裝配式橋梁施工關鍵

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傳統鋼筋混凝土橋梁結構多采用現澆方式，存在施工周期長、勞動強度大、環境污染大、施工質量差等諸多問題，隨著我國建筑工業化的發展，裝配式橋梁的研究及應用越來越受到業界關注。本文重點介紹了橋梁結構從樁基礎、下部結構、上部結構和附屬結構采用工廠化預制、裝配化施工、輕量化吊裝等施工工藝，并對節點連接的創新性進行了介紹。

社會對文明施工、綠色施工的要求越來越迫切，要求快速施工、減少對周圍環境和交通的干擾，特別在城市人口密集區或交通繁忙等區域；勞動力成本顯著提高，施工人員整體水平低，施工質量不高，導致傳統“人海”戰術已不適應，要求減少施工人員并快速施工；環保形勢下最嚴停工令、建筑材料價格飛漲，以及在綠色發展和高質量發展新理念的影響下，橋梁工業化成為熱門并受工程師追捧，國內裝配式橋梁的形式可謂百花齊放。

裝配式橋梁，是由預制構件或部件通過可靠的方式連接組合成整體的橋梁，包括全裝配式橋梁和部分裝配式橋梁。國內傳統的預制裝配式箱梁、T梁是部分裝配式橋梁，近年來工程師們從樁基礎、下部結構、上部結構和附屬結構開展了全裝配化的理論研究和工程應用。

裝配式橋梁和傳統現澆橋梁對比

現澆混凝土橋梁缺點：需要現場搭設大量支架和模板，以及綁扎鋼筋，工序繁雜；現場需要大量人工，勞動強度大且成本高，危險性高且效率低；現場澆注混凝土困難，噪聲大；施工周期長；對周圍環境和道路交通影響大；整體耗能大等問題；現澆混凝土的質量控制差，病害多。

裝配式橋梁的優點：實現人員少、快速化施工；裝配式橋梁構件，工業化程度高，質量遠高于現場澆筑構件；工廠化制造，不受天氣影響，施工效率高；智能化鋼筋加工，工廠化構件預制，標準化程序施工；可以大幅降低施工對交通車道的擠占，縮短施工占用的時間；減輕對周圍環境的影響；降低或避免工人長時間高空作業，減少施工危險。如工程具備一定規模，則預制拼裝施工的成本可以得到充分攤銷，綜合成本優勢得以發揮。

裝配式橋梁的主要關鍵技術和難點是預制構件的工廠化、標準化、智能化生產；現場拼接節點的便捷化、可靠性連接；預制構件的輕量化、自動化及未來的智能化安裝設備等方面。

裝配式樁基礎

預制樁基礎多分為混凝土管樁、土石復合樁、鋼混組合樁等形式。

混凝土管樁在工廠化預制，通過流水作業、整齊養護，形成成品，其具有預制快、質量高、造價低等優點。預制管樁采用預制高韌性混凝土管樁，通過靜力壓樁、振動沉樁等工藝將管樁下沉至設計標高，重點控制設計標高和沉降量。預制管樁的應用受地質條件、作業環境的影響，因其管壁光滑在部分軟弱地基應用要做好持荷計算，防止沉降。

土石復合樁采用管壁開孔的鋼管樁預沉后注漿的施工方法，兼顧了摩擦樁和端承樁的優點，以擴大基礎的形式采用擠密樁身周圍土體的作用使樁基具有更好的承載能力，與傳統的鉆孔灌注樁相比，土石復合樁中的水泥漿液在高壓作用下可滲入地基對其產生擠密和壓實作用。該類樁成樁快、成本低，但其受土質軟硬影響，樁體形態不規范，質量檢測缺乏科學的手段，如逐樁進行單樁承載力試驗，成本高、工期長。

