裝配式混凝土橋梁設計施工技術分析

金柏屹

（中交第三公路工程局有限公司第五工程分公司，北京 101300）

0 引言

為進一步釋放地區經濟發展潛力，提高人民群眾生活水平，近年來，我國各地基礎設施建設項目大量開展。基礎設施工程以道橋工程為核心，其技術的發展影響著整個產業。隨著社會進步，國民自然環境保護意識日益增強，迫切需要各類建筑工程降低對環境的影響。受制于施工技術的限制和相關意識的缺失，基建從業者大多只注重建設效率和質量。而預制裝配式橋梁具有對環境影響小、現場作業時間段、施工質量好以及施工安全水平高等優勢，適用于多環境下作業。本文將對裝配式鋼筋混凝土進行系統介紹。

1 裝配式混凝土橋梁的優勢

1.1 有利于節約資源

傳統的橋梁建筑施工建設通常需要投入大量的人力、機器設備以及消耗大量的基礎原材料。然而，預制裝配式橋梁構件采用集約化批量生產方式，實施統一的工廠化生產工藝，使橋梁上部結構和下部結構的生產能夠按照市場標準嚴格執行。橋梁上部結構由板梁、T 梁以及組合箱梁構成，橋梁下部結構由橋墩和承臺構成。通過對上述單個構件材料使用比例的確定，能夠切實減少原材料在施工現場澆筑時產生的浪費，如混凝土和鋼筋等[1]。另外，采用裝配式混凝土橋梁建設技術能夠有效減少模板與木方等耗材的消耗。與此同時，統一的工廠生產，對于提升機械化率有很大幫助。

1.2 有利于提高建設效率

裝配式混凝土橋梁的施工技術重點在于預制和裝配。預制指的是在橋梁施工審批結束后，對橋梁各構建在工廠進行提前制作，預制的施工方式可以大量節省施工時間，突破了傳統橋梁施工固化的施工流程，在具有安裝簡便優勢的同時，大量減少了工程骨干建設時間[2]。裝配則指的是在橋梁各構建預制完成后，將其運輸到施工地點，并開展橋梁裝配工作，通常采用現場吊裝設備對橋梁上部結構進行安裝，安裝完成后即可投入使用，無需等待太長時間，即等待橋梁構件硬化方能進行下步施工工序。

1.3 有利于環境保護

現場裝配工藝對環境影響較小，傳統混凝土現場澆筑工藝的大規模修建鐵路橋和公路橋則會使生態環境受到嚴重破壞，如大量的大型運輸、攪拌和起吊設備對地表植被造成的破壞[3]。然而，裝配式混凝土橋梁建設可以從源頭上把污染控制住，現場橋梁構件裝配作業使得現場工作僅為安裝和焊接工作，使水資源的使用率有所降低，減少了對水資源和空氣的污染，對推動我國現代化建筑發展具有積極作用。

1.4 有利于保障橋梁質量

在傳統混凝土橋梁建設的過程中，諸如天氣、溫濕度變化等因素均會對橋梁品質造成影響，如混凝土的澆筑及養護工作受到天氣因素影響較大，當溫濕度條件不適宜時，會對混凝土硬化情況造成影響。另外，人為因素也會給整體橋梁建設質量造成損害，從而對居民日常生活造成嚴重安全隱患[4]。裝配式混凝土橋梁結構采用了集約化工廠生產方式，施工質量在嚴格的質量檢查和層層把關下得到了有效保證。對各種自然、人為因素造成的不良影響能夠在一定程度進行有效的控制。

1.5 現場作業簡便

裝配式混凝土橋梁構件采用整體運輸、整體吊裝以及人工焊接的施工工藝，施工過程簡明清晰，所需設備更加精簡。裝配式混凝土橋梁安裝方式突破了傳統施工現場工序復雜的局面，施工工序的精簡使得現場作業效率提高，也為提高承建方現場管理質量和效率提供了支持，促進了工程施工整體水平的提高[5]。

