預制裝配整體式高架快速路施工技術應用

祁 真

1. 上海建工二建集團有限公司 上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技術研究中心 上海 200080

隨著城鎮快速化改造的推進，城市高架快速路施工不斷展開。傳統高架快速路施工通常使用現澆形式，人力、物力耗費大，構件質量也難以保證，同時還容易對環境造成污染[1-2]。現今，隨著裝配式技術的發展，預制裝配整體式結構在城鎮高架中應運而生。

1 工程概況

1.1 總體概況

兩港大道（新四平公路—S2）快速化工程坐落于中國（上海）自由貿易試驗區臨港新片區內。工程全長約10.9 km，實施范圍西起新四平公路（樁號K0＋000.000），東至老蘆公路以東，接兩港大道現狀跨線橋（樁號K10＋930.773）。

兩港大道道路規劃紅線寬度為60.0～99.5 m，主線道路采用高架橋形式，道路等級為城市快速路，設計速度為80 km/h，采用雙向六車道規模；地面道路等級為城市主干路，設計速度為50 km/h，采用雙向六快車道＋兩慢車道規模。兩港大道全線共設置4對匝道，分別在妙香路西側、鴻音路東側、重霄路東西側、奔騰路東側設置1對匝道，如圖1所示。

圖1 總體布置示意

1.2 裝配式概況

工程采用裝配式橋梁技術，現場除承臺及橋面板現澆外，立柱、蓋梁、小箱梁均為工廠化預制，現場拼裝，預制裝配率高達95%。

預制立柱采用C40自密實高性能混凝土，工程標準立柱尺寸為1.6 m（橫橋向）×1.8 m（順橋向），當立柱長度大于14.1 m或單根起吊質量大于130 t時采用分段預制。

預制蓋梁采用C40自密實高性能混凝土，大挑臂雙柱墩形式，雙柱外邊寬7.5 m，蓋梁挑臂呈梯形，下邊長8.484 m，上邊長8.754 m，蓋梁順橋向寬2.0 m。標準段中墩的支座墊石及抗震擋塊和邊墩蓋梁的構造不同。本工程部分蓋梁進行了分段，分段蓋梁均為濕接蓋梁，分段蓋梁一側架設臨時支墩。

標準段上部結構采用先簡支后連續預應力小箱梁。小箱梁采用C60自密實高性能混凝土，預制小箱梁標準跨徑25～30 m，梁高1.6 m，2～5跨為一聯，頂板厚20～30 cm，腹板厚19～32 cm（圖2）。

圖2 主線高架標準段預制結構橫斷面

2 裝配式高架橋工藝技術難、特點

1）工程采用全預制裝配式技術，預制裝配率高達95%，具有預制范圍廣、體量大、類型多、危險性高、工期緊迫的特點。

2）預制構件多為超長、超寬、超重構件，單根立柱最高達14.471 m，重達149.77 t；單片蓋梁最重達247.9 t。制作加工計劃與現場實際需求計劃較難匹配，構件運輸問題也較為突出。

3）預制裝配式高架橋對構件安裝精度要求高，裝配施工需嚴格控制誤差，對承臺預留鋼筋精度要求高。

4）預制構件拼裝施工風險高、工藝復雜。在跨路口、跨河道、地面橋梁改造、匝道等節點處施工難度大，需對交通組織、吊裝順序、施工工藝、臨時支墩設置等方面進行充分的考慮、設計。

3 預制裝配整體式關鍵工藝

工程總體施工流程：樁基工程施工→承臺施工→立柱施工→蓋梁施工→箱梁施工/組合梁施工→附屬結構施工。

3.1 預制立柱吊裝技術

3.1.1 立柱預埋鋼筋安裝

承臺施工采用現澆形式，立柱采用預制形式，兩者采用預留鋼筋形式連接，因此，鋼筋的定位尺寸至關重要。為確保預留鋼筋位置的精度，采用定型整體鋼筋模塊來進行控制。

1）定位架設計：主筋定位面板采用1.6 cm厚鋼板制作，中間開口作為混凝土振搗口。鋼板外邊尺寸為1.8 m×1.6 m，內口尺寸為1.26 m×1.06 m。面板上預留鋼筋定位孔，每個孔位處開孔φ48 mm（內徑），并設置角鋼限位板。