鋼混組合樁是將預應力混凝土管樁和鋼管樁組合在一起的新型樁基，該樁結合了混凝土管樁造價低和鋼管樁抗彎性能好的優點，該類樁基施工快、組合效應更好，但其缺點是鋼管樁的防腐蝕措施和連接部施工要求較高。鋼混組合樁亦可開發為螺旋樁、薄壁鋼殼樁、根形樁、竹節樁等多種異形樁基礎。

裝配式下部結構

裝配式下部結構，即墩臺的主要特點是：可以在預制場預制構件，受周圍外界干擾少，但相對來說，對運輸、起重機械設備要求較高。裝配式柱式墩系將橋墩分解成若干構件，如承臺、柱、蓋梁(墩帽)等，在工廠或現場集中預制，再運送到現場裝配成橋墩。其施工工序主要為預制構件、安裝連接與拼接接頭處理。其具有兩個較為突出的問題，即在較高或較寬的下部結構預制拼裝時需要專用的大型構件運輸和起吊設備，節點連接的形式便捷性、安全度和抗震性能有待深入研究。

承臺的體積大、自重大，而且作為樁基和墩臺的重要連接構造，宜采用現澆形式。當采用預制承臺時，要加強與樁基礎和墩臺連接節點的設計，無論采用濕接縫連接、預應力連接、灌漿套筒連接等何種形式，均要確保節點連接可靠和結構的整體性。建議節點連接采用預埋型鋼連接件栓接或焊接組合+外包混凝土形式，型鋼、混凝土雙重固結，既解決了傳統混凝土節點抗震問題，又有效避免了純鋼節點的耐久性問題。

裝配式混凝土墩臺主要分為空心墩臺和實心墩臺。上海、四川、浙江等地在應用專業工廠預制成型的鋼筋混凝土實心墩臺，安徽應用旋轉離心成型的預制空心橋墩，河北在中小跨徑橋梁中應用預制鋼筋混凝土圓形墩柱。裝配式混凝土墩臺的關鍵控制要點是連接節點的拼裝精度，墩臺與蓋梁、承臺或樁基礎連接部需采用精度匹配的專用定位板，限制截面尺寸和預埋件位置，以確保安裝能夠順利實施。在高墩、大跨、寬橋面等工程應用中，該預制墩臺自重大，預制難，且運輸和安裝設備和作業環境等均受限制，且分段或分塊導致接縫多，對結構的整體性和抗震性能有待研究。

裝配式鋼墩臺主要包括鋼管墩臺、方鋼墩臺、桁架式墩臺、格構墩等多種形式，其加工主要在鋼結構加工廠內加工成型，現場采用螺栓連接、焊接連接、栓焊組合或鉚接等多種連接形式，應減少現場焊接作業，確保鋼結構現場施工質量，其優點是輕量安裝，施工便捷，缺點是鋼墩臺造價偏高、防腐維護和防撞設計需要充分考慮。

裝配式鋼混墩臺有鋼-混凝土墩臺、型鋼-外包混凝土等多種形式組成。鋼-混凝土墩臺省去了模板，鋼和混凝土組合既增加了組合墩整體的抗壓強度、抗彎剛度，又解決了現場連接和結構防撞問題，綜合成本較低、施工便捷。河北在京港澳高速公路保定互通匝道橋中應用了耐候鋼鋼管-混凝土墩柱，其通過與鋼蓋梁焊接、與混凝土承臺現澆齒槽混凝土形成可靠連接。型鋼-外包混凝土在工業和民用建筑領域應用較廣，今后在橋梁墩臺中也可開展研究和應用。

由于國內城市橋梁和公路橋梁橋寬較大，混凝土蓋梁幾何尺寸和自重較大，多采用分體預制，橫向拼裝的方式，其需要專用的運輸和起吊設備。預制蓋梁與墩臺連接多采用灌漿金屬波紋管連接、灌漿套筒連接、濕接縫連接等形式。預制蓋梁安裝前要加強對墩臺垂直度、平面位置和頂面高程、預埋件位置等的復核。

