钦北改扩建试水装配式桥梁“桩柱一体化”

2022-08-02广西北部湾投资集团有限公司钦北高速公路改扩建工程建设指挥部李瑞娇韦港荣广西交科集团有限公司黄凯楠

中国公路 2022年9期

文广西北部湾投资集团有限公司钦北高速公路改扩建工程建设指挥部李瑞娇韦港荣广西交科集团有限公司黄凯楠

兰州至海口高速公路广西钦州至北海段改扩建工程（以下简称“钦北改扩建工程”）应用的装配式桥梁“桩柱一体化”建造工艺技术，是国内首创的装配式桥梁建造技术，解决了常规技术工艺存在持续时间长、场地要求大、施工质量难以保证的难题。目前，该技术已被列入交通运输部“科技示范工程”。本文主要分析了装配式桥梁“桩柱一体化”的研究背景、安全性及应用等方面。

常用桥梁下部结构施工痛点

在公路改扩建工程中，如何在尽量减少施工对既有交通影响的前提下，既保障施工质量又保证建设速度，是十分棘手的问题。作为公路改扩建工程中的重要一环，桥梁施工对施工场地、工程质量、建设效率等提出了更高要求。

目前，常用的桥梁下部结构形式分为现浇式和装配式。其中，现浇式桥梁下部结构建设过程中需要现场支模，其工艺特性也会导致施工临时场地占用大、现场整洁性较差，而且在浇筑完成后桥梁下部结构需要持续多天养护，工程耗时较长。

常规装配式桥梁下部结构建设多采用预制群桩的形式，现浇承台，通过承台将预制墩柱连接。但群桩施工多采用锤击打入，存在施工临时场地占用时间长、施工噪音大等问题，同时承台建设也加大了永久场地的占用面积。

综上可见，已有的施工工艺并不能满足改扩建工程中对桥梁下部结构施工迅速、场地占用小的要求。针对这些问题，形成一种施工速度快、占地小、无需养护的桥梁下部结构创新施工工艺十分必要。

“桩柱一体化”的研发

钦北改扩建工程的建设对完善沿海港口的高速公路网，增强沿海港口集疏运能力意义重大。在充分调研的基础上，项目团队发现现有桥梁存在桩基不深、墩柱不高等问题，同时项目存在施工场地有限、施工时间短等情况。为此，项目团队创新性地提出了装配式桥梁“桩柱一体化”建造技术。

“桩柱一体化”工艺结构示意图

该技术是一种对预制桩基础及墩柱进行有效连接的桥梁下部结构建造技术。项目团队首创了包含设计、制造、施工、检测在内的“桩柱一体化”工艺，通过在桩柱间采用法兰盘连接代替传统的承台连接，不但能够减少现场浇筑承台的环节，缩短建造时间，还解决了桩基处于中央分隔带时的场地占用难题，起到缓解改扩建工程交通组织压力、缩短施工周期的作用。

试验操作流程

在实际案例中，“桩柱一体化”工艺可供参考的经验并不多。本着项目安全建设目标，为进一步检验“桩柱一体化”工艺的可行性，项目团队通过在钦北改扩建项目开展工艺试验，模拟了装配式桥梁“桩柱一体化”建造的全过程。

钦北改扩建“桩柱一体化”工艺试验盖梁安装

首先，桩基、桩柱及盖梁全部采用工厂化预制生产；然后，桩基旋挖成孔后植入大直径预制桩，再通过与桩柱等直径的法兰盘连接预制桩柱；接着，桩周采用反循环填充改良的水泥搅拌土，桩底下导管灌入水泥垫层，再通过坐浆法将桩柱下放至孔底；最后，安装预制盖梁，完成下部结构施工。

精度严格可控

试验过程中，项目团队发现，盖梁安装对桩柱的垂直度等施工精度的控制要求十分严格。为此，在钦北改扩建工程中，项目团队针对预制构件拼装过程中空间姿态定位控制效率低、精度差及缺乏配套监测控制手段的问题，研发了一整套实时、高精度、可视化空间姿态控制系统。该系统解决了全拼装桩柱垂直度控制和水平位置控制的难题，实现了预制拼装空间姿态位置控制反应时间达毫秒级、方位精度达0.05度、坐标定位精度达0.1毫米，可实现安装构件姿态的三维可视化展示，满足了装配式桥梁“桩柱一体化”建造技术对安装精度的要求。