2）安裝流程如下所述。

① 在綁扎承臺鋼筋時，立柱預埋鋼筋處頂面縱橫向鋼筋先不綁扎，對立柱預埋鋼筋骨架底部進行初步定位，將方鋼精確安放于綁扎后的底層鋼筋上，通過4處勾頭螺栓與底層鋼筋進行連接固定。

② 吊放立柱預埋鋼筋模塊，通過配套定位裝置固定架體，確保立柱預埋鋼筋骨架底部平面定位無偏差（圖3）。

圖3 預埋鋼筋骨架底部定位設計

③ 鋪設立柱預埋鋼筋處承臺縱橫向頂面鋼筋，之后安裝定位面板，將定位面板整體擱置于預埋鋼筋模塊上固定，準確定位單根立柱預埋主筋相對位置，連接牢固。通過千斤頂調節主筋定位面板標高，將模塊鋼筋與承臺鋼筋焊接固定（圖4）。

圖4 定位架平面位置調整示意

④ 在承臺混凝土澆筑過程中，對定位架進行監測，如復測出軸線偏位情況，可通過鋼管頂托進行平面位置調節；復測預留筋頂面標高，通過千斤頂進行調節，確保立柱預埋鋼筋的精準定位。

3.1.2 立柱吊裝

本工程預制立柱吊裝選用1臺350 t履帶吊（主臂30 m，配350 t吊鉤）作為吊裝設備，其標準立柱尺寸為1.6 m（橫橋向）×1.8 m（順橋向），預制立柱單吊最大質量為150 t。

1）吊裝準備工作：首先將承臺面鑿毛并清理，放置中心墊塊，接著安裝止漿環和鋼墊片，最后安裝擋漿模板。其中止漿環安裝在橡膠環上部，其位置應在插筋以下30 cm。

2）立柱卸車：履帶吊在吊裝點就位后，運輸車輛駛入吊裝作業半徑，采用尼龍吊帶起吊立柱并將其擱置于支架和輪胎（帆布墊）上。

3）立柱翻身：將卸扣與立柱頂端預埋吊耳連接，立柱底端放于帆布墊之上，吊鉤緩慢提升預制立柱至一定高度后同步回轉，在立柱將要處于豎直狀態前，緩慢提升吊鉤，避免鋼絲繩處于松弛狀態，保證立柱豎直狀態后不發生晃動。

4）立柱試吊：立柱由吊機旋轉吊起，運至承臺位置，將立柱套筒對準承臺預留筋，調整標高及限位后吊起。

5）承臺坐漿：承臺鑿毛面清理濕潤后，采用C60高強砂漿進行坐漿。鋪漿時注意保持止漿環略高于漿液面。

6）立柱就位：坐漿完成后第2次就位立柱，立柱沿倒角限位板下放，確保四周都有漿液擠出，保證坐漿密實，復測軸線及垂直度進行最終精調。

7）灌漿套筒連接：出漿口安裝L形管，拌制灌漿料，套筒灌漿料采用100 MPa高強無收縮水泥基灌漿料，從灌漿套筒下注漿孔注入，當漿液呈整股狀從L形管口流出時，進行封堵。采用L形管可以防止封堵過程中的漿液回流，以L形管內液面下降不超過5 cm作為判斷依據，保證套筒內密實度。

3.2 預制蓋梁吊裝技術

3.2.1 預制蓋梁吊裝

預制蓋梁吊裝選用1臺350 t履帶吊（主臂30 m，配350 t吊鉤）作為吊裝設備。標準蓋梁挑臂呈梯形，下邊長8.484 m，上邊長8.754 m，蓋梁順橋向寬2.0 m，預制蓋梁單吊最大質量為250 t。

1）吊裝準備：立柱頂面清理濕潤，安放調節墊塊，安裝擋漿模板（圖5）。分段蓋梁一側設置臨時支墩。

圖5 擋漿模板示意

2）卸車試吊：履帶吊在吊裝點就位之后，運輸車輛駛入吊裝作業半徑范圍內，再直接起吊回轉至立柱上方進行試吊。

3）坐漿就位：試吊完成之后，對立柱頂面采用C60高強無收縮砂漿坐漿，將蓋梁進行二次就位，同時復測軸線標高。

4）重力灌漿：本工程蓋梁與立柱的連接采用金屬波紋管模塊重力式灌漿，灌漿料為TZH 10.0型鋼筋接頭灌漿料。在蓋梁頂部運用注漿漏斗或人工傾倒的方式，待漏斗內漿料流完或殘余少量漿液液面不再下降時，移走漏斗，蓋梁頂部鋼管內液面在第1次灌滿后，隨著內部氣泡的排出，漿料會略微下沉，應及時補漿（此過程持續約5 min）。如漏斗內剩余較多漿液，則需采用鋼棒從管頂插入疏通，排出空氣后繼續注漿。