2 裝配式混凝土橋梁施工前準備

2.1 構建墩柱、蓋梁BIM 模型

結合分析施工要求，使用Revit 軟件，按照1∶1 比例要求進行建模。通過搭建模型，直觀呈現預力筋、鋼筋骨架等位置信息。為了避免因鋼筋整體抗震效果不符合預期而影響橋梁整體質量，需要在預制前通過碰撞檢測來判斷各構配件是否合理[6]。

2.2 鋼筋加工

施工前墩柱鋼筋綁扎作業在鋼筋加工廠實施，嚴格按照規范標準，確保主筋位置偏差控制在預期范圍內。在實際施工中，要求人員對主筋的垂直度在綁扎作業時進行同步測量，禁止垂直度偏差超過0.5%，偏差控制在5mm 范圍內[7]。如果現場墩柱主筋施工高度比較高，腳手架的搭設就需要施工人員提前做好，方能施工。

3 裝配式混凝土橋梁上部結構設計施工

3.1 裝配式板梁

作為中、小型橋梁建設的主要構筑物，裝配式板梁得到了廣泛的應用。而空心板梁目前在國內使用的總體質量還有待提高，與國外板梁質量相比仍存在差距。空心板梁在重壓之下很容易出現整體性垮塌的情況，這與空心板梁整體承受力有關，因此，空心板梁很難承受載重大的車輛。針對上述問題，可以通過將I 型鋼管放置在混凝土中構成鋼骨結構，以一根鋼骨設為單個單元，每隔3～4 根設定為一個單元組。使用I 型鋼管連接各個單元組，用以提高各個預制單元組間強度，使板梁之間實現整體貫通[8]。

3.2 裝配式T 型梁

裝配式T 型梁采用復合型結構，即T 型梁由上翼緣板和I 型鋼組合而成。這種復合型結構通過形成剪力，使橋梁均勻受力，增強橋梁綜合承重能力。首先，需要制作或整理預制臺座。臺座需要能夠承受施加預應力時梁端對地基產生的附加應力以及梁體的重量，其中底模需要考慮不同跨度梁的需要，并在臺座間預留活動空間，通常預留3～4m，用以移梁。其次，需要制作鋼筋及骨架成型并安裝。在安裝鋼筋前，需要對模板尺寸和位置進行準確定位，并在鋼筋下方放置保護層墊塊，并將鋼筋綁扎鐵絲，避免鋼筋出現移動。而后進行澆筑混凝土，在澆筑時為了避免澆筑上層混凝土時下層混凝土被破壞，需要增加澆筑速度，應在上一層混凝土初凝前澆筑。在水平分層澆筑時，需要在鋼筋扎好后，將板和梁沿一跨全長進行澆筑，分層厚度通常根據振搗器進行設計，人工搗實時設定為0.2m，振搗器搗實可以設定為0.2～0.3m。另外，針對跨徑不大的混凝土澆筑時，可以采用斜層澆筑的方式，從主梁兩側向跨中進行澆筑，澆筑后需要進行搗實處理。在澆筑和搗實工序完成后，對混凝土進行養護。養護方式主要分為自然養護和蒸汽養護兩種。總體來說，需要使混凝土保持濕潤，避免混凝土成型后因日曬、雨林、干燥等自然因素影響而出現收縮、裂縫等現象。

通常情況下，灑水養護時間需要超過7 天，且養護時間還需要根據水泥的品種、外加劑以及空氣濕溫度等因素條件進行確定。在混凝土養護結束后，需要拆除模板，對構件進行移運以及堆放處理。

3.3 裝配式組合箱梁

預制組合式箱梁采用的是復合結構，鋼結構分布在底部和兩側形成U 型，中上部為混凝土結構。當橋面與U 型梁閉合形成整體受力時，則會以組合箱梁的形式，使整個結構參與到受力框架中。需要注意的是，在安裝過程中由于受力不均可能會使U 型結構出現扭曲。因此，采用節段梁整跨施工，通過現代化工藝提高橋梁整體強度。綜上所述，建筑企業在裝配式結構方案制定時可以按照表1 不同結構經濟指標進行選擇。

