装配式技术在高寒地区市政路桥方面的应用

2023-01-07杨玉光

居业 2022年6期

杨玉光

(黑龙江省公路勘察设计院,黑龙江哈尔滨 150080)

装配式技术诞生于上世纪50年代，最早是由法国开始兴起，之后传入英国，直到70年代才从英国引入美国,时至今日,装配式技术在欧美和日本的发展已经相对成熟，其过程经历了大概30年之久，因此，发展基础相对牢固。在我国，装配式技术在高寒地区路桥工程建设中的应用，对我国市政建设起着很大的积极作用。

1 道路工程建设领域

随着当前我国新型城市化建设进程的不断深入推进,市政大道桥梁在我国城市交通中心开工建设,需要同时满足的是减小城市影响，改善城市交通,缩短桥梁施工准备工期,减少城市环境影响等基本要求。目前，我国装配式技术正在高寒雨雪地区建设实施，由于市政路桥建设项目具有很好的市场适应性，因此在国内道路基础工程建设技术领域进行了积极探索,并且主动引进了国内外先进的新型装配式道路构件。由于小型道路浇筑工程自身具有结构性的特点,能够直接使用小型装配式浇筑构件的大部分浇筑工程件数较少,目前主要应用的是小型装配式隧道路面浇筑基层和大型装配式道路挡土墙，其上面再加铺一层沥青的路面层即可以构成白加黑的复合式施工路面。该建筑技术就是针对当前市政道路基层建设过程工期长、质量差和保证率低的市场现状而进行研发的一种新型市政路面工程基层建筑结构。改革开放后,我国建筑装配式工程事业已经步入快速繁荣发展的新时期,其急速繁荣发展主要表现在以下两个方面:其一，现代市政业和公用建筑工程业已成为我国装配式工程技术事业发展的主要技术阵地,且经过发展与经验总结，使得高寒地区的市政路桥方面也开始出现了装配式技术的使用，实现了从整个节段结构装配的全部或部分上、下结构组合方向的发展；其二，在高寒地区技术应用的过程中，实现了从小于装配式主体构造物部分或者其上部主体结构，向大于装配式主体构造物的部分或者其下部主体结构方向的发展。

2 在桥梁工程建设领域

首先,装配式桥梁结构上部在我国桥梁上部建设技术领域并非是一个全新的技术概念,在几十年我国建设桥梁发展历史过程中,桥梁上部结构逐步发展形成了以配合现浇钢筋混凝土桥梁下部结构、配合新型预应力钢筋混凝土结构板梁、t型箱梁、小拱型箱梁、钢箱梁等为主要结构预制件的装配式结构，以及配合上部主体结构新型桥梁等的建设发展模式。以哈尔滨城市道路桥梁建设为例，我市公司有着比较成熟的项目建设工程管理、设计、工厂工程预制、运输、架设、质检工程验收、运营维修养护以及工程质量管理造价风险控制等多方面的工作经验。国家决定推行公路装配式桥梁建筑后,积极主动相应配合国家出台相关扶持政策,在公路桥梁工程建设相关领域已经进行了充分的基础技术研究探索和事前准备实施工作。先后与上海、安徽等我国装配式结构桥梁行业发展较快发达地区的多家相关专业技术开发单位共同建立了战略合作伙伴关系,在研究装配式结构桥梁主体结构,装配式结构桥梁+bimh等领域一直进行着积极的相关技术研究准备开发工作。其次,装配式公路桥梁建设在哈尔滨(高寒雨雪地区特大型大中城市)建设具有非常重要的战略意义。全新设计概念的装配式新型桥梁结构建筑由原来的桥梁预制件以及框架，发展成为以新型预制桥梁方桩、管桩、墩柱、盖梁、桥台结构为主要代表的新型桥梁建筑下部结构；以拱型板梁、小拱型箱梁、钢混凝土组合梁结构为主要代表的新型桥梁上部附属结构；以新型预制桥梁防护和撞墙、挡墙、涵洞、通道、管廊等结构为主要代表的新型桥梁上部附属基础设施的综合工程设计应用。全新设计概念的公路桥梁主体建筑设计具有其积极意义，可以在一定程度上加快我市桥梁整体建设施工速度,应对目前我市高寒大雪地区桥梁施工期短的各种问题。工厂化桥梁预制施工可以有效加强人为控制施工质量的管理；杜绝人为控制因素的桥梁工程质量下降问题；提高我市桥梁各种高强度、新一代材料的综合应用能力；提高我市桥梁整体建设的内在技术品质；促进我市桥梁整体建设工程技术上的进步。全新的新型装配式结构桥梁的技术应用方式，能够使其革命性的有效推动当前我国现代桥梁工程建设的快速发展。符合国家关于促进可持续发展的宏观理念政策要求,绿色、节能、减少人类劳动力的大量使用；提高我国桥梁公路建设的内在技术品质；推动我国桥梁公路建设工程技术的不断进步。第三,在大力推进新型装配式现代建筑建设的同时,发现以下一些问题时还需及时着力加以解决，如先期准备引入高标准的装配式建筑材料生产线加工厂；满足所有装配式建筑企业高标准的设计要求；施工项目配合设计能力得以实现，设计按照实际施工要求调整,逐步完善形成项目设计，力求与施工配合能力完全相匹配,进而真正做到整个项目建设过程链条完全满足所有装配式配合建筑的设计要求。