5）蓋梁張拉順序：先張拉2根N2號鋼束和4根N3號鋼束并灌漿封錨→運輸至現場吊裝定位→待蓋梁立柱連接套筒灌漿固結后張拉2根N2號鋼束與4根N1號鋼束。通過控制張拉力，控制張拉的預應力束，同時記錄張拉伸長值，作為校核依據（圖6）。

圖6 蓋梁張拉

3.2.2 分節蓋梁濕接縫支持體系

蓋梁濕接縫臨時支墩采用4根鋼管柱，長32 cm，壁厚2.2 cm，平面布置1.8 m×1.8 m，標準段長度6 m，鋼管之間桁架采用20#槽鋼，槽鋼豎向最大間距1.8 m。

支架上面采用雙拼32a#工字鋼作為分配梁，頂上鋪設24a#雙拼槽鋼分部布置間距45 cm，槽鋼上鋪設厚1.5 cm鐵板，頂上布設頂托，頂托底加鋼管底座，長4.8 cm、壁厚3.6 mm，頂托用來控制鋼模板高度。

3.3 預制小箱梁吊裝技術

小箱梁吊裝選用2臺350 t履帶吊進行雙機抬吊。均為主臂工況，臂長30 m。預制小箱梁標準跨徑25～30 m，梁高1.6 m，2～5跨為一聯，頂板厚20～30 cm，腹板厚19～32 cm。 最大構件質量為142 t。在跨徑內小箱梁從北向南吊裝（圖7～圖9）。

圖7 小箱梁吊裝平面布置示意1

圖8 小箱梁吊裝平面布置示意2

圖9 小箱梁吊裝平面布置示意3

小箱梁按橋墩墩位、跨度、支座標高復測→支座的安裝、檢驗→吊車就位→起吊→移梁就位→移機對中就位→復測的順序開展施工。

小箱梁吊裝前，根據各臨時支座高程測量數據，利用木模板及鋼板，配置不同厚度的臨時支座襯墊，精度控制在±1 mm。

臨時支座采用砂箱，采用φ194 mm×10 mm的內圓管和φ219 mm×10 mm的外圓管，鋼管的頂部（底部）焊接260 mm×260 mm×10 mm的鋼板，外圓管底部開設2個M20 mm×30 mm的泄砂孔。砂箱高度可調，壓實后的砂箱高度控制在30 cm。卸載拆除時擰開M20 mm×30 mm的泄砂孔螺栓，并配置高壓水槍進行沖洗，促使細砂從泄砂孔流出后卸載取出臨時砂箱支座。

4 裝配式高架橋工藝注意要點

1）設計方面：結合現場地質條件與實際情況，進行裝配式高架橋梁構件質量設定，在施工過程中及時對相關節點進行優化。

2）吊裝方面：做好地基承載力的復核，保證吊裝的安全可行性。安排夜間進場和吊裝時，現場配合交警協調交通工作。雙機抬吊操作難度較大，吊裝前需對作業人員進行全面交底。

3）質量方面：嚴格控制現澆承臺與預制立柱插進尺寸精度。預制構件連接節點灌漿質量飽滿度的控制也十分關鍵。預應力張拉時保證張拉軸線精度，嚴格控制張拉持荷時間，張拉壓漿期間的溫度控制也十分重要。

4）安全方面：施工期間主要的重大危險源為高空作業、吊裝作業、動火作業等，針對作業人員要做好全面交底，在施工作業期間保證安全。

5 結語

通過本工程對預制裝配整體式高架快速路施工技術的運用，積極開展綠色化裝配式建筑工程施工。預制裝配式橋梁鋼筋加工智能化，構件預制工廠化，施工程序標準化，使施工質量得到保障；減少人材機的成本投入，綠色環保，極大地減少了施工過程對周邊環境的影響，降低了對交通的阻礙程度，使得橋梁建造周期大大縮短。本工程運用的相關經驗可在類似工程中推廣。

[1] 楊華雄.整體預應力裝配式板柱建筑的設計與施工[M].北京:中國計劃出版社,1996.

[2] 嚴薇,曹永紅,李國榮.裝配式結構體系的發展與建筑工業化[J].重慶建筑大學學報,2004(5):131-136.