市政高架预制盖梁无支架拼装的方案优化

丁大卫

[中交三航第一工程（上海）有限公司，上海市 201315]

1 工程概况

DASH 高架快速路CB3 标段位于马来西亚雪兰莪州Pataling Jaya 市Damansara Perdana 区，衔接CB2 和CB4 标段，主线全长1.9 km，桥面宽29.94 m，双向6 车道，见图1。其中包含一座60 m+60 m 双幅现浇连续梁大桥，斜挎污水处理厂，一条匝道RAMP 12/A 连接地面道路。高架主线95%以上建于既有地面道路，下穿高压电缆，横跨商业区、住宅楼。70%以上同周边建筑物相邻，最小距离仅8 m。考虑到实际施工作业空间的有限性及复杂性，结合地下管线探摸的结果，项目采用了大量针对性的变更，确保了项目的顺利实施。

图1 DAS H-CB3 航拍图

2 预制盖梁结构形式

本项目共计46 榀预制盖梁，每榀由S1、S2L、S2R、S3L、S3R 五个块段预制拼装组成，内设预应力孔道，后期随上部结构施工后荷载的增加，分阶段逐级张拉预应力钢绞线。标准断面见图2，各块段重量见表1。

图2 预制盖梁标准断面图（单位：mm）

表1 各块段重量表

预制盖梁块段采用长线法在预制场整榀分块段浇筑，设计设置S1 号块墩身固接节点留孔、块段吊点预留孔、盖梁内落水管道、体外临时锚固预埋、张拉锚具及灌浆孔道、截面齿块、高空作业临边围护、预应力施工平台锚固预埋件、测量控制点、安装就位对准线。

3 施工工艺概述

S1 号块安装：场地处理（包括支架基础及通道地基），号块支撑施工，S1 起吊就位，对准落下，测量复合控制点，通过缆风调正位置角度，通过支撑调整标高，测量复合，吊车松钩；

S1 号块节点处理：盖梁与墩身连接处做补缝处理，留孔内钢筋绑扎，预应力波纹管安装，落水管道安装、临时锚固预埋、混凝土浇筑、节点混凝土强度达90%后可拆除体外支撑架；

S2L/R 号块安装：S2L 块段运输到场（临时锚固用预埋件已安装），落地后在块段截面涂抹环氧树脂，安装预应力孔道防漏胶圈，起吊就位对准，连接并张拉体外临时锚固精轧螺纹钢，吊车送钩，相同工艺安装S2R 号块。两端安装预应力施工平台，穿钢绞线张拉灌浆，拆除体外临时固结。

S3L/R 号块安装：同S2L/R 号块吊装。对穿预应力钢绞线，张拉悬拼索，拆除体外临时固结，待上部结构施工后，分阶段进行后张，最后灌浆、封锚。

4 施工方案的优化

本项目采用英国标准体系设计施工，即咨工只负责出施工图（Construction Drawing），承包商负责根据拟定的施工方案细化施工图并出具分体系的Shop Drawing，报咨工批复后方可施工，相关专业如预应力施工、支撑体系、临时锚固体系等还需配合认证工程师出具的计算书予以验证。项目部在细化施工方案的过程中，主要通过以下几个方面对施工图进行调整，从而达到了简化施工，加快工期、节约造价的目的。

（1）墩顶S1 号块节点开孔布置调整

原施工图节点留孔见图3，墩顶截面尺寸3.6 m×2.0 m，留孔下底尺寸3.6 m×2.0 m，且垂直设置留孔。桥面在转弯段横坡最大达6%，盖梁安装即需找坡，预制盖梁并非与墩身垂直，如按图垂直设置预留孔，一侧垂直预留的钢筋就会发生碰撞，无法正常安装，且下口无法同水平墩顶贴合。

优化方案：对S1 号块开孔重新设计，下底尺寸3.6 m×1.45 m，上底尺寸4.1 m×1.45 m，呈倒梯形，见图3。

图3 节点开孔优化图

（2）墩身预留筋的布置调整

墩顶和S1 号块留孔内预留的节点锚固钢筋较多，预留筋沿墩顶截面布置，只有混凝土保护层和一层箍筋的间距，如钢筋预留位置或垂直度稍有偏差，安装时就会发生碰撞，无法正常安装。

优化方案：调整墩顶预留节点钢筋的布置，重新在内圈预埋竖向预留钢筋。根据新的预留位置重新进行结构验算，调整预埋钢筋设置，见图4。

图4 墩身钢筋预埋布置优化图

（3）以墩顶混凝土表面作为支撑，替代常规体外临时支撑支架；

原案S1 号块留孔尺寸同墩身截面尺寸，既S1号块同墩顶截面无接触，需要靠体外临时支撑。为了满足施工工期的需求，现场至少需要8 套支架流转施工，且46 榀预制盖梁，每榀都需进行支撑架基础处理，安装和拆除，并需配置8×4=32 个50 t 螺杆式千斤顶。

优化方案：在调整墩顶预留钢筋后，大大增加了预留筋到墩顶边的空间，再次调整留孔尺寸，减小留孔下底尺寸，使S1 号块同墩顶有足够的接触面积，并对墩顶接触面做找坡打磨处理，利用墩身自身支撑S1 号块，取消体外临时支撑，见图5。

