浅谈预制拼装技术在绿色公路建设中的应用

杨芬　张华

摘要 绿色公路是根据国家碳达峰、碳中和的发展目标制定的新的可持续发展战略，旨在减少污染，保护生态环境。预制拼装技术是实现绿色公路建设的重要技术，文章介绍了绿色公路的内涵及装配式技术的特点。以武汉某新建公路桥梁为研究对象，根据工程概况，研究预制梁板构件的制作与施工过程。针对该项目施工过程中出现的施工问题，从质量控制、裂缝预防以及施工技术三个方面提出解决措施。

关键词 绿色公路;预制构件;预制箱梁;现场施工

中图分类号 U445.4 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）11-0157-03

引言

实施绿色公路建设是交通行业深入贯彻落实“绿色”的新发展理念，同时也是发展交通强国，实现行业转型升级的重要举措。目前，在我国交通线路四通八达，公路体系在整个交通体系中发挥着至关重要的作用。以绿色生态为发展理念，科技创新引领潮流，实施现代化绿色公路建设，是建设交通强国的有力抓手，也掀起了公路建设新的潮流，更是加快发展现代交通运输的必然选择和建设绿色交通运输体系的必然要求。绿色公路包括科学选址、先进的建造技术、环保节能的建筑材料等，并在建设过程中，积极贯彻落实有章可依、有章可循、环保节能、安全舒适等原则。该文以武汉某装配式公路桥梁为研究对象，通过对绿色公路原则和装配式优缺点进行研究，提出装配式箱梁在公路桥梁施工中的应用。

1 绿色公路内涵及装配式要点分析

1.1 绿色公路内涵

绿色公路发展内涵主要包括四个方面，坚持低碳化发展、坚持统筹协调、坚持创新驱动以及坚持因地制宜。

（1）坚持低碳化发展。要提高对道路、生态系统、社会人文环境、各生产要素的认识，正确理解其中的关系，提高人力资源、物质资源的利用率，发挥道路在基础建设中的基础性、先导性作用，做到在发展中保护，保护中发展[1]。

（2）坚持统筹协调。道路修建要以为一方谋福利为出发点，统筹协调规划道路建设与当地生态环境、经济社会发展之间的关系，统筹协调规划、设计、施工、运营全过程，降低道路全寿命周期成本。

（3）坚持创新驱动。大力推进设计理念创新、施工过程中技术创新、管理模式的创新，制定各项专利申请的奖励机制，推进道路建设朝着更合理、健康的方向发展。

（4）坚持因地制宜。根据工程所在地的建造环境、工程本身所具有的特征、当地人文经济的发展状态等因素明确项目定位，确定突破重点，制定有亮点的施工组织设计，因地制宜建设绿色公路。

1.2 装配式要点分析

装配式建筑是指在建筑工地利用预制构件进行组装而成建筑。装配式建筑相较于传统方式建造的房屋在建造速度、建筑成本等方面具有优势。装配式技术能够在提高工程施工效率的前提下，提升装配式建筑工程的建设质量。主要体现在作业人员对构件生产的温度、湿度等要素进行精准控制，施工现场精确安装，有效地提升工程质量。传统建造方式需要多班组进行多次交接，容易出现窝工现象，致使工程建设进度缓慢。而装配式建筑在这一方面则具有较大优势，能够减少环境污染，提高材料利用率。预制构件严格按照构件的尺寸、规格、标准进行生产加工，避免了人为失误而造成的材料浪费，最大化地提高材料利用率，降低建设项目材料成本。但预制构件也存在一定的缺点：预制构件尺寸要求精确，现场组装工艺繁琐，组装过程可能会出现构件之间的缝隙较大或者相互之间不对应的情况发生，对项目建筑物整体的安全性产生一定的影响[3];增加项目运输成本和项目成本控制难度，构件在工厂生产完成之后需要运往施工现场，如果运输距离较大会使运输成本增加，并且在施工过程中，由于预结算管理部门在核算工程造价时难度较大，造成价格都是由生产厂家占据主导地位，不利于项目成本控制。

2 预制拼接技术的应用

2.1 工程概况

该桥梁位于武汉市，全长69.08 m，采用四跨16 m的预应力混凝土空心板桥，桥梁全宽58 m，桥面横断面布置尺寸为4.5 m（人行道）+6 m（非机动车道）+36 m（机动车道）+6 m（非机动车道）+4.5 m（人行道）。墩顶处采用桥面连续，桥台处设置D60型伸缩缝。下部结构采用柱式墩台，钻孔灌注桩基础。设计荷载：城—A级。

