全預(yù)制裝配式連續(xù)梁橋一體化架設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究

欒紫明

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京）

引言

現(xiàn)有裝配式橋梁工程大多采用履帶吊車進(jìn)行預(yù)制安裝，此種預(yù)制施工方案在實(shí)際應(yīng)用中具有作業(yè)面分散、臨時占地面積較大、對橋下交通擾動程度較大等問題，根本無法發(fā)揮裝配式連續(xù)梁橋在應(yīng)用中的優(yōu)越性。因此，在國內(nèi)外的裝配式橋梁工程中，集成的施工技術(shù)和設(shè)備已開始得到廣泛的應(yīng)用[1]。

在以某高架橋?yàn)槔难芯恐邪l(fā)現(xiàn)，工程方建設(shè)的裝配式連續(xù)梁橋存在穿越生態(tài)保護(hù)區(qū)的現(xiàn)象，為降低施工作業(yè)對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響，擬采用從樁到梁的全預(yù)制裝配式橋型，通過懸臂整體架橋機(jī)將全部預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行組裝，從而實(shí)現(xiàn)全預(yù)制裝配式橋型一體化、流水式安裝，并在施工過程中不需設(shè)置便道，達(dá)到對生態(tài)環(huán)境的零影響。在此基礎(chǔ)上，科研單位與技術(shù)人員在深入此方面內(nèi)容的研究后，提出了類似的一體化橋梁構(gòu)造與施工方案，為了減少施工時對周圍公路的影響，深圳鹽港東立交使用了一種新型的落地式前腿組合架橋設(shè)備，將混凝土節(jié)段梁和預(yù)制橋墩從成橋到架橋設(shè)備的后部，減少了施工時的臨時占用，并能迅速恢復(fù)交通[2]。但要在真正意義上實(shí)現(xiàn)對一體化工程的推廣，有必要在現(xiàn)有研究內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際對此展開研究。

1 項(xiàng)目概況

1.1 概況

本文研究的項(xiàng)目位于京津冀地區(qū)。項(xiàng)目基本情況如表1 所示。

表1 項(xiàng)目概況

在表1 內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)行工程項(xiàng)目主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定，相關(guān)內(nèi)容如表2 所示。

表2 工程項(xiàng)目主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.2 工程項(xiàng)目所在地的地質(zhì)條件

沿線地貌類型主要有沖積平原區(qū)、山前微傾斜平原區(qū)、丘陵區(qū)。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)及勘探資料，區(qū)內(nèi)分布第三紀(jì)、第四紀(jì)早更新世、中更新世斷層，沿線未見全新世活動斷層，區(qū)內(nèi)構(gòu)造相對平緩，地質(zhì)構(gòu)造對工程影響較小。

2 全預(yù)制裝配式連續(xù)梁橋一體化架設(shè)

2.1 裝配式橋面系

本工程設(shè)計(jì)時速為350 km/h，雙線鐵路線間距5 m，采用無砟軌道形式。橋面寬12.6 m，線路中心線至防護(hù)墻2 m，防護(hù)墻底部寬度0.25 m，防護(hù)墻至翼緣外側(cè)總計(jì)寬1.8 m。若采用現(xiàn)有架設(shè)技術(shù)會造成梁體架設(shè)完畢后，現(xiàn)場仍然存在大量現(xiàn)澆工序，在極大程度上增加施工周期。對此，設(shè)計(jì)具備可行性的兩種裝配式橋面附屬設(shè)施實(shí)施方案，具體如下：

方案一：防護(hù)墻與豎墻整體的預(yù)制裝配，將其設(shè)計(jì)成倒E 型結(jié)構(gòu)，預(yù)制構(gòu)件底板用螺栓橋面連接起來，并用砂漿進(jìn)行接縫填充[3]。圖1 為裝配式橋面系構(gòu)造。

圖1 裝配式橋面系構(gòu)造

因?yàn)殡娎|槽底參與了防護(hù)墻及側(cè)墻的受力，所以需要確保電纜槽底的厚度。在該方案當(dāng)中，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)階段單塊長度為2.0 m，重30 kN，目前已經(jīng)在京雄城際、鹽通鐵路、福廈鐵路、長益常鐵路、貴南鐵路等進(jìn)行成功試點(diǎn)應(yīng)用。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)整體性好，連接形式構(gòu)造簡單，同時，底板結(jié)構(gòu)可以看作是橋面的防水和保護(hù)層，可適當(dāng)減少防水層與保護(hù)層的用量。該方案缺點(diǎn)是倒E 型構(gòu)件不易存放。

方案二：取消外掛遮板，改為豎墻A 在梁場與梁體整體澆筑。取消外掛遮板，在梁場，將墻體A 與梁體一起預(yù)制，在墻體A 上直接安裝走道護(hù)欄和隔音柵欄的地基，墻體B 向外移25 cm，以控制電纜槽蓋的厚度，降低電纜槽蓋的類型。蓋板采用梁場預(yù)制方案，防護(hù)墻、豎墻B 采用現(xiàn)場澆筑方案。這種方案取消了橋梁施工完成外掛遮板的工程量和安裝工序，降低了工人高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)；豎墻與箱梁整體預(yù)制，無額外增加預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸和吊裝的工序和成本，經(jīng)濟(jì)性好[4]。這種方案的裝配式橋面系目前在巢湖至馬鞍山鐵路有所應(yīng)用。但這種方案缺點(diǎn)是整孔預(yù)制非聲屏障梁整孔箱梁增加重量20 t，聲屏障梁整孔箱梁吊裝重量增加71 t；現(xiàn)場仍有一定混凝土澆筑的工作量。此外，由于豎墻A 的整體預(yù)制，運(yùn)梁空間需求高，聲屏障梁無法運(yùn)梁過隧道，但本工程段落內(nèi)無隧道區(qū)間，因此方案二適用于本工程。