图5 支架形式优化图

5 预制盖梁S1 号块的无支架验算

验算规范：

BD37/01- 高速公路桥梁荷载

MS 1553:2002-结构风荷载规范

WMO/TD-1555- 热带地区风载转换参考

BS 5975：2008-临时施工和支撑设计规范

荷载取值及计算算模型[1]：

计算模型见图6。

图6 计算模型

混凝土密度：25.0 kN/m3

施工荷载： 1.0 kN/m2

横向风载[2]：1.11 kN/m2

纵向风载： 1.42 kN/m2

竖向风载： 0.69 kN/m2

* 风载按30 m 高取值

验算过程：

（1）墩身抗压强度验算

S1 号块自重：29.3 m3×25=732.5 kN

施工荷载：1 kN/m3×7.2 m×3.25 m=23.4 kN

竖向风载[3]：0.69 kN/m2×7.2 m×3.25 m=16.146 kN

小计：772.05 kN

接触面积：（2000-1450）×（3600-1500）=1.155 m2

墩顶压强：772.05÷1.155÷1000=0.668 MPa

混凝土强度：0.4×40 MPa=16 MPa＞0.668 MPa

【PASS!】

（2）稳定性验算

[横向倾覆验算]

风载[3]：1.11 kN/m2×8.215 m2=9.12 kN

倾覆弯矩：9.12×1.966×1.1×1.1=21.7 kNm

抵抗弯矩：732.50×1.8 m = 1318.5 kN/m ＞21.7 kN/m

【PASS!】

[纵向倾覆验算]

风载[3]：1.42 kN/m2×20 m2=28.40 kN

倾覆弯矩：28.40×1.589×1.1×1.1=54.6 kNm

抵抗弯矩：732.50 ×1.0 m = 732.5 kN/m ＞54.6 kN/m

【PASS!】

（3）倾覆产生的额外压强验算

横向：21.7÷3.6=6.0 kN

纵向：54.6÷2.0=27.3 kN

墩顶边角压强：（772.05+27.3）÷1.155÷1000=0.69 MPa ＜16 MPa

【PASS!】

（4）抗滑动验算（见图7）

图7 抗滑动验算模型

盖梁最大横坡：6% = 3.434°

垂直分力：732.5 cos 3.434°=731.2 kN

滑动分力：772.5 sin 3.434° =46.24 kN

[其他滑动分力组合]

风载：1.11 kN/m2×8.215 m2=9.12 kN

2.5%垂直荷载：2.5%×772 kN=19.30 kN

1%垂直荷载+Pt：1%×772 kN+9.12=16.84 kN

取上述3 项最大值组合：46.24+19.30=65.54 kN

摩擦力：731.2 kN×0.3（摩擦系数）=219.36 kN＞65.54 kN

【PASS!】

验算全部通过，既取消体外临时支撑，靠墩顶接触面支撑盖梁S1 号块的优化方案成立。

6 实施过程中的控制点

6.1 预制盖梁的控制

（1）自建预制场预制，底胎膜按最长盖梁设置，S3 号块长度不等，侧模外包端模调节长度；

（2）长线法预制，整榀按块段划分分5 次浇筑，块段端面涂隔离剂作为相邻块段端模；

（3）场地内设各号块钢筋绑扎辅助架，成型后整体吊装入模；

（4）盖梁内一应各系统众多，需事先模拟各个系统的空间位置，合理调整，避免碰撞；

（5）各种预埋件数量繁多，位置方向各不相同，预制前做好台账，重点控制；

（6）严格控制预制构件外形尺寸，监控底胎膜沉降及钢模维护；

（7）做好关键点检查记录，验收合格后方可出运。

6.2 墩顶施工的控制

（1）墩顶部保护层厚度不能过大，避免受压后开裂或缺角；

（2）严格墩身预留筋位置和垂直度，避免安装S1号块下落时发生碰撞；

（3）做好接触面预处理，测量放线后，切割、打磨或砂浆找平。确保接触面平整，标高坡度符合，并在墩顶标记对准线，方便安装。

6.3 安装时的测量控制

（1）在保证预制尺寸精度的前提下，30 m 长的预制盖梁仅在S1 号块安装时有机会进行调整；

（2）在S1 号块牛腿角点出设置测量观测控制点，用于复核安装精度；

（3）虽然规范允许的偏差为5 mm，但由于S2 及S3 号块的不可调整性，如发生扭转偏差，S1 号块的安装偏差，到S3 会发大7～8 倍，故杜绝发生扭转偏差。

7 经济效益分析

无支架式支撑方案的优势在于，减少了临时体外支撑架搭拆的工序，取而代之用墩身墩顶同S1 号块的接触面作为支撑。该工序在墩身拆模后，外走道脚手架拆除前即可穿插实施，既节约了工期，又节约了造价，其效益对比见表2。

8 结 语

综上，本项目共计46 榀预制拼装盖梁，全部采用无支架式拼装方案，验收全部通过。该方案的优化，施工效果好，可大大简化施工流程、节约工期和成本，在市政高架工程范围内具有较好的推广价值，为类似工程提供借鉴。