施工技术相比较，预制拼装技术在保护环境、质量控制、进度控制等多个方面具有显著优势。首先，从环境角度来看，传统施工技术占地较多，且施工现场较为脏乱，会对周边交通、环境造成较大影响，而预制拼装技术占地较小，施工过程节能环保，在很大程度上减少了对周边交通的影响。其次，从质量角度来看，传统施工技术容易出现各种质量通病，而预制拼装技术采用的是标准化作业方式，施工质量更有保证。最后，从劳动力角度来看，传统施工技术的机械化程度较低，需要使用大量人力，而预制拼装技术以机械化作业为主，只需较少的人力和成本投入，施工效率也更高。

2 市政桥梁建设中的预制拼装技术

2.1 节段预制和线型控制

预制节段之前，需要根据工程项目的具体情况，结合混凝土等级、预应力筋材料特性、预制节段的安装龄期等因素，对桥梁预拱度进行计算，得出科学合理的设计参数。为方便测量各梁段的测点坐标，应为每个预制梁段设置一定数量的控制测点，利用测点来控制节段的平面位置和标高，一般需要高程控制点4 个，轴线控制点2 个。

在预制节段时，可将节段在整体坐标系中的线性及姿态转变为节段自身的局部坐标系，确保节段的平、竖曲线满足设计要求。预制时应根据桥梁设计图纸，结合所用的施工方案，对桥梁结构进行分析和计算，明确预拱度及桥梁尺寸等数据，并建立相应的几何数据库。

节段预制一般使用长线拼装法和断线拼装法。

2.1.1 长线拼装

长线法预制拼装主要是指根据已完成的设计制梁线形，一块接一块在长台座上进行匹配预制，让两块之间构成匹配面。

例如，上海的新浏河桥全部通过预制节段拼装的方法进行施工，是一座42m 三跨箱形桥梁。该桥的主桥横断面是四箱单室结构，每跨箱梁可分成13 个节段，每个节段的重量大约是38t。节段使用2 套长线法台座实行预制。

再如，印度新德里的轨道交通BC-7 标项目，长度大约是5.2 m，都是采取高架结构，有4 座车站。区间的上部结构都是通过预制节段拼装箱梁的方式进行施工，总共是144 跨。在生产过程中一共投入了6 套长线法台座进行箱梁的节段预制。

2.1.2 短线拼装

短线拼装主要是指通过固定模具进行浇注。模具的一头是固定模，另一头是预先浇注梁端，现将梁段从浇注的位置移到匹配的位置，匹配新浇注的梁段，再将其运送到存梁场。短线预制的方法施工速度较快、占地面积不大，随着施工单位施工质量和施工技术的逐步提高，短线法预制拼装将会得到施工单位越来越广泛的应用。

法国是最先采用短线预制法的国家，后来这种方法在欧洲得到推广，并在世界范围内得到广泛应用。刚构桥、简支梁桥、连续梁桥以及斜拉桥都是短线预制施工法的成功应用案例。

例如，苏通大桥中引桥和北引桥75m 跨的连续梁是单室单箱预应力箱梁，三联，25 跨，左右两幅分开。预制的节段一共是1032 块，梁段的长度是2～4.6m，设计的最小重量是93.1t，设计的最大重量是286t。苏通大桥项目是我国第一次使用短线法预制节段的项目，生产线有2 条，每个生产线上设立了3 个钢筋绑扎台座和3 个预制台座。

2.2 上部结构施工

2.2.1 节段拼装

应用预制拼装技术时，可根据施工现场实际情况，结合设备、成本等因素，对拼装工法做适当调整，目前常用的拼装方法有以下几种：

（1）起重机吊装。起重机包括龙门吊机、伸臂吊机、履带吊机等，无论使用哪种吊机，都应满足以下几点要求：首先，吊机的起重能力必须达到最大构件的起吊要求；其次，吊机可灵活进行纵向运动，且移动之后可固定于某一拼装位置；最后，吊机在某一位置进行拼装时，可灵活进行竖向提升及纵横向运动，能够灵活操控吊装物的位置。