3 装配式技术在高架桥梁的应用分析

从节段部分主体装配式结构上部结构向节段装配式全部上下主体结构技术发展，是近年来我国城市道路桥梁装配式结构技术应用发展最主要的发展趋势和主要特点之一。装配式施工技术主要是指各类工程建筑构造物的绝大多数或全部主体结构，都可以采用建筑工厂直接预制、现场加工装配的一种具备一定技术性的装配式加工工艺方式。相比节段装配预制或部分节段预制,该工程装配的节段装配对效率要求更高,一般不能超过90%,施工的技术难度更大。浙江省就首次提出采用全新半预制桥式拼装桥梁技术工艺，建设北京城市干道高架桥一绍兴市越东路及南延段北京智慧交通快速路一期建设项目、天津市首座全新半预制桥式拼装高架桥梁北京航海道快速匝道高架桥。

3.1 预制施工工艺

钢筋原料检测合格之后，用手动砂轮切割机与主筋一起切割盘车线，将线头打磨成盘车线和动车组路线，然后用砂轮机打磨。用自动折弯机弯曲箍筋，骨架片的方位按1∶1的比率排序，制造固定模。将钢筋依次放到铸件上，点焊固定。架构质量检验合格之后，方可起焊。焊使用单面焊，架构架所有焊缝使用焊人型焊，焊缝宽度为钢筋半径。并且在同一平面上，焊缝间的相距不准大于100mm。焊次序从下方到两边对称。焊过程中，留意观测骨架件与否有显著形变，保证焊好的骨架件平坦蓄电池。高架桥梁的钢架系在夹具架上。为确保钢筋部件的定位精度，在胎架上部减少了半灌浆机匣导向架。导向架可在厂房内改变，以完成高架桥梁钢筋夹具的质量，符合各种规格高架桥梁的绑扎。此外，半灌浆钻孔通过定位板与钢筋导向架结合，保证高架桥梁和两根柱子能精确装配。导向架分成三个斜坡，替换导向架可构建高架桥梁横坡的变化。高架桥梁钢筋结构绑扎工程陶瓷按下列流程展开：(1)高架桥梁钢筋绑扎胎架加装完之后，起在钢筋胎架上加装适当的定位板和定位架。(2)将半灌浆钻孔与预埋主筋相连，然后加装在定位板上。(3)从下方到两边依次加装高架桥梁架构，并用绳子临时捆扎架构，避免弃置。在半灌浆钻孔的灌浆正门和出口处加装灌浆管。灌浆管使用铝合金管，一端有螺丝口,另一端设止浆塞。灌浆管的宽度保证止浆塞的正面靠近侧边。(4)加装波纹管并临时固定。(5)加装半灌浆机匣箍筋。(6)加装高架桥梁箍筋，精确改变高架桥梁箍筋和半灌浆套筒箍筋，并用绳子和架构板绑扎稳固。(7)精确改变波纹管方位，用U形导向筋夹导向。导向筋间距不小于100mm，曲线段宽度为30～50cm。用锚网加装钢筋。(8)安装止动块、石筋、高架桥梁吊点和保护层垫块。高架桥梁钢筋结构审核合格之后方可从胎架上吊起。为防止钢材架构在起重机步骤中形变，设计了一种专属的钢材架构起重机吊索，吊索通过钢索绳卸扣与钢材架构相连，这样就可以保证钢筋四周的交叉点焊接稳固，提升结构的稳定性。

