節(jié)段預制拼裝與整孔預制吊裝工法比較研究

雷文斌

（廣州瀚陽工程咨詢有限公司，廣東 廣州5100620）

高架結構是軌道交通工程在非城市中心或市郊地區(qū)經常選擇的敷設方式，同地下結構相比，高架結構在節(jié)省工程投資、縮短建設工期、便于維修養(yǎng)護等方面具有顯著優(yōu)勢。隨著時代的發(fā