裝配式混凝土墩臺的整體性和抗震性還有待進一步研究

常用的節點連接方式有6種：預應力鋼筋或鋼束連接，采用鋼絞線或精軋螺紋鋼等高強鋼筋連接，通過預留墩臺、蓋梁或承臺的孔道連接。預應力的引入提高了墩臺施工成本，增加了預應力張拉和灌漿工序，延長了施工工期。

鋼筋套筒灌漿連接技術是指帶肋鋼筋插入內腔為凹凸表面的灌漿套筒，通過向套筒與鋼筋的間隙灌注專用高強水泥基灌漿料，灌漿料凝固后將鋼筋錨固在套筒內實現針對預制構件的一種鋼筋連接技術，該連接方式的安裝精度和灌漿質量控制較為嚴格，灌漿質量檢測方法和接觸端面間隙構造設計的穩定性尚待研究。

灌漿金屬波紋管連接技術常用于墩臺與承臺或與蓋梁的連接，預制墩臺通過預埋于蓋梁或承臺內的金屬波紋管連接墩身內伸出的鋼筋。該連接形式安裝精度要求高，現場工作量小，但在高地震危險區域應用尚待研究。

鋼筋焊接或搭接并采用濕接縫。預制拼裝橋墩預留結合部鋼筋以便與相鄰構件預留鋼筋搭接完成鋼筋連接后澆筑濕接縫混凝土。該構造混凝土施工質量不易控制，顯著增加現場鋼筋搭接、混凝土澆筑作業量，且受混凝土收縮影響亦可能產生收縮裂縫。

承插式接縫連接構造是將預制墩身插入基礎對應的預留孔內。其優點是工序簡單，現場作業量少；不足是接縫處的力學行為，特別是抗震性能如何，尚需進一步研究。

鋼混組合連接。預制混凝土大型構件的連接開展創造性的研究，不能照搬國外技術，要結合鋼和混凝土的力學性能和使用特點開發出鋼混組合連接節點，充分利用鋼的抗拉、抗壓強度高、連接形式多樣，混凝土的抗壓強度高、抗彎剛度大和耐久性好等優勢，對提高節點連接的穩定性和抗震性能具有極大的研究價值。

裝配式上部結構

上部結構的預制拼裝技術主要包括預制混凝土主梁、鋼混組合梁和鋼梁三種類型。

預制混凝土主梁。從材料劃分，主要包括鋼筋混凝土、預應力鋼筋混凝土兩種，從截面形狀劃分，主要包括箱梁、T梁、空心板等類型，從預制工藝上主要分為整孔預制、分片預制和節段預制3類。在中小跨徑公路、市政橋梁中采用整孔預制或分片預制后裝配施工；在大跨徑寬橋面公路、市政橋梁施工中多采用橫橋向分體預制、順橋向分節段預制，整體拼裝成型的工藝；在鐵路橋梁中因橋寬較窄多采用整孔預制。

預制混凝土主梁傳統的建造模式需要臨時征用大量的場地，建設大型的鋼筋加工廠、預制場和存梁廠等，隨著現在環保形勢、土地政策、高質量發展等諸多因素的新要求，臨時征地建造梁場的難度越來越大，故預制混凝土主梁正在向工業化、專業化、標準化的預制構件加工廠發展。特別是智慧梁場的新理念得到了工程和實踐應用：鋼筋焊接機器人、移動式底座、全自動液壓模板、自動噴淋養生設備等相繼開發。

節段預制箱梁的應用在國內正逐步推開，其主梁節段預制可以和下部結構同步進行，施工效率和產品質量高，但預制節段梁的存放、運輸和現場拼裝需要極為嚴格的質量控制要求，其施工安全風險較高，無論采用滿堂支架、逐段拼裝、懸臂拼裝等哪種工法，都要對其支撐體系的強度、剛度和穩定性，以及主梁結構的安全性和耐久性加以驗算，確保施工和使用安全。