3.2 钢筋浇筑及养护

钢筋强度应符合设计图要求，高架桥梁钢筋使用浇筑完成。钢筋由厂房分散加热，用罐货车运送至高架桥梁周围地区，用虎门吊提高，以圆柱形装入高架桥梁,实施高架桥梁吊装时，应从高架桥梁北部向两边浇筑，有助于排出钢筋中造成的液体，避免钢筋表面出现液体。使用高频附着式振捣器和插入式振捣器相融合的方式振捣钢筋。钢筋使用结构工程，每层宽度掌控在30cm内。首先使用附着式振捣器振捣，然后用插入式振捣器振捣钢筋。插入式振捣器应添加上层钢筋10cm。振捣棒应快插慢拔，离边沿距离大于振捣棒的距离。每次振捣之后，振捣时应提出振捣器，避免振捣器与波浪管撞击。对于每一个振捣器，都要振捣至钢筋地表不再沉降，不再溢出，地表充分收缩。钢筋工程时，应派保管检验钢筋和波浪管的可靠性，发现软化、形变、位移时应及时处理。锚板周围应充分振荡和压实，以避免梁桥张拉步骤中锚板四周的钢筋损毁造成摊铺脖子脱落。为了避免梁桥管阻塞，在钢筋卷曲以前，将心轴添加预应力管中。钢筋初凝完成之后，在钢筋地表遮蔽土工布，并展开保养。钢筋的水养时间符合设计图的要求。

3.3 预应力施工

高架桥梁梁桥钢筋张拉时，高架桥梁钢筋强度和刚性硬度(或龄期)应符合设计图要求。使用汽车起重机将千斤顶加装在高架桥梁内张拉两端，使用智慧型张拉设备传输张拉两端。在张拉步骤中，拉应力是掌控梁桥张拉的主要原因，伸长量是掌控梁桥张拉的次要原因。预应力筋张拉完毕，检验合格之后，用砂轮切割机截断钢材绞线，钢绞线漏钢宽度不小于30mm。梁桥使用专属张拉平台。张紧模块用作摆放张紧器并挂套紧千斤顶。上部设防雨罩，下部设四个滚轮，方便张紧器的行进。张拉平台在与锚相对的一侧设有挡板，起到安全性保障作用。使用等离子体专用灌浆技术。此外，高架桥梁的起重机和存放是在高架桥梁吊离台座前，在高架桥梁侧面涂上序号和加装路径。高架桥梁的四个吊点使用专属吊索相连，单台起机枪使用1201门式起机枪。高架桥梁分两层放置，高架桥梁和放置基座间以及上下高架桥梁间承托着工字钢和橡胶板。两边高架桥梁应对魏，承托垫不准为空。按序号定期放置，方便起重机装车和运输。而且高架桥梁必须在钢筋风速达钢筋设计风速的100%之后才能运输和加装。

4 装配式监控技术在我国市政相关领域的实际应用趋势

城市快速隧道管廊预制构件装配式大桥施工构件技术的推广发展应用现状，与大型综合隧道管廊类似,当前仍以隧道预制部分采用标准预制构件施工为主(如采用预制高架隧道桥梁管片作为标准件),但技术发展与推广应用推进速度仍然要比大型高架隧道桥梁、综合隧道管廊慢,尚且还处于初步推广应用的初期,国内尚未大范围、大规模开展采用预制构件装配式大型城市快速隧道大桥施工。我国城市郊区地铁全线车站前期，应用新型预制材料装配式构件施工发展相对滞后，不同于其他大型市政工程建设领域,城市郊区地铁全线车站前期应用新型预制材料拼装构件施工的工程项目并不多,主要还是停留在采用预制构件安装个别建筑构件和室内墙体装修施工阶段,为数不多且发展具有鲜明特点的施工案例主要包括2016年开工建成的国内首例采用预制构件拼装的新型地铁全线车站，长春地铁号铁全线一期扩建工程，全线袁家店西兴站目前预制大型装配式框架挡土墙、防水抗撞墙等已基本处于施工试验或初步投入应用研究阶段，2017年国内首次在广州市政高速公路工程项目，南北双向高架中兴路下南侧匝道进行新建建设工程,进行了大型预制钢筋混凝土框架挡土墙整体吊装调试施工。预制线和拼装线路施工用于高架、匝道等道路交通堵塞区。