裝配式下部橋梁結構施工技術與應用

龍 龍

(遼寧省交通規劃設計院有限責任公司 沈陽市 110166)

0 引言

工廠化、裝配化是我國基礎設施建設發展的重點方向。隨工程進程不斷加快，居民對環保意識不斷加強，對交通建設也提出了更高的要求，橋梁的施工環境越來越受到政府和人民的重視，橋梁建設工期、施工噪聲污染等逐漸在橋梁設計時必須放在首要考慮位置。預制裝配式技術具有構件生產標準、現場安裝快速便捷、施工節能環保優勢，它可以減少對大氣環境和交通道路的影響，提升品質和安全質量、文明施工水平，是我國橋梁行業的發展趨勢。近年來，橋梁下部結構裝配化也在不斷研發、應用，全橋裝配化建造是一種創新，具有重要的實際意義。

1 裝配式下部橋梁結構在城市道路建設中的應用特點

在當前國內橋梁建設中，大多數還是采用傳統的鋼筋綁扎、混凝土澆注等建筑形式，這種建筑形式存在施工效率低、周期長、妨礙交通、環境污染大等諸多問題。裝配化建設有效解決了上述問題，已在城市橋梁建設中得以應用，如沈陽市中央大街跨渾河橋是沈陽首個采用裝配式下部結構橋梁工程，橋梁全長2450m，裝配式預制蓋梁24個，裝配式預制墩柱48個。沈康四期高速公路開展全預制裝配式橋梁試點工程，項目通過學習《國務院辦公廳關于促進建筑業持續健康發展的意見》文件及根據住建部“十三五”總體規劃要求，加快產業產品升級換代，督促建筑工程的發展，大力宣傳裝配式下部橋梁結構的應用，通過裝配式建筑工業化制造、裝配化施工、實現減少建筑垃圾節能減排目標。相比于傳統的橋梁建造，裝配式橋梁建設的應用特點主要表現在以下幾個方面：

(1)施工工期短且易于控制

由于裝配式橋梁的部件是在加工廠預先訂制好的，因此這大大縮短了施工建設的工作時間，尤其對于交通要道的城市道路橋梁建設來說，例如，廈門BRT高架橋坐落在交通極度繁忙的廈禾路和蓮前路上，工期的縮短不僅改善了交通環境，還避免給居民帶去不良的環境影響。除此之外，工程部門可以根據可控的工期科學規劃時間，提升工程效率[1]。

(2)減輕對環境的影響程度

隨著人們對居住生活質量重視程度的不斷加強，裝配式橋梁的建設迎合大眾的需求，在施工現場只需完成各個構件的吊裝和拼接，產生的噪聲小并且幾乎不會產生建筑垃圾，大大減輕了對環境的影響程度，響應我國保護環境、節能環保的可持續發展性理念。

(3)橋梁建設質量有所保障

橋梁的各個構件在工廠進行加工建造的過程中，專業技術人員會嚴格把關，對每一個部件進行多次的檢驗試用，保證沒有任何問題之后再投入正式使用，所以各個構件的耐用性良好，橋梁的建設質量有所保障。

2 裝配式下部橋梁結構拼裝過程中的關鍵技術問題

裝配式下部橋梁結構包括墩柱、承臺和蓋梁，其預制拼裝工藝主要有預留鋼筋在承臺的埋設、拼接面注漿、各部件的吊裝等。在裝配式下部橋梁結構的拼裝過程中主要有以下關鍵技術問題需要多加注意：

(1)埋設預留鋼筋的位置和深度如果不準確，承臺的方向發生偏差，就會導致墩柱和蓋梁之間的對接有縫隙或者不成功，影響橋梁底座的平穩度。

(2)在進行拼接面的注漿時，拼裝面坐漿的多少、薄厚或者密度達不到橋梁下部結構建設的具體要求，將會對墩柱和蓋梁的拼接質量產生嚴重的影響，減低橋梁下部結構建設的質量。

(3)墩柱的吊裝過程中角度和方向往往會因為操作人員的失誤或者方向等外部因素發生偏移或者翻轉，這樣的吊裝質量會導致橋梁下部鋪設混凝土的破壞，除此之外，蓋梁吊點的受力不均勻同樣會造成這樣的后果。

