市政高架預制蓋梁無支架拼裝的方案優化

丁大衛

[中交三航第一工程（上海）有限公司，上海市 201315]

1 工程概況

DASH 高架快速路CB3 標段位于馬來西亞雪蘭莪州Pataling Jaya 市Damansara Perdana 區，銜接CB2 和CB4 標段，主線全長1.9 km，橋面寬29.94 m，雙向6 車道，見圖1。其中包含一座60 m+60 m 雙幅現澆連續梁大橋，斜挎污水處理廠，一條匝道RAMP 12/A 連接地面道路。高架主線95%以上建于既有地面道路，下穿高壓電纜，橫跨商業區、住宅樓。70%以上同周邊建筑物相鄰，最小距離僅8 m。考慮到實際施工作業空間的有限性及復雜性，結合地下管線探摸的結果，項目采用了大量針對性的變更，確保了項目的順利實施。

圖1 DAS H-CB3 航拍圖

2 預制蓋梁結構形式

本項目共計46 榀預制蓋梁，每榀由S1、S2L、S2R、S3L、S3R 五個塊段預制拼裝組成，內設預應力孔道，后期隨上部結構施工后荷載的增加，分階段逐級張拉預應力鋼絞線。標準斷面見圖2，各塊段重量見表1。

圖2 預制蓋梁標準斷面圖（單位：mm）

表1 各塊段重量表

預制蓋梁塊段采用長線法在預制場整榀分塊段澆筑，設計設置S1 號塊墩身固接節點留孔、塊段吊點預留孔、蓋梁內落水管道、體外臨時錨固預埋、張拉錨具及灌漿孔道、截面齒塊、高空作業臨邊圍護、預應力施工平臺錨固預埋件、測量控制點、安裝就位對準線。

3 施工工藝概述

S1 號塊安裝：場地處理（包括支架基礎及通道地基），號塊支撐施工，S1 起吊就位，對準落下，測量復合控制點，通過纜風調正位置角度，通過支撐調整標高，測量復合，吊車松鉤；

S1 號塊節點處理：蓋梁與墩身連接處做補縫處理，留孔內鋼筋綁扎，預應力波紋管安裝，落水管道安裝、臨時錨固預埋、混凝土澆筑、節點混凝土強度達90%后可拆除體外支撐架；

S2L/R 號塊安裝：S2L 塊段運輸到場（臨時錨固用預埋件已安裝），落地后在塊段截面涂抹環氧樹脂，安裝預應力孔道防漏膠圈，起吊就位對準，連接并張拉體外臨時錨固精軋螺紋鋼，吊車送鉤，相同工藝安裝S2R 號塊。兩端安裝預應力施工平臺，穿鋼絞線張拉灌漿，拆除體外臨時固結。

S3L/R 號塊安裝：同S2L/R 號塊吊裝。對穿預應力鋼絞線，張拉懸拼索，拆除體外臨時固結，待上部結構施工后，分階段進行后張，最后灌漿、封錨。

4 施工方案的優化

本項目采用英國標準體系設計施工，即咨工只負責出施工圖（Construction Drawing），承包商負責根據擬定的施工方案細化施工圖并出具分體系的Shop Drawing，報咨工批復后方可施工，相關專業如預應力施工、支撐體系、臨時錨固體系等還需配合認證工程師出具的計算書予以驗證。項目部在細化施工方案的過程中，主要通過以下幾個方面對施工圖進行調整，從而達到了簡化施工，加快工期、節約造價的目的。

（1）墩頂S1 號塊節點開孔布置調整

原施工圖節點留孔見圖3，墩頂截面尺寸3.6 m×2.0 m，留孔下底尺寸3.6 m×2.0 m，且垂直設置留孔。橋面在轉彎段橫坡最大達6%，蓋梁安裝即需找坡，預制蓋梁并非與墩身垂直，如按圖垂直設置預留孔，一側垂直預留的鋼筋就會發生碰撞，無法正常安裝，且下口無法同水平墩頂貼合。

優化方案：對S1 號塊開孔重新設計，下底尺寸3.6 m×1.45 m，上底尺寸4.1 m×1.45 m，呈倒梯形，見圖3。

圖3 節點開孔優化圖

（2）墩身預留筋的布置調整

墩頂和S1 號塊留孔內預留的節點錨固鋼筋較多，預留筋沿墩頂截面布置，只有混凝土保護層和一層箍筋的間距，如鋼筋預留位置或垂直度稍有偏差，安裝時就會發生碰撞，無法正常安裝。

優化方案：調整墩頂預留節點鋼筋的布置，重新在內圈預埋豎向預留鋼筋。根據新的預留位置重新進行結構驗算，調整預埋鋼筋設置，見圖4。

圖4 墩身鋼筋預埋布置優化圖

（3）以墩頂混凝土表面作為支撐，替代常規體外臨時支撐支架；

原案S1 號塊留孔尺寸同墩身截面尺寸，既S1號塊同墩頂截面無接觸，需要靠體外臨時支撐。為了滿足施工工期的需求，現場至少需要8 套支架流轉施工，且46 榀預制蓋梁，每榀都需進行支撐架基礎處理，安裝和拆除，并需配置8×4=32 個50 t 螺桿式千斤頂。

優化方案：在調整墩頂預留鋼筋后，大大增加了預留筋到墩頂邊的空間，再次調整留孔尺寸，減小留孔下底尺寸，使S1 號塊同墩頂有足夠的接觸面積，并對墩頂接觸面做找坡打磨處理，利用墩身自身支撐S1 號塊，取消體外臨時支撐，見圖5。

