裝配式結構的應用探討

尼景升

（河南省漯河市市政工程設計院，河南 漯河 462001）

0 引言

隨著社會經濟的快速發展，環保問題、快速建造問題、節約人工問題及標準化等問題逐步受到工程建設者的重視。因此，組裝式結構在最近幾年得到了廣泛的研究和發展，并且得到了較多應用。同時，這也是踐行綠色交通，樹立創新、協調、綠色、開放、共享五大發展理念，落實“四個交通”發展要求，促進公路發展轉型升級的重要體現。因此，橋梁工程領域對公路橋涵工程的預制化、標準化、工業化、產業化提出了更多、更高要求，公路工業化已經成為公路建設發展的方向與標準[1]。

基于綠色公路標準化、工業化建造需要，近幾年，部分省份已率先走在了發展的前沿，如：安徽省、上海市、河南省等，這些省份在工程設計中結合項目特點，先后在“體系與結構創新、構件標準化設計、工藝研究與流程再造、標準體系建立、信息管理與技術綜合”等方面，形成系列關鍵技術，依托自身技術優勢，成功研發、設計和應用多種在結構上具有明顯創新和突破、并經過工程應用的系列標準化技術，實現了集約、高效、安全、環保、經濟的目標，綜合效益顯著，符合當前國家對推行綠色公路、發展四個交通的政策要求，引領當下綠色公路發展新變革、新方向[2]。以下將對橋梁上裝配式技術的發展與應用進行闡述。

1 裝配式混凝土通道技術

行業傳統：公路通道結構單一、施工工法單一，存在結構承載力差、現澆工序冗雜、工期長、質量控制難、施工環境粗放、與路基施工干擾等詬病，經濟性差。

技術特點：采用一種預制裝配式鋼筋混凝土通道設計與施工技術，將通道設計成預制拼裝構件，型號通用多樣，采用集中預制、現場裝配施工，代替傳統現澆公路通道。

技術優勢：標準化、工廠化、機械化，縮短工期，降低造價。

技術成果：裝配式混凝土通道系國內首次提出并進行系統技術研究，作為一種持續改進的創新型標準化結構，適應了綠色公路的標準化、工廠化發展方向，追求高效率、高質量、高效益建設目標，設計和施工技術成熟，產品的標準化和工業化程度較高，近五年連續規模化應用于徐州至明光、安徽北沿江等國內11個公路項目中，通道總長度9.7萬m，節約投資8 424萬元，直接成本較傳統現澆結構降低10%～16%，施工文明化和標準化程度明顯提高，保護環境、節約資源，綜合效益顯著，已經成為綠色公路技術的典型示范[3-5]。裝配式通道技術見圖1，應用見表1。

2 公路高強預制墩技術

行業傳統：多采用現澆工藝，現場工序多、工期長、施工環境粗放、受自然環境影響大、施工質量控制難，經濟性較差。

圖1 裝配式通道技術

表1 裝配式通道工程應用經濟效益統計

技術特點：充分發揮高強預制墩的快速化、通用性和經濟性優勢，廣泛應用于橋涵工程、搶險救災、工程輔助設施等領域。

技術優勢：預制墩構件采用節段化、工廠化，質量系統易控，便于運輸和安裝，工序簡單，受力可靠，節能環保，降低造價[5]。

技術成果：采用高強混凝土與離心法工藝，工廠流水化、標準化、機械化作業，產品質量安全可靠，通過規模化應用比傳統現澆墩節約造價20%以上，節約工期1/3以上，施工質量系統易控。對預制墩接頭設計與施工技術、預制墩施工質量控制標準研究取得積極成果。公路預制墩應用見圖2。

圖2 公路高強預制墩應用

3 小型構件工廠化與標準化技術

行業傳統：應用規模大，缺乏統一、規范的標準體系。多采用現澆施工，工期長、施工環境粗放、質量參差不一，后期破損嚴重，養護費用高。

技術特點：將小型預制構件工廠化施工，采用較先進的工廠化預制工藝，最大限度的程序化流水作業，使小型預制構件施工達到工期、質量、經濟等多方面的優化目標。

技術優勢：標準化、工廠化、產品化，提高質量，降低造價。

技術成果：依托徐州至明光、安徽省北沿江、濟南至祁門、滁州至淮南高速等多個項目，實現了小型構件的標準化設計、工廠化預制、機械化施工。小型構件品種有：新澤西護欄、路基排水溝板、錐坡實心六棱塊、拱形骨架護坡預制塊、六棱空心植草磚、邊溝蓋板、邊溝臺帽、路緣石、路邊石等。小型構件工廠化技術應用見圖3。

圖3 小型構件工廠化技術圖例

4 鋼板組合梁橋技術與應用

行業傳統：對于中小跨徑橋梁，多采用組合箱梁、T梁結構，對砂石材料等不可再生資源消耗大，不利于節能環保[6]。

技術特點：組合結構橋梁中，鋼主梁與橋面板均采用工廠化預制、標準化施工，可充分發揮兩種材料的使用性能，與混凝土梁橋相比，自重輕，大幅降低基礎造價。

技術優勢：工廠化，標準化，節能環保，降低造價。

技術成果：鋼板組合結構由于多項新技術的應用，得到了良好的機能和耐久性，快速施工縮短了投資回報期，多樣化結構適應了不同橋位不同跨度橋梁建設的需求和景觀要求，簡化的結構減少了橋梁施工和維修管理工作量。目前鋼板組合梁在30～45 m的普通中小跨徑橋梁中極具競爭優勢，用以代替傳統的小箱梁、T梁，大大降低砂石等不可再生資源消耗，體現標準化、工廠化、集約化，當前公路橋梁建設需求龐大。中小跨徑鋼板組合梁技術應用見圖4。

