桥梁装配式构件预制拼装技术探讨

肖 尧，吴成刚，谭 强

（中交一公局第四工程有限公司，广西 南宁 530033）

装配式技术是国家近年来大力推行的建筑业十项新技术之一，是国家促进建筑产业升级、加快建筑业技术进步的重要举措，在房建工程的领域应用已经十分广泛。由于连接器、灌浆材料、构件预制、运输、吊装和拼装等施工过程中成本较高，导致预制拼装方式施工的桥梁工程造价普遍要比传统现浇方式施工的费用高，因此在公路行业的应用起步较晚，特别是对于山区高速公路，装配式桥梁下构的应用更少。近年来，随着连接器产品和灌浆材料生产的普遍化，大型机械设备的应用以及预制场规模和预制能力的发展，预制装配式桥梁会逐渐在工程建设中突显出其特有的优势。

1 工程概况

广西某高速公路项目，位于桂平市东南部，路线起于寻旺乡珍珠村北东向1500m的高岭，终于社步镇乌竹村正西侧1700m处士久埌。起讫桩号K158+900～ K175+050，标段全长16.166km。标段主要工程量：挖方268万m3，填方250万m3，路基长度15.05km，桥梁1115.5m/7座，桥隧比6.9%，天桥2座，涵洞22座，通道22座。项目部积极探索桥梁装配式下构施工，并在该标段的蟠龙大桥进行了试点应用。该桥梁全长507.5m，为20m×25m箱梁，梁片160片，预制墩柱76根，为1.2m×1.2m的正方形方墩，最大墩高为10.8m，最大混凝土量为15.6m3，重39t；预制盖梁38片，尺寸为11.45m×2.0m×1.8m，混凝土量为29.5m3，重74t。装配式下构的施工在广西尚属首例，需要对施工中的各工序流程进行详细阐述，特别是其拼装接头属于关键工序，既要确保牢固、安全，又要结构简单、便于施工。通过对预制拼接过程的关键技术进行探讨，以期指导后期类似桥梁工程施工。

2 预制拼装技术的特点和优势

相比传统桥梁施工技术，在现代化市政桥梁工程建设中应用预制拼装技术具有诸多优势，如表1所示。

预制装配式技术不仅有利于提高路桥施工的效率和质量，同时也有利于提高能源和材料的利用效率，减少浪费，对保护环境起着积极的推动作用。预制构件质量通病相对较小，构件生产规模化，利于推广工厂化和标准化施工，大大提高构件施工的品质及生产效率。施工过程中，可以有效地对构件钢筋间距、外观等进行控制，钢筋保护层合格率及外观质量大大优于现场浇筑的同类型构件。在构件进行规模化生产的过程中，可以提高标准化、工厂化生产的水平。预制装配式桥梁主要构件的生产方式都是统一的工业化生产，利用各种机械化设备进行现场拼装，有助于提高公路桥梁工程建设的标准化、专业化、信息化和智能化管理的水平。

在应用过程中产生的废弃物和废气不会对环境产生二次污染，同时可以使各类资源得到充分的利用，降低了能源的消耗，符合目前“节能减排”的趋势，也符合节约环保的理念以及国家倡导的“工程建设节约环保、减污降耗”的社会要求。同时，将已经在市政工程及平原区高速公路中装配式桥梁下构的成功经验移植到山区高速公路的施工中，填补广西暂无装配式桥梁下构施工空白，极大地提高了广西公路装配式桥梁建设的技术水平，对于工期紧、环保要求高、工程质量要求高的项目具有很大的作用，可以促进建筑产业升级，加快建筑业技术进步，也符合国家及地区的可持续绿色发展理念。

3 预制拼装技术

经过多年的发展，国内目前主要有以下几种装配式构件预制拼装施工技术。

3.1 后张法预应力筋连接

表1 传统现浇桥梁施工与预制拼装技术对比

通过高强砂浆垫层或环氧树脂胶接缝的处理实现预制构件间的拼接，预应力筋或钢绞线通过接缝，设计理论、计算分析及施工技术经验比较成熟，强度、刚度、稳定性等力学特性可靠性高。不足之处在于设置预应力筋的基础上还要进行各类型构造配筋的布置，墩身造价偏高，预应力筋进行穿筋、张拉、压浆等现场施工工序，工艺较复杂、周期长。