圖5 支架形式優化圖

5 預制蓋梁S1 號塊的無支架驗算

驗算規范：

BD37/01- 高速公路橋梁荷載

MS 1553:2002-結構風荷載規范

WMO/TD-1555- 熱帶地區風載轉換參考

BS 5975：2008-臨時施工和支撐設計規范

荷載取值及計算算模型[1]：

計算模型見圖6。

圖6 計算模型

混凝土密度：25.0 kN/m3

施工荷載： 1.0 kN/m2

橫向風載[2]：1.11 kN/m2

縱向風載： 1.42 kN/m2

豎向風載： 0.69 kN/m2

* 風載按30 m 高取值

驗算過程：

（1）墩身抗壓強度驗算

S1 號塊自重：29.3 m3×25=732.5 kN

施工荷載：1 kN/m3×7.2 m×3.25 m=23.4 kN

豎向風載[3]：0.69 kN/m2×7.2 m×3.25 m=16.146 kN

小計：772.05 kN

接觸面積：（2000-1450）×（3600-1500）=1.155 m2

墩頂壓強：772.05÷1.155÷1000=0.668 MPa

混凝土強度：0.4×40 MPa=16 MPa＞0.668 MPa

【PASS!】

（2）穩定性驗算

[橫向傾覆驗算]

風載[3]：1.11 kN/m2×8.215 m2=9.12 kN

傾覆彎矩：9.12×1.966×1.1×1.1=21.7 kNm

抵抗彎矩：732.50×1.8 m = 1318.5 kN/m ＞21.7 kN/m

【PASS!】

[縱向傾覆驗算]

風載[3]：1.42 kN/m2×20 m2=28.40 kN

傾覆彎矩：28.40×1.589×1.1×1.1=54.6 kNm

抵抗彎矩：732.50 ×1.0 m = 732.5 kN/m ＞54.6 kN/m

【PASS!】

（3）傾覆產生的額外壓強驗算

橫向：21.7÷3.6=6.0 kN

縱向：54.6÷2.0=27.3 kN

墩頂邊角壓強：（772.05+27.3）÷1.155÷1000=0.69 MPa ＜16 MPa

【PASS!】

（4）抗滑動驗算（見圖7）

圖7 抗滑動驗算模型

蓋梁最大橫坡：6% = 3.434°

垂直分力：732.5 cos 3.434°=731.2 kN

滑動分力：772.5 sin 3.434° =46.24 kN

[其他滑動分力組合]

風載：1.11 kN/m2×8.215 m2=9.12 kN

2.5%垂直荷載：2.5%×772 kN=19.30 kN

1%垂直荷載+Pt：1%×772 kN+9.12=16.84 kN

取上述3 項最大值組合：46.24+19.30=65.54 kN

摩擦力：731.2 kN×0.3（摩擦系數）=219.36 kN＞65.54 kN

【PASS!】

驗算全部通過，既取消體外臨時支撐，靠墩頂接觸面支撐蓋梁S1 號塊的優化方案成立。

6 實施過程中的控制點

6.1 預制蓋梁的控制

（1）自建預制場預制，底胎膜按最長蓋梁設置，S3 號塊長度不等，側模外包端模調節長度；

（2）長線法預制，整榀按塊段劃分分5 次澆筑，塊段端面涂隔離劑作為相鄰塊段端模；

（3）場地內設各號塊鋼筋綁扎輔助架，成型后整體吊裝入模；

（4）蓋梁內一應各系統眾多，需事先模擬各個系統的空間位置，合理調整，避免碰撞；

（5）各種預埋件數量繁多，位置方向各不相同，預制前做好臺賬，重點控制；

（6）嚴格控制預制構件外形尺寸，監控底胎膜沉降及鋼模維護；

（7）做好關鍵點檢查記錄，驗收合格后方可出運。

6.2 墩頂施工的控制

（1）墩頂部保護層厚度不能過大，避免受壓后開裂或缺角；

（2）嚴格墩身預留筋位置和垂直度，避免安裝S1號塊下落時發生碰撞；

（3）做好接觸面預處理，測量放線后，切割、打磨或砂漿找平。確保接觸面平整，標高坡度符合，并在墩頂標記對準線，方便安裝。

6.3 安裝時的測量控制

（1）在保證預制尺寸精度的前提下，30 m 長的預制蓋梁僅在S1 號塊安裝時有機會進行調整；

（2）在S1 號塊牛腿角點出設置測量觀測控制點，用于復核安裝精度；

（3）雖然規范允許的偏差為5 mm，但由于S2 及S3 號塊的不可調整性，如發生扭轉偏差，S1 號塊的安裝偏差，到S3 會發大7～8 倍，故杜絕發生扭轉偏差。

7 經濟效益分析

無支架式支撐方案的優勢在于，減少了臨時體外支撐架搭拆的工序，取而代之用墩身墩頂同S1 號塊的接觸面作為支撐。該工序在墩身拆模后，外走道腳手架拆除前即可穿插實施，既節約了工期，又節約了造價，其效益對比見表2。

8 結 語

綜上，本項目共計46 榀預制拼裝蓋梁，全部采用無支架式拼裝方案，驗收全部通過。該方案的優化，施工效果好，可大大簡化施工流程、節約工期和成本，在市政高架工程范圍內具有較好的推廣價值，為類似工程提供借鑒。