预制装配整体式高架快速路施工技术应用

祁 真

1. 上海建工二建集团有限公司 上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技术研究中心 上海 200080

随着城镇快速化改造的推进，城市高架快速路施工不断展开。传统高架快速路施工通常使用现浇形式，人力、物力耗费大，构件质量也难以保证，同时还容易对环境造成污染[1-2]。现今，随着装配式技术的发展，预制装配整体式结构在城镇高架中应运而生。

1 工程概况

1.1 总体概况

两港大道（新四平公路—S2）快速化工程坐落于中国（上海）自由贸易试验区临港新片区内。工程全长约10.9 km，实施范围西起新四平公路（桩号K0＋000.000），东至老芦公路以东，接两港大道现状跨线桥（桩号K10＋930.773）。

两港大道道路规划红线宽度为60.0～99.5 m，主线道路采用高架桥形式，道路等级为城市快速路，设计速度为80 km/h，采用双向六车道规模；地面道路等级为城市主干路，设计速度为50 km/h，采用双向六快车道＋两慢车道规模。两港大道全线共设置4对匝道，分别在妙香路西侧、鸿音路东侧、重霄路东西侧、奔腾路东侧设置1对匝道，如图1所示。

图1 总体布置示意

1.2 装配式概况

工程采用装配式桥梁技术，现场除承台及桥面板现浇外，立柱、盖梁、小箱梁均为工厂化预制，现场拼装，预制装配率高达95%。

预制立柱采用C40自密实高性能混凝土，工程标准立柱尺寸为1.6 m（横桥向）×1.8 m（顺桥向），当立柱长度大于14.1 m或单根起吊质量大于130 t时采用分段预制。

预制盖梁采用C40自密实高性能混凝土，大挑臂双柱墩形式，双柱外边宽7.5 m，盖梁挑臂呈梯形，下边长8.484 m，上边长8.754 m，盖梁顺桥向宽2.0 m。标准段中墩的支座垫石及抗震挡块和边墩盖梁的构造不同。本工程部分盖梁进行了分段，分段盖梁均为湿接盖梁，分段盖梁一侧架设临时支墩。

标准段上部结构采用先简支后连续预应力小箱梁。小箱梁采用C60自密实高性能混凝土，预制小箱梁标准跨径25～30 m，梁高1.6 m，2～5跨为一联，顶板厚20～30 cm，腹板厚19～32 cm（图2）。

图2 主线高架标准段预制结构横断面

2 装配式高架桥工艺技术难、特点

1）工程采用全预制装配式技术，预制装配率高达95%，具有预制范围广、体量大、类型多、危险性高、工期紧迫的特点。

2）预制构件多为超长、超宽、超重构件，单根立柱最高达14.471 m，重达149.77 t；单片盖梁最重达247.9 t。制作加工计划与现场实际需求计划较难匹配，构件运输问题也较为突出。

3）预制装配式高架桥对构件安装精度要求高，装配施工需严格控制误差，对承台预留钢筋精度要求高。

4）预制构件拼装施工风险高、工艺复杂。在跨路口、跨河道、地面桥梁改造、匝道等节点处施工难度大，需对交通组织、吊装顺序、施工工艺、临时支墩设置等方面进行充分的考虑、设计。

3 预制装配整体式关键工艺

工程总体施工流程：桩基工程施工→承台施工→立柱施工→盖梁施工→箱梁施工/组合梁施工→附属结构施工。

3.1 预制立柱吊装技术

3.1.1 立柱预埋钢筋安装

承台施工采用现浇形式，立柱采用预制形式，两者采用预留钢筋形式连接，因此，钢筋的定位尺寸至关重要。为确保预留钢筋位置的精度，采用定型整体钢筋模块来进行控制。

1）定位架设计：主筋定位面板采用1.6 cm厚钢板制作，中间开口作为混凝土振捣口。钢板外边尺寸为1.8 m×1.6 m，内口尺寸为1.26 m×1.06 m。面板上预留钢筋定位孔，每个孔位处开孔φ48 mm（内径），并设置角钢限位板。