表1 裝配式混凝土橋梁上部結構經濟指標參考

4 裝配式混凝土橋梁下部結構設計施工

裝配式混凝土橋梁承擔橋梁本身的重量和來自路面的壓力，以裝配式混凝土橋基為主要承重結構。從它的結構形式來說，主要是矩形和梯形的結構。下部結構的橋墩、樁基及承臺工藝難度不高，然而，其施工重點在于穩定連接以上三種裝配式構件。

4.1 橋墩及其連接

橋墩整體采用整體結構強度大、穩定性高以及支撐能力好的一體化裝配建筑構件。在鋼筋準確插入預留孔隙后，以鋼筋作為定位基準，用鋼筋加固上下連接。在上部橋體中插入柱樁結構，完成對接工作后，使用混凝土進行銜接。

4.2 承臺與樁基之間連接

采用炮筒連接方式，通過鋼筋結構式承臺與樁基之間形成整體，在樁基頂部預留足夠長度的鋼筋，提高承臺和樁基之間的結構強度。設置受拉鋼筋，根據受力的具體情況，避免在重力條件下發生承臺與樁基壓縮或結構不牢的現象。

5 現場拼裝施工要點

第一，吊裝作業前需對承臺進行鑿毛等清理作業，高壓水槍可對承臺表面進行鑿毛初步清理，待將多余的水清除后再進行鑿除。

第二，墩柱邊線的界定需要在安裝擋漿模板前用槽鋼制作模板，將模板邊長控制在6cm，以墩柱尺寸為基準，并且使用C60 的漿料作為墊層。

第三，要求施工人員提高對承臺的精度控制，并嚴格控制承臺的水平度和標高。

第四，要求現場作業安全借助高空作業專用車輛保障，高空作業人員全身配備安全裝置。

第五，預制構件在組裝施工前，需要對現場橋梁結構和預制構件的匹配度進行檢測。如果現場正處于冬季拼裝施工階段，則加強水泥注漿保溫處理等措施。另外，拼裝承臺和立柱需要借助吊車設備，在測試兩者的匹配度是否達到標準要求后，方能進行裝配。

第六，調節墊塊應結合現場情況合理采用，根據立柱垂直度控制以及砂漿墊層厚度控制要求，支座材料選用包括不銹鋼、四氟板以及橡膠等，在組裝時需要在柱子上安設調節裝置。對于立柱節段的拼裝，為了保證環氧黏結劑的應用能夠發揮相應的效用，要求施工人員在施工前按照有關規范要求進行拼接縫處理。同時，現場人員在立柱節段采用環氧黏結劑進行拼裝時，還需按照施工技術規范要求，嚴格按照預制階段逐跨拼裝施工。

第七，關于蓋梁的施工和拼裝，預制蓋梁底座施工需要結合實際施工情況，鋼筋綁扎以及澆筑等作業都要求在臺座上完成。預制蓋梁的臺座尺寸以設計圖為基準。在底座澆筑完成后，施工人員需要對預埋件鋼管參照設計標準進行檢查，以確定鋼管外露長度是否達到標準，從而保證通過鋼管預埋可以有效固定蓋梁的豎向波紋管。在蓋梁鋼筋和模架施工過程中，蓋梁鋼筋焊縫處理采用雙面焊縫工藝，焊縫間距需要控制在100cm 以內，防止出現鋼筋位置隨意變換的情況。

6 結語

綜上所述，裝配式混凝土橋梁在施工質量、施工安全、污染控制、能源節約以及施工效率等方面明顯優于現場作業式橋梁施工工藝。因此，為了確保橋梁主體結構能夠保持可靠運行狀態，需要不斷提高對橋梁工程設計的規范控制，并嚴格把控施工技術要點，切實提高裝配式混凝土橋梁的施工水平和橋梁使用年限。