圖4 中小跨徑鋼板組合梁技術

5 樁板式路基結構技術

行業傳統：在公路改擴建工程中，往往采用路基填料拓寬方式，增加了占地，尤其對于軟基區，地基處理成本較高。

技術特點：裝配式樁板無土路基是一種新型的樁板梁結構，是由工廠化預制的板梁、管樁組成的框架結構體系，裝配化樁板梁結構作為一種創新結構，相對于傳統的路基方案，裝配化樁板路基剛度大，工后沉降小，可用于代替3～8 m填土路基拼寬。相對于樁板路基取消了傳統路基邊坡放坡寬度，較大節省了征地面積；預制板梁、管樁可在工廠完成，現場組裝，施工速度快；在改擴建項目中無土路基可取消涵洞等結構物接長，水溝等附屬設施也可繼續利用，在加快施工進度同時，充分利用既有結構，節約工程造價[7]。

技術優勢：節約占地、標準化、工廠化，節約工期，節省成本。樁板式無土路基技術應用見圖5。

圖5 樁板式無土路基技術

6 橋梁PHC管樁技術應用

行業傳統：橋梁樁基多采用灌注樁。由于為隱蔽工程，施工風險、施工質量管理均較大，施工周期長，泥漿排放對環境影響較大，后期養護加固困難，成本高。

技術特點：PHC管樁屬于成熟的、廣泛應用的工業化產品，采用工廠化預制，現場裝配化施工，結構的標準化、工業化程度較高，施工質量系統易控，降低維護周期和養護成本，節約造價，相比于傳統的現澆樁基，在工程建設標準化、工業化技術方面具有明顯創新性和先進性，有利于節約資源、保護環境、降低造價，對提升項目的標準化建設水平和技術創新具有重要意義，尤其在長大規模的橋梁上采用，經濟和社會效益更為顯著。

同時PHC管樁均采用工廠化預制，可使結構設計、施工、維修更趨合理并具全壽命經濟性。在設計中采用多種提高結構耐久性的措施，提高其抗裂性能，施工質量系統易控，運營期養護方便，可以有效提高橋梁的耐久性和使用壽命。

技術優勢：標準化、工廠化、機械化、質量可靠、經濟性好[8]。

根據地質條件，目前中小跨徑橋梁中較多采用高強混凝土PHC管樁型號為PHC600～1000 mm，樁身混凝土強度等級為C80。橋梁PHC管樁具有價格低、施工周期短、施工質量易于控制、環境影響小等優勢，經濟效益明顯，與傳統樁基相比，可節省30%的樁基工程造價。管樁技術應用見圖6。

圖6 橋梁管樁基礎技術

7 節段預制拼裝箱梁技術

行業傳統：對中等跨徑混凝土橋梁，采用支架或托架現澆施工，現場施工工作量大，混凝土振搗、預應力張拉具有較大隨機性，質量管理難度大，工序多、工期長，建設成本高，對周圍環境影響較大。

技術特點：橋梁設計與施工標準化、裝配化、工廠化是綠色公路的發展要求，施工質量系統易控，業主管理與監控便捷，施工對周圍環境影響較小，節能環保，在城市高架橋梁設計有較大的競爭優勢[7,8]。

技術優勢：標準化、節段化、工廠化、裝配化，養護簡單，經濟性好。節段預制的應用見圖7。

圖7 節段橋梁的應用

8 結語

文中通過對橋梁的發展現狀的描述，提出了裝配式橋梁的顯著優勢，并通過七個方面的應用描述了其行業傳統做法、技術特點及技術優勢，為裝配式橋梁的設計提供一定的參考價值。

參考文獻：

[1]李堅,陸元春.預制節段混凝土橋梁的設計與工程實踐[J].城市道橋與防洪,2015(6):35-38.

[2]姚曉飛,徐岳.預制節段拼裝混凝土橋墩力學性能研究[J].公路交通科技,2013(5):59-65.

[3]王志強,葛繼平,魏紅一.節段拼裝橋墩抗震性能研究進展[J].地震工程與工程振動,2009,29(4):147-155.

[4]萬紹平.預制橋墩濕接頭的施工技術要點[J].城市道橋與防洪,2009(11):72-75.

[5]孫業發,王偉,宋書東,等.大型預制橋墩鋼筋籠整體吊裝對接施工技術[J].中國港灣建設,2014(9):55-58.

[6]竇巍.基于鋼板組合梁的裝配式橋梁在城市高架橋中的應用[J].山西建筑,2016,42(29):174-175.

[7]余武軍,何振宇.裝配式橋梁超高變截面空心薄壁墩設計[J].交通科技,2014(3):8-11.

[8]劉大明,王斌強.裝配式橋梁設計探討[J].山西建筑,2015(18):189-190.