3.2 湿接缝连接

构件预制时，需要预留外露连接钢筋，便于与其他需要连接部位构件的搭接。施工时，需要对两个拟连接的构件设置稳定的临时支撑结构，连接后浇筑湿接缝混凝土形成稳定体系。湿接缝构造连接技术在国内的桥梁中应用较多，如上海长江大桥。湿接缝构造的力学性能类似于传统的现浇混凝土，整体性较好，连接部位的强度和刚度满足要求。不足之处是湿接缝混凝土的施工及养护周期较长，现场的钢筋连接、混凝土浇筑、养生等工作量增加。

3.3 承插和插槽连接

主要采用在底部的现浇构件上预留槽口、预制构件插入、浇筑混凝土的方式进行连接，周期较长，构件连接时，预留槽底部采用高强砂浆座浆处理，使用低流动性的混凝土进行预留槽的填充。该连接方式的施工精度要求较其他的连接方式低，便于施工操作，施工工序较其他的连接方式简单，施工方作业量少，但是其连接部位的力学性能不足，抗震能力需进一步深入验证、研究，目前国内尚无成套的施工技术研究资料。

3.4 灌浆套管或波纹管连接

在下部的承台或系梁、墩身预留连接钢筋及连接器，构件的连接面采用2～4cm的高强砂浆垫层进行填平处理，灌浆连接主要使用高强、无收缩、微膨胀的水泥基灌浆料。该种连接方式与现浇混凝土构造类型连接部位的强度、刚度、稳定性较好。在预制、运输和安装过程中，需要充分考虑墩柱和盖梁的吊装和转体等工况，保证结构安全，但对于预埋件的精度要求较高，预埋预设构件不得损伤结构本体和结构内钢筋，并不得成为结构的腐蚀通道，必须保证结构外观、结构本体质量和结构耐久性。现场施工周期短，仅需进行砂浆填平、注浆锚固等较少的工作量，经济效益具有较大的优越性。相较于其他的连接结构方式，其施工成本投入较低，主要用于地震烈度在6度以下的地区，在国内应用范围较广，技术也相对比较成熟。在构件预制需充分考虑预制存放期间的收缩徐变效应，以保证构件后期安装定位的准确性，其抗震能力仍需进一步研究。

半灌浆套筒连接方式与现浇的混凝土构造类型及其连接部位的强度、刚度、稳定性相近。在系梁浇筑及墩柱预制时，预留连接钢筋，在墩柱及盖梁预制时，底部预埋半灌浆套筒，安装时将半灌浆套筒套入链接钢筋内，然后使用高强、无收缩、微膨胀的水泥基灌浆料填塞半灌浆套筒及链接钢筋之间的空隙，既起到锚固作用，又对连接钢筋起到了防锈作用。

4 灌浆连接预制拼装关键技术

4.1 设计连接构造

综合考虑设计理念及施工操作的简便性，利用高强、高流态、防离析、无收缩、微膨胀的水泥基灌浆料对连接套筒或波纹管和钢筋之间缝隙填充密实，待其凝固、硬化后形成稳固的锚固接头构造，成为螺纹钢筋、灌浆套筒、高强灌浆料的锚固体系，将力在两个连接端的钢筋之间进行传递。若墩柱与系梁、墩柱与盖梁之间采用半灌浆金属套筒连接方式，则预埋钢筋+套筒+灌浆料组合成锚固体系，各个结合面采用高强砂浆座浆找平，砂浆终凝后进行套筒的灌浆作业，灌浆后进行盖梁的吊装作业。灌浆料具有一定的微膨胀作用，组成的锚固体系抗拉力与钢筋焊接或机械连接的拉力类似。

4.2 连接部位力学性能要求

根据相关的机械连接接头的规范要求，形成稳固锚固体系后的构件出现断裂时，要求在连接的范围内不能出现断裂、破坏现象，连接部位的钢筋不能相对灌浆套筒内的灌浆体产生水平滑移。在箍筋约束情况良好时，试件多出现弯剪破坏现象，且以弯曲为主，极少产生剪切脆性破坏。因此，预制拼装桥墩立柱破坏现象与传统现浇混凝土桥墩破坏现象基本相近，预制构件的安全性能与质量得到了保证。

5 结束语

预制构件与传统的施工方法相比，对周边环境影响小，受天气条件影响小，采用装配式能够降低成本，提高建造效率，降低行业整体能耗，有利于快速施工，同时避免或减少了工人的高空作业时间，降低了安全风险。工厂内规模化、程序化的作业对施工质量更有保障。缩小施工影响范围，合理降低污染，将绿色城市的发展理念与装配式相结合，在满足结构方面的要求的同时也考虑了绿色施工方面的需求。