2.2 節(jié)段拼裝梁

選取本工程CK15+500～CK26+500 共計(jì)11 km范圍為比較段落。該段落連續(xù)梁相對較為集中，共計(jì)設(shè)置6 聯(lián)連續(xù)梁，包括2-（40+56+40）m 連續(xù)梁、3-（48+80+48）m 連續(xù)梁和1-（40+64+40）m 連續(xù)梁。該段落連續(xù)梁可采用節(jié)段拼裝建造技術(shù)方案，并考慮在CK20 附近單獨(dú)設(shè)置節(jié)段拼裝預(yù)制梁場。節(jié)段拼裝連續(xù)梁主梁設(shè)計(jì)為單箱單室變高度截面梁，節(jié)段預(yù)制長度不超過5 m，梁段最大吊裝重量不超200 t。接縫面采用環(huán)氧樹脂膠連接。主梁采用對稱懸臂拼裝，跨中設(shè)現(xiàn)澆合攏段[5]。表3 中記錄了不同節(jié)段拼裝施工方案技術(shù)要求。

表3 不同節(jié)段拼裝施工方案技術(shù)要求

逐跨拼裝一般跨度不超過64 m 左右的簡支梁。平衡懸臂法施工適用于中等跨度以上連續(xù)梁，一般跨度不宜小于56 m。本工程節(jié)段拼裝連續(xù)梁，可采用上行式造橋機(jī)架設(shè)，平衡懸臂拼裝法施工，可采用橋上運(yùn)輸和地面運(yùn)輸相結(jié)合方式[6]。圖2 為平衡懸臂拼裝施工順序。

圖2 平衡懸臂拼裝施工順序

2.3 裝配式橋墩

本工程橋址處沿線路網(wǎng)發(fā)達(dá)，具有較好的預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸條件，適宜采用裝配式橋墩建造技術(shù)。針對該范圍橋墩，采用裝配式建造技術(shù)。橋墩采用雙柱式空心墩，墩頂設(shè)置蓋梁，墩柱和蓋梁分別在工廠預(yù)制，現(xiàn)場拼裝。墩高H≤10 m，墩柱外徑φ2.5 m，壁厚50 cm；墩高10＜H≤12 m，墩柱外徑φ2.8 m，壁厚50 cm。空心墩墩底連接處設(shè)置1.3 m 實(shí)體段，通過I 級鋼筋接頭與承臺外露縱筋相連，墩頂主筋深入預(yù)埋在蓋梁內(nèi)的灌漿波紋管，通過后灌砂漿與蓋梁相連[7]。H=10 m 單個墩柱吊裝重量約78 t，蓋梁吊裝重量約87 t；H=12 m 單個墩柱吊裝重量約108 t，蓋梁吊裝重量約90 t[8]。采用裝配式橋墩需要設(shè)置梁場，為減少運(yùn)輸距離，預(yù)制場擬比較段落中間附近。裝配式橋墩構(gòu)造如圖3 所示。

圖3 裝配式橋墩構(gòu)造

2.4 預(yù)制管樁

考慮沉樁的振動、擠土作用產(chǎn)生的影響，管樁選用原則：周邊約150 m 范圍不應(yīng)有民宅，也不能有鐵路；樁底不能進(jìn)入基巖。下部結(jié)構(gòu)主要工程數(shù)量比較如表4 所示。

表4 打入樁與鉆孔樁下部工程數(shù)量對比

針對擬選擇的打入樁段落，打入樁與鉆孔樁方案相比，下部工程投資減少11.99%。其中，承臺投資增加4.52%，基樁投資減少16.63%。比較段落內(nèi)40 m梁方案總投資226 800 萬元，其中下部工程投資81 145 萬元，采用打入樁可優(yōu)化投資3 617.4 萬元，由此導(dǎo)致全橋投資減少1.59%。

結(jié)束語

一體化架設(shè)關(guān)鍵技術(shù)是未來橋梁建設(shè)的重要發(fā)展方向，具有突出的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。通過一體化架設(shè)，可以顯著提高施工效率，降低對環(huán)境的影響，并且有利于實(shí)現(xiàn)橋梁建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

然而，此方面相關(guān)內(nèi)容的研發(fā)和應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，需要進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工方法，提高橋梁的結(jié)構(gòu)性能和使用壽命。其次，應(yīng)加強(qiáng)施工過程中的安全監(jiān)控和管理，確保一體化架設(shè)的順利進(jìn)行和橋梁的安全使用。此外，還需要深入研究全預(yù)制裝配式連續(xù)梁橋的長期性能和耐久性，以提高橋梁的有效使用壽命。

未來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工程實(shí)踐的積累，我們期待全預(yù)制裝配式連續(xù)梁橋一體化架設(shè)關(guān)鍵技術(shù)能夠得到更廣泛的應(yīng)用，并在實(shí)踐中不斷完善和提高。這將對橋梁工程的發(fā)展產(chǎn)生積極的影響，并為我國的現(xiàn)代化建設(shè)做出更大的貢獻(xiàn)。