鋼混組合梁。鋼混組合梁由鋼梁和混凝土板連成整體并且在橫截面內能夠共同受力的梁，簡稱組合梁。從截面形式上看組合梁主要分為鋼板組合梁、鋼箱組合梁、波形鋼腹板組合梁、鋼桁腹組合梁和鋼桁架組合梁幾類，在此基礎上又衍生了不同形式的組合梁。幾種組合梁的制造工藝主要包括：放樣—號料—預處理—部件（單元）加工—節段梁組裝—焊接—矯正—涂裝—預拼裝—驗收等工序。

預制混凝土主梁正在向工業化、專業化、標準化的預制構件加工方向發展。

在裝配式橋梁施工中，應充分利用鋼混組合梁的承重能力，開發梁上運梁、梁上架設的吊運輕量化、一體化裝備。

其中波形鋼腹板組合梁的加工具有個性化，需要大型的模壓設備冷壓成固定的波紋形狀，鋼桁腹組合梁和鋼桁架組合梁需要加強節點板的質量控制；組合梁采用節段拼裝技術較混凝土梁具有更為明顯的特點，其自重輕、跨越能力大、架設高效便捷，自承重等優勢，腹板連接采用栓接或焊接，較混凝土節段梁之間的榫連接、干接或濕接更為安全可靠。此外組合梁的橋面板可采用預制橋面板，有效降低現場濕作業和勞動強度，設計和施工時要充分利用鋼混組合梁的承重能力，開發梁上運梁、梁上架設的吊運輕量化、一體化裝備。

鋼梁。鋼梁的主梁結構由鋼結構組成，主要為鋼箱梁、鋼桁梁、鋼拱橋幾大類。鋼梁的制造工藝與組合梁大致相同，不再贅述，鋼箱梁的主要特點是橋面板多采用正交異性板，如橋梁跨徑不大，應盡量避免在小半徑曲線橋梁中采用純鋼箱梁；鋼桁梁的節點板連接要重點控制，鋼拱橋的吊桿和錨頭要做好防腐處理和檢查。

裝配式附屬結構

裝配式護欄。防撞護欄采用預制護欄，可為預制的鋼筋混凝土、鋼-混凝土護欄或鋼護欄等多種形式。

鋼-混凝土護欄和鋼護欄的連接形式較為便捷，護欄間可采用焊接、螺栓連接、護欄與主梁可采用焊接或抗剪連接件連接。預制鋼筋混凝土護欄要做好防撞設計，其與主梁翼緣板之間必須形成穩定、可靠、安全、耐久的連接，國內工程案例中預制混凝土護欄與主梁的連接多采用現澆齒槽連接，護欄與護欄之間采用接縫后澆、預應力鋼束等多種形式。

鋼-混凝土護欄和鋼護欄的連接形式較為便捷

裝配式搭板。裝配式搭板目前在國內文獻檢索中尚未發現，但裝配式水泥混凝土路面已有大量應用，預制搭板的研究可借鑒該施工工藝，可采用超高性能混凝土，減薄結構厚度、降低自重，在工廠內集中整板預制，現場裝配施工，對臺背施工和安裝精度的要求極高，采取有效措施預防板底脫空等病害。特別需要指出的是裝配式搭板與輕質混凝土臺背配合使用，將發揮更加顯著的效果，可極大的加快臺背施工速度、有效降低橋頭沉降，實現綠色施工。

我國中小跨徑橋梁分布范圍最廣，應用前景最大，跨徑小、構件短、自重輕，施工難度小，荷載等級低，對裝配化施工的運輸和安裝設備的要求低，更便于工廠化制造，裝配化施工，而且我國公路橋梁的基礎設施建設已逐步由興建向管養方向轉移，在交通強國戰略和鄉村振興戰略的驅動下，研究中小跨徑橋梁裝配化改造和養護意義重大。