預制拼裝橋梁下部結構關鍵技術研究

（山東省公路橋梁建設有限公司，山東濟南25000）

1 預制拼裝橋梁概述

當前階段我國市政橋梁項目采用的梁體類型主要有T梁、鋼箱梁、現澆大箱梁、預制小箱梁等，施工的形式主要是在現場施工大量支架，以支架為主體進行混凝土現澆。現階段我國在橋梁建設方面對于這種技術的應用已比較成熟，在項目開展的前期投入的資金較少，會對既有線道路面積進行占用，易導致交通擁堵。在建設過程中工序較多、施工緩慢、周期較長、噪聲大，對周圍民眾的生活以及工作造成較大的影響。針對這些問題對施工方式進行了改善，即預制拼裝橋梁工程。預制拼裝橋梁是根據橋梁的結構在預制廠中對橋梁的部件或者構件進行預先制造，制造后將其運輸到橋梁項目施工現場，再按照設計圖紙將各個部件、構件拼接安裝[1]。相比現澆橋梁方式，預制拼裝橋梁施工方式是把橋梁施工所需的部件或構件在施工現場外進行制作，在保證施工質量的同時對現場進行控制，不需要在現場開展綁扎鋼筋與現澆混凝土，不會對既有線的交通造成影響，因此，不需要開展交通管制工作。預制拼裝橋梁的施工能夠實現交通全天開放，體現“環境友好”建造理念，在施工的過程中，由于部件或構件在施工現場外制作，不會在施工現場產生大量的噪聲、泥漿以及對現場環境造成渣土污染，可縮短橋梁建設工期。對預制部件進行質量管理可提升橋梁項目整體的質量，預制廠在對橋梁的構件或節段進行制造時，可以按照橋梁的跨度或者上部結構斷面形式，將主梁按縱向分成階段逐一預制，按照橋面的橫向將其劃分為主梁和橋跨。橋梁的下部結構可以按照不同的構件部位，如墩帽、承臺、橋墩、樁基礎，在預制廠中進行節段預制或者整體預制。

2 預制拼裝橋梁技術優勢

在橋梁建設項目中應用預制拼裝橋梁技術，能夠將建設中所需的構件在預制廠進行制造，通過批量化、工業化的生產方式提升制造效率。在施工現場只需應用相關設備對部件進行拼裝，便可完成大部分的項目工程，預制拼裝橋梁技術的應用可促使橋梁項目建設向標準化、規范化方向發展[2]。與傳統的橋梁建設方式相比，預制拼裝橋梁技術可控制項目的質量、進度，能夠保護周圍環境。首先，在傳統的橋梁施工建設中由于施工周期較長，需要應用的建筑原材料較多，大量的建筑材料堆放占用大片土地面積，會嚴重影響交通造。建筑過程中應用的水泥等材料產生大量揚塵，對周圍的空氣質量、居民生活造成影響，在施工的過程中產生的建筑垃圾對周圍的環境造成污染，在項目竣工后需要進行環境整理，增加項目投入資金成本。通過預制拼裝橋梁技術可有效避免材料堆放、噪聲污染、環境污染等問題。就項目質量而言，在傳統的橋梁建設過程中，由于參與人員較多，管理制度存在缺陷，導致橋梁項目以及其他建筑項目均存在質量問題。對相關項目建設完成后期的投入使用安全性、可靠性造成影響，預制拼裝橋梁技術在施工前對橋梁的各個節段或者部件進行標準化的生產，對部件的制造質量進行嚴格審核。在后期的拼接工程中，需要以其為主要管理內容可確保橋梁建設的質量，減少管理人員的工作量，通過批量化的生產可縮減工期，提升橋梁項目施工進度。就人力資源方面而言，在傳統的橋梁施工建設中，由于施工量大，需要投入大量的勞動力確保項目各個環節有序開展，對建設單位增加了資金投入，預制拼裝橋梁技術對橋梁部件進行生產的過程屬于機械化生產，建設單位只需要支付制造費用和后期的拼裝費用，即可完成橋梁建設項目，可降低人力資源和資金的投入。由于高架橋梁的制造存在一定危險性，屬于高空作業，長期的高空施工增加了安全風險，預制拼裝可縮減工期，降低施工事故的發生率。

3 預制拼裝橋梁下部結構施工

為能夠有效減少橋梁建設施工對交通、周圍環境以及居民造成影響，需要橋梁建筑單位積極應用預制拼裝橋梁技術開展項目。在橋梁工程中，其下部結構為主要的承重結構，因此，對于下部結構的拼裝需要按照相關的技術標準進行，下文主要針對預制拼裝橋梁下部結構拼裝技術進行分析。

3.1 橋墩墩柱預制拼裝技術

現階段，我國在橋梁建設方面的發展已較為成熟，在橋梁下部結構的預制拼裝方面發展較緩慢，20世紀90年代開始對橋梁下部結構的預制拼裝開展相關研究，其主要表現在墩身鋼筋的搭接和焊接方面。隨著我國在橋梁預制拼接技術的不斷發展，對橋梁下部結構的預制拼接已有了全新的發展，出現金屬波紋管灌漿連接、灌漿套管連接等技術，對我國橋梁建設下部結構拼接技術發揮重要作用。