2.2 预制预应力混凝土空心板梁制作过程

预制板梁的质量决定了桥的稳定性与强度，预制板梁的制作步骤分为预制准备阶段、钢筋施工、混凝土施工以及模板施工四个部分。

2.2.1 建设前期分析

预制梁板施工期间，使用到大量器械、机具，要求器械必须符合设计要求，保证其形态、强度符合相关标准，按照规定监理单位应定期进行检查，确保符合设计及工程相关要求[5]。

2.2.2 钢筋施工

预制梁板制作过程中，梁作为主要构件本身重量大，面积大，预制梁板的尺寸必须进行严格控制，预制梁板制作过程中，钢筋质量与钢筋的配筋率要满足施工规范要求。在对预制梁板钢筋工程施工過程中，制作人员严格按照图纸中对钢筋质量的要求进行施工。对钢筋的一些关键指标进行控制，包括钢筋的尺寸、类型、钢筋与钢筋之间的距离以及钢筋保护层厚度，保证钢筋工程满足施工要求。预制梁板的箍筋进行绑扎与焊接时，为了保证构件质量，同一截面上的结构只有一个焊接接头，以保证焊工工作质量和焊接效果。

2.2.3 混凝土施工

混凝土工程施工时，根据该桥工程状况，选择合适的浇筑方法。该装配式桥梁高度较低，为了提高施工效率，对于预制梁板的浇筑采用直接浇筑的方法，也称为一次性浇筑的施工方法，一次浇筑能够保证混凝土的强度与弹性模量。在进行预制梁板的浇筑施工时，遵循“快插慢拔”的原则，将振动时间控制在15～20 s，当混凝土结构表面水平方向停止下沉，出现一些气泡和表面泛灰时，说明振捣完成。

2.2.4 模板施工

模板工程施工是预制梁板制作的核心过程，按照模板作用的不同，主要包括侧模与底模兩个方面。预制梁板进行模板施工之前，首先对施工场地进行处理，对模板工程场地进行清扫，保证施工区域内干净、无杂物。由于底模本身强度大，刚度大，施工人员在实际工作中，必须控制好底模的强度，合理配置其他相关材料[4]。

2.3 预制构件拼接施工过程

2.3.1 立柱安装

由工作人员在承台顶部进行放样，确定放置位置，并且放样误差一般不超过2 mm。检查承台以及立柱上下面，并进行凿毛，预留钢筋表面要进行除锈，安装前对界面进行清洗、湿润。前期工作完成后，进行立柱安装工作，拼装时不得与预留主筋发生碰撞使其弯折，在拼装过程中若不能顺利匹配，应调整安装角度直至安装顺利完成。立柱就位后需要用钢垫块塞紧限位，立柱与承台衔接处采用高强度砂浆灌浆，并且在垫层砂浆凝固前不得拆掉当前模板和千斤顶。立柱灌浆示意图如图1。

2.3.2 盖梁安装

架梁作业必须由专业队伍操作完成，操作人员必须对机械操作熟练并且要有相关作业的现场施工经验，还要做到各工作人员分工明确，各司其职。由专业施工队伍的管理人员以及现场安全管理人员联合建立和完善操作规程以及安全责任制，责任到岗，责任到人，并监督贯彻落实。桥梁架设过程中，相关操作人员要严格遵守架桥机架梁规程和使用说明书有关规定，不得违规操作。

施工作业前，施工人员（主要负责人）要对线路状态、高架线、途中障碍物等周边情况进行全面了解、排查，对影响现场施工作业的因素及时处理解决。架桥机桥头对位前应对照“程检表”等技术资料对路基、桥台、桥墩的工程质量和技术数据进行检测，确认无误后方可施工。按照相关规定，当最大风力超过6级时停止架梁，横向风力超过5级时停止对位。

架桥机到达现场后第一时间与工地负责人汇报机械以及人员情况，并组织机组人员对现场立柱进行检查，确认立柱的架设符合规定后方可进行架梁作业。如有不合格的地方第一时间向施工负责人反映，及时进行整改达标，不影响后续施工进度。

龙门架进行吊装箱梁时严格按照规定施工，不得私自简化操作步骤和流程。龙门架运输箱梁时两台机械的行走速度必须一致，因此整个过程中须由经验丰富的操作人员统一指挥。所有运转部件在工作前进行间歇性试运转，检查转动方向是否正确。架梁前做好支座安装前的准备工作：检查立柱支承部位尺寸、立柱顶预留螺栓孔位置、跨长偏差、支座的安装标高等。进行支座安装时，先分清楚支座类别，支座安装应符合固定端和活动端的设计规定。