（2）卷扬设备。施工现场所使用的工作车也属于卷扬设备，该类设备一般固定于已拼装好的最后一块节段上，并随着拼装工序的实施逐步进行前移。这种拼装方案的起吊重量较大，但因其位于最后一块节段上，在吊装过程中将对节段造成不同程度的影响。

（3）桁架吊装。这种吊装方案的起吊能力更强，非常适用于悬臂施工的拼装吊梁。在吊装过程中，桁架的前后端都位于已预制完成的节段上，每完成一个工区的作业后，便可移动至另外一个工区。

（4）渐进式吊装。渐进式吊装与整孔拼装比较相似，它是从第一跨节段依次向下一跨方向施工，并使用钢绞线来承载节段的初始质量。当吊装作业进行约1/3 后，可通过内部预应力束对其进行张拉处理，依次施工直至整孔的节块都拼装完毕。

2.2.2 节段拼装接缝

根据施工进度和施工部位的不同，所采用的接缝方式也有所不同，目前较为常用的有湿接缝和胶接缝两种。

湿接缝主要用于桥跨合龙，有时也用于对施工误差进行纠正。采用湿接缝时，需要对拼接面进行一定的预处理，包括凿毛、刻槽等，以确保新旧混凝土良好对接在一起。在接缝施工中，波纹管的对接是最为复杂的工艺环节之一，在对接过程中经常出现一些难以处理的状况，如管长、管直与接缝宽度不匹配，预留管道的方位有偏差，管孔串浆等，对于这些问题在施工时要格外加以注意。

胶接缝利用固化的环氧树脂使节段紧密贴合在一起，不但能显著提升桥梁刚度及抗剪性能，还能提高桥梁的防渗性能。采用胶接缝时，首先要在节段间涂一层环氧树脂，涂抹厚度以0.8～1.6mm 为宜。初步完成吊装后，通常会有10～15cm 的缝隙，此时可穿入临时用的预应力筋，装好连接器，然后进行涂胶并合龙，接缝后可对预应力筋进行适当张拉，确保胶接缝的压应力保持在0.3MPa 以上。采用胶接缝时，选用合适的环氧树脂胶至关重要，当前随着化工行业的快速发展，产品更新换代的速度大大加快，施工企业在选择环氧树脂胶材料之前，应进行充分的市场调研，通过货比三家，选出性能最佳的材料。在拼装接缝施工中，环氧树脂胶都是随用随配，施工时先在混凝土接面上涂上环氧树脂底层胶（底胶用环氧树脂、固化剂、稀释剂等原料按试验决定比例进行调配），之后再涂抹加入了水泥、干燥砂等填料的环氧树脂胶。

2.3 下部结构施工

为有效减少结构现场施工给环境造成的不良影响，减少污染物排放量，达到工业化桥梁装配建造，通常采用预制拼装桥墩。在城市密集区修建高架桥梁和山区修建高墩非常适合采用拼装桥墩。因为下部结构在地震荷载作用中主要承担着巨大的能耗，因此，要深入研究桥墩之间的性能和连接方式、预制节段的划分等问题。

预制节段拼装桥墩通常是竖向的拼装，具有很高的拼装难度，对施工的进度会造成较大影响。在预制节段拼装桥墩施工过程中，需要妥善解决节段的连接和划分问题。最初的时候，施工单位只是在大型的跨海桥梁施工中运用预制节段桥墩，如东海大桥。

预制节段桥墩的成功施工案例有上海S7 公路新建工程，其采用预制节段拼装的方式完成盖梁的施工，该工程的盖梁节段利用牛腿式垂直拼缝进行连接，最大限度减少施工过程中的风险。

2.4 施工监控

采用预制拼装技术时，桥梁的内力会随着拼装节段的增加而发生变化，为使桥梁内力稳定在设计范围之内，在拼装时应提前在接缝中预埋一定数量的压力传感器，实时获取各节段接缝处的应力数据。相关人员要加强施工监控，密切关注应力数据的变化，准确掌握桥梁的应力状态，确保桥梁结构恒载内力满足设计要求，使桥梁保持良好的结构线性。