2）安装流程如下所述。

① 在绑扎承台钢筋时，立柱预埋钢筋处顶面纵横向钢筋先不绑扎，对立柱预埋钢筋骨架底部进行初步定位，将方钢精确安放于绑扎后的底层钢筋上，通过4处勾头螺栓与底层钢筋进行连接固定。

② 吊放立柱预埋钢筋模块，通过配套定位装置固定架体，确保立柱预埋钢筋骨架底部平面定位无偏差（图3）。

图3 预埋钢筋骨架底部定位设计

③ 铺设立柱预埋钢筋处承台纵横向顶面钢筋，之后安装定位面板，将定位面板整体搁置于预埋钢筋模块上固定，准确定位单根立柱预埋主筋相对位置，连接牢固。通过千斤顶调节主筋定位面板标高，将模块钢筋与承台钢筋焊接固定（图4）。

图4 定位架平面位置调整示意

④ 在承台混凝土浇筑过程中，对定位架进行监测，如复测出轴线偏位情况，可通过钢管顶托进行平面位置调节；复测预留筋顶面标高，通过千斤顶进行调节，确保立柱预埋钢筋的精准定位。

3.1.2 立柱吊装

本工程预制立柱吊装选用1台350 t履带吊（主臂30 m，配350 t吊钩）作为吊装设备，其标准立柱尺寸为1.6 m（横桥向）×1.8 m（顺桥向），预制立柱单吊最大质量为150 t。

1）吊装准备工作：首先将承台面凿毛并清理，放置中心垫块，接着安装止浆环和钢垫片，最后安装挡浆模板。其中止浆环安装在橡胶环上部，其位置应在插筋以下30 cm。

2）立柱卸车：履带吊在吊装点就位后，运输车辆驶入吊装作业半径，采用尼龙吊带起吊立柱并将其搁置于支架和轮胎（帆布垫）上。

3）立柱翻身：将卸扣与立柱顶端预埋吊耳连接，立柱底端放于帆布垫之上，吊钩缓慢提升预制立柱至一定高度后同步回转，在立柱将要处于竖直状态前，缓慢提升吊钩，避免钢丝绳处于松弛状态，保证立柱竖直状态后不发生晃动。

4）立柱试吊：立柱由吊机旋转吊起，运至承台位置，将立柱套筒对准承台预留筋，调整标高及限位后吊起。

5）承台坐浆：承台凿毛面清理湿润后，采用C60高强砂浆进行坐浆。铺浆时注意保持止浆环略高于浆液面。

6）立柱就位：坐浆完成后第2次就位立柱，立柱沿倒角限位板下放，确保四周都有浆液挤出，保证坐浆密实，复测轴线及垂直度进行最终精调。

7）灌浆套筒连接：出浆口安装L形管，拌制灌浆料，套筒灌浆料采用100 MPa高强无收缩水泥基灌浆料，从灌浆套筒下注浆孔注入，当浆液呈整股状从L形管口流出时，进行封堵。采用L形管可以防止封堵过程中的浆液回流，以L形管内液面下降不超过5 cm作为判断依据，保证套筒内密实度。

3.2 预制盖梁吊装技术

3.2.1 预制盖梁吊装

预制盖梁吊装选用1台350 t履带吊（主臂30 m，配350 t吊钩）作为吊装设备。标准盖梁挑臂呈梯形，下边长8.484 m，上边长8.754 m，盖梁顺桥向宽2.0 m，预制盖梁单吊最大质量为250 t。

1）吊装准备：立柱顶面清理湿润，安放调节垫块，安装挡浆模板（图5）。分段盖梁一侧设置临时支墩。

图5 挡浆模板示意

2）卸车试吊：履带吊在吊装点就位之后，运输车辆驶入吊装作业半径范围内，再直接起吊回转至立柱上方进行试吊。

3）坐浆就位：试吊完成之后，对立柱顶面采用C60高强无收缩砂浆坐浆，将盖梁进行二次就位，同时复测轴线标高。

4）重力灌浆：本工程盖梁与立柱的连接采用金属波纹管模块重力式灌浆，灌浆料为TZH 10.0型钢筋接头灌浆料。在盖梁顶部运用注浆漏斗或人工倾倒的方式，待漏斗内浆料流完或残余少量浆液液面不再下降时，移走漏斗，盖梁顶部钢管内液面在第1次灌满后，随着内部气泡的排出，浆料会略微下沉，应及时补浆（此过程持续约5 min）。如漏斗内剩余较多浆液，则需采用钢棒从管顶插入疏通，排出空气后继续注浆。