3.1.1 橋墩墩柱預制拼接主要技術

現階段，橋墩墩柱、蓋梁、承臺連接方式主要包括濕接縫、預應力、灌漿套管、波紋管等連接方式，對這些連接方式的應用需要根據橋梁建設的實際情況選取相應的方式。

濕接縫拼接方式，在對節段進行預制時預留一定的鋼筋數量，利用焊接或者機械拼接方式將預留的鋼筋相互連接，再利用現澆混凝土濕接方式進行節段連接。采用這種方式對橋墩進行連接，其力學性能方面和傳統的橋墩現澆筑類似，由于需要對鋼筋進行焊接、現澆混凝土，會延長施工時長。

預應力拼接方式，在應用預應力拼接方式時，需要用到環氧膠或者砂漿墊片進行連接，實現橋墩構件的連接。相較于傳統的橋梁施工建筑造價成本較高，在施工現場需要對預應力筋加以灌漿、張拉等操作，會導致施工工藝更煩瑣、時長增加等。

灌漿套筒拼接方式，在對節段進行制造的過程中，將鋼套筒預埋在構件中，再應用灌漿技術對各個構件進行拼接。這種拼接方式不需要進行現澆與預應力筋的張拉工序，施工效率得到有效提升，套筒與鋼筋兩者之間具備較高的咬合力，整體性較強，對鋼筋和套筒的定位具有較高要求，增加了施工難度[3]。橋墩的主筋連接套筒直徑相對較大，非連接段橋梁混凝土的保護層較厚。

灌漿波紋管拼接方式，其與灌漿套管拼接方式具有較大的相似性，將波紋管預埋至預制構件中，再應用灌漿技術實現不同構件的拼接。相較于灌漿套管拼接方式，波紋管與鋼筋之間的咬合力較差，需要增加錨固長度，確保橋梁的整體性。

插槽式拼接方式，主要是對墩身和蓋梁、承臺和樁的連接，相較于灌漿套筒方式和灌漿波紋管方式，其對施工公差的要求范圍較大，但需要現澆一定量的混凝土。

3.2 橋墩蓋梁預制拼接技術

在橋梁的建設施工過程中會用到大量寬度較寬、重量較大的蓋梁，需要對其進行分段預制與運輸。由于蓋梁的分段和接縫的方式屬于關鍵內容，在實際的預制拼接橋梁建設中需要加以重點控制。

3.2.1 上下分層預制拼裝

由于在橋梁的建設過程中，蓋梁的高度、寬度、重量都比較大，在進行預制制造時需要選取上下分層預制拼接方式[4]。上下分層預制拼裝在倒T蓋梁的預制拼裝應用較多，下部的牛腿翼源部位可在預制廠進行預制，但上部的肋板需要在完成吊裝后在現場實施現澆混凝土，需要在施工現場進行大量的工作，工期比較長，所以在對蓋梁的預制拼裝時，應用此種方式的施工較少。

3.2.2 橫向分段預制拼接

在橫向分段預制拼接中，選取的接縫方式主要包括濕接縫與膠接縫，蓋梁預制拼接施工中較為常用方式是濕接縫[5]。濕接縫的應用是把蓋梁的橫向分成預制階段和后澆帶兩個部分，這種預制拼接技術應用相對簡單，能夠降低蓋梁吊裝難度，可確保橋梁的施工質量。在實際的施工過程中需要對預制的構件進行臨時性固定，導致施工工序增加，臨時性固定會對周圍的交通環境造成較大影響。

在預制拼接橋梁建設中采用膠接縫不需要在施工現場進行現澆混凝土工程，需要應用預應力和剪力鍵將蓋梁和橋墩扣接。應用膠接縫方式能夠有效提升施工的效率，不需設置臨時支承結構，對周圍交通和環境造成的影響較小。由于有關構件在吊裝時應保證較高拼接精度，誤差應控制在5 mm內，因此，對施工的要求較高。

在預制拼接橋梁的建設中，預制節段的拼接橋墩一般情況選擇豎向拼接，拼接難度較高，對橋梁項目施工進度造成比較大的影響[6]。在進行預制節段橋墩拼接的施工時，需要對階段的劃分和連接問題加以妥善地處理。在預制拼接技術應用初期，相關施工單位只在大型的橋梁建設施工項目中采用預制橋墩拼接技術，例如東海大橋、上海S7公路新建項目等。其中S7公路新建項目屬于應用預制橋墩拼接技術的成功案例，通過應用預制拼接技術完成蓋梁施工，蓋梁節段選用的是牛腿式拼接方式，有效降低了施工風險。

4 結語

綜上所述，我國當前預制拼接橋梁技術的種類相對匱乏，每項技術的應用均存在一定缺點，針對現有的技術類型，需要橋梁施工單位根據項目的實際情況采取相應的拼接技術，有效確保橋梁的整體性，對建設資金、質量、進度加以控制。