(4)壓漿的過程中也可能因為環境溫度和灌漿材料本身質量的問題導致橋梁下部建設質量不符合原先的工藝設計要求[2]。

由以上關于裝配式下部橋梁結構拼裝過程中的幾點關鍵技術問題來看，提升關鍵技術的質量控制是工程部門當前最應該解決的重要問題。

3 提高裝配式下部橋梁結構質量的現實性對策

3.1 選擇性能穩定的連接裝置

為解決節點的連接強度不穩定問題，國內外已開發研究灌漿套筒連接裝置成品，工廠化生產，性能較為穩定。下部拼裝宜采用技術已成熟的正品連接裝置。

3.2 引進高精度鋼筋加工和綁扎設備

為解決預留鋼筋埋設位置和尺寸不準確的問題，引進并采用高精度智能鋼筋加工設備，將墩柱和蓋梁拼裝過程中的誤差定位在可控范圍內。采用高精度加工設備加工的鋼筋在專業的鋼筋綁扎設備上進行操作處理，高精度鋼筋綁扎設備的作用是準確定位主筋位置，提高各個構件拼接的準確度，進而提高工程效率。

3.3 嚴格控制拼接面注漿和灌漿漿液的質量

在嚴格控制拼接和吊裝的兩個裝配環節施工質量的基礎上，拼接面注漿和灌漿漿液需滿足《鋼筋連接用套筒灌漿料》性能要求，減小溫度、濕度對灌漿料性能影響，灌漿料宜采用高標號補償收縮混凝土。施工時注意灌漿料攪拌均勻，同時采取下口進漿上口出漿循環灌漿技術，保證套管內漿液充實。

圖1 鋼筋灌漿套筒連接圖

圖2 套筒灌漿圖

3.4 保證壓力灌漿全過程高質量進行

作為裝配式下部橋梁結構建造中的一個隱形工作環節，必須保證壓力灌漿全過程高質量運行，具體可以表現在以下幾個方面：

(1)注重對裝配部件表面的清潔工作，例如在加工過程中產生的切屑，安裝高密度灌漿橡膠材質的密封墊，為避免出現管道阻塞的緊急情況發生，在出口處設置清潔管。

(2)在鋼制錨的中間留出一定寬度的間隙，確保管道充滿泥漿，提高堅固度。

(3)沿水平方向安裝帶帽梁的灌漿管，不提供灌漿支管。

(4)灌漿工作的完成一定要注意把控時間，保證漿液的質量。

(5)工作人員要詳細記錄壓力灌漿全過程中提取出來的數據，確保在以后施工出現的緊急情況下項目數據的完整性，為以后建筑調整提供參考數據。

3.5 研發并運用新型建筑材料

普通的混凝土和纖維聚合物在橋梁的建造過程中存在很多的問題，因此，研發新型建筑材料并將其應用到現在的裝配式下部橋梁結構中顯得尤為重要。通過相關調查和查閱大量的文獻資料得知，超高性能混凝土(UHPC)和纖維增強聚合物材料(FRP)等新材料，可以在很大程度上提升拉伸能力和使用的耐久性。其中超高性能混凝土(UHPC)現在被稱為耐用性最好的建筑材料，它的力學性能在一定程度上和鋼結構沒什么差別，同時超高性能混凝土(UHPC)具有優良的耐磨和抗爆性能，超高性能混凝土(UHPC)已經在橋梁建造工程中運用，例如，大跨徑的人行天橋、公路鐵路橋梁等。

3.6 創新施工工藝

橋梁的建設應當隨著建筑地區和周圍環境的不同而采用因地制宜的施工工藝，在進行橋梁的建設之前，首先要對建造環境和建造過程中可能出現的重點、難點問題分析，提出施工工藝的技術創新優化。比如墩柱的吊裝過程中角度和方向往往會因為操作人員的失誤或者方向等外部因素發生偏移或者翻轉，若是采用傳統的繩索牽引或者是人工測量，往往很難達到規定的標準和要求。現階段很多地區的橋梁建造都會引進比較熱門的無人機技術，通過無人機輔助裝配式橋梁的吊裝和拼接，既保證施工人員的安全，也極大地提高了工作效率[3]。

4 結束語

綜上所述，隨著交通運輸壓力增大，交通運輸正在不斷創新發展，為有效減輕施工現場對城市居民居住環境和周圍交通運輸產生的不良影響，需要將施工工期縮短且控制在一定范圍內，最重要的是便捷施工、綠色施工、文明施工已是城市道路建設的大勢所趨，在這樣一個背景下，廣泛應用裝配式下部橋梁結構變得尤為重要。注重下部結構預制拼裝設計與施工中的關鍵技術要點，也是為保證橋梁下部結構建設打下堅固基礎做準備。通過列舉引進高精度鋼筋加工和綁扎設備、嚴格控制拼接面注漿和灌漿漿液的質量、保證壓力灌漿全過程高質量進行、研發并運用新型建筑材料以及創新施工工藝等提高裝配式下部橋梁結構質量的現實性對策，希望給相關人士提供一些參考性建議，從而減少結構施工過程中的風險，促進預制裝配式橋梁在我國的全方面應用。