5）盖梁张拉顺序：先张拉2根N2号钢束和4根N3号钢束并灌浆封锚→运输至现场吊装定位→待盖梁立柱连接套筒灌浆固结后张拉2根N2号钢束与4根N1号钢束。通过控制张拉力，控制张拉的预应力束，同时记录张拉伸长值，作为校核依据（图6）。

图6 盖梁张拉

3.2.2 分节盖梁湿接缝支持体系

盖梁湿接缝临时支墩采用4根钢管柱，长32 cm，壁厚2.2 cm，平面布置1.8 m×1.8 m，标准段长度6 m，钢管之间桁架采用20#槽钢，槽钢竖向最大间距1.8 m。

支架上面采用双拼32a#工字钢作为分配梁，顶上铺设24a#双拼槽钢分部布置间距45 cm，槽钢上铺设厚1.5 cm铁板，顶上布设顶托，顶托底加钢管底座，长4.8 cm、壁厚3.6 mm，顶托用来控制钢模板高度。

3.3 预制小箱梁吊装技术

小箱梁吊装选用2台350 t履带吊进行双机抬吊。均为主臂工况，臂长30 m。预制小箱梁标准跨径25～30 m，梁高1.6 m，2～5跨为一联，顶板厚20～30 cm，腹板厚19～32 cm。 最大构件质量为142 t。在跨径内小箱梁从北向南吊装（图7～图9）。

图7 小箱梁吊装平面布置示意1

图8 小箱梁吊装平面布置示意2

图9 小箱梁吊装平面布置示意3

小箱梁按桥墩墩位、跨度、支座标高复测→支座的安装、检验→吊车就位→起吊→移梁就位→移机对中就位→复测的顺序开展施工。

小箱梁吊装前，根据各临时支座高程测量数据，利用木模板及钢板，配置不同厚度的临时支座衬垫，精度控制在±1 mm。

临时支座采用砂箱，采用φ194 mm×10 mm的内圆管和φ219 mm×10 mm的外圆管，钢管的顶部（底部）焊接260 mm×260 mm×10 mm的钢板，外圆管底部开设2个M20 mm×30 mm的泄砂孔。砂箱高度可调，压实后的砂箱高度控制在30 cm。卸载拆除时拧开M20 mm×30 mm的泄砂孔螺栓，并配置高压水枪进行冲洗，促使细砂从泄砂孔流出后卸载取出临时砂箱支座。

4 装配式高架桥工艺注意要点

1）设计方面：结合现场地质条件与实际情况，进行装配式高架桥梁构件质量设定，在施工过程中及时对相关节点进行优化。

2）吊装方面：做好地基承载力的复核，保证吊装的安全可行性。安排夜间进场和吊装时，现场配合交警协调交通工作。双机抬吊操作难度较大，吊装前需对作业人员进行全面交底。

3）质量方面：严格控制现浇承台与预制立柱插进尺寸精度。预制构件连接节点灌浆质量饱满度的控制也十分关键。预应力张拉时保证张拉轴线精度，严格控制张拉持荷时间，张拉压浆期间的温度控制也十分重要。

4）安全方面：施工期间主要的重大危险源为高空作业、吊装作业、动火作业等，针对作业人员要做好全面交底，在施工作业期间保证安全。

5 结语

通过本工程对预制装配整体式高架快速路施工技术的运用，积极开展绿色化装配式建筑工程施工。预制装配式桥梁钢筋加工智能化，构件预制工厂化，施工程序标准化，使施工质量得到保障；减少人材机的成本投入，绿色环保，极大地减少了施工过程对周边环境的影响，降低了对交通的阻碍程度，使得桥梁建造周期大大缩短。本工程运用的相关经验可在类似工程中推广。

[1] 杨华雄.整体预应力装配式板柱建筑的设计与施工[M].北京:中国计划出版社,1996.

[2] 严薇,曹永红,李国荣.装配式结构体系的发展与建筑工业化[J].重庆建筑大学学报,2004(5):131-136.