为保证梁体架设时四支点受力均匀，落梁时应采用千斤顶控制各支座反力，各支座反力间误差范围应小于5%;顶梁位置应设在腹板以下或靠近梁端支座内侧，当在支座内侧顶梁时，对16 m梁千斤顶横向中心距≥3.3 m，纵向距梁端距离为0.75 m。顶梁时应在千斤顶上加垫（576×576×40）mm（长×宽×厚）的钢板，顶梁过程中要缓慢进行，防止因千斤顶受力不均造成梁体侧翻或损坏。

箱梁架设后，对外观进行检查，保证梁端面平齐，梁缝符合要求，如不符合要求，将箱梁提升，重新进行对位落梁。现场预制梁搭接施工图如图2。

3 预制梁施工管理问题

针对该项目在预制梁拼接过程中出现的常见问题，采用人工调查法，通过调查分析得到该装配式桥梁在质量控制、预制梁裂缝以及技术水平方面的问题，具体问题如下：

3.1 质量控制意识差

在整个施工过程中，往往会出现施工工序错误以及缺少对施工场地、施工方案等方面的管理，导致预制构件质量不合格。例如，在施工过程中出现沉降、台座不均等现象，都会给整个工程质量造成一定的影响，增加安全风险。并且在工程质量检测环节，由于人为失误，对出现的问题没有检测到，也会严重影响后续施工。

3.2 预制梁产生裂缝问题

受材料本身、环境气候的影响，通常会使预制梁产生裂缝，主要是因为预制梁产生收缩引起的，出现裂缝后会影响其耐久性。若出现较大的裂缝，构件承载力下降甚至完全丧失，从而严重影响结构整体的稳定性，造成严重的安全隐患。在施工现场预制构件的临时存放支点位置不合理、运输吊装等过程中也有可能使构件出现裂缝。

3.3 技术人员技术水平存在缺陷

由于我国装配式建筑模式发展较晚，缺乏相关人才的培养，导致专业技术人员极为短缺，相关项目管理经验不足，导致施工人员的综合素质和能力不强，同样会影响预制梁的施工质量。部分施工人员缺乏项目现场施工经验，安全质量意识薄弱，直接影响施工安全。

4 提高施工质量的对策

针对该桥在预制梁板施工过程中出现的问题，提出了相应的处置措施。

4.1 强化质量控制意识

现场施工要严格按照设计图纸施工，坚决避免因工作难度大、不好操作等原因擅自改变施工方案或工艺，同时建立完善的施工质量检查监督体系，制定相应规章制度，加强对质量控制的管理。监理单位的能力以及专业技能要过硬，并且按照相关规范、标准严格把关，以保证工程建设得到有效监督。

4.2 做好裂缝预防工作

确保建筑材料符合使用要求，坚决避免使用劣质材料以次充好，同时混凝土入模温度等方面的控制工作落实到位，并做好裂缝预防措施。构件的存储、运输、使用过程要正确使用各种机械，避免因场地不满足条件或者在运输、使用过程中操作不当导致构件产生裂缝。

4.3 强化施工技术综合业务能力

加大对相关人才的培训力度，企业要积极组织相关职员进行相关业务的培训，使相关作业人员技术过硬，并且持证上岗。提高企业员工的质量安全意识，把施工环节的责任落实到每一个人身上，并制定相关制度约束员工的行为，确保工作规范。

5 结论

综上所述，为了更好地贯彻落实国家碳达峰、碳中和的发展目标，建筑构件预制化逐渐成为趋势和潮流，同时也是实现基础建设低碳化发展的必经之路。通过对绿色公路的内涵进行研究，确定装配式技术是实现绿色公路建设的核心技术。以武汉某公路桥梁为例，根据装配式桥梁施工过程，对预制预应力混凝土空心梁板的制作研究。通过对预制梁板施工过程研究，得到预制板在施工过程中存在的问题，从质量控制、裂缝预防以及施工技术三个方面提出了处置对策。

参考文献

[1]兰旭， 马超.绿色公路理念在高速公路设计中的应用[J]. 公路， 2020（7）： 237-241.

[2]赵晓娜， 于永齐， 陈西磊. 装配式建筑的优缺点分析[J]. 科技风， 2018（6）： 91.

[3]王茜， 毛晓峰. 浅谈装配式建筑的发展[J]. 建筑与工程， 2012（21）： 354+381.

[4]郭萌. 浅谈高速公路现浇混凝土箱梁施工技术[J]. 公路交通科技（应用技术版）， 2012（5）： 169-171.

[5]王芮文， 曹妍， 欧定福， 等. 溧高高速公路后张法预制箱梁孔道压浆施工技术研究[J]. 公路交通科技（应用技术版）， 2019（8）： 151-154.

收稿日期：2022-03-24

作者简介：杨芬（1982—），女，本科，高级工程师，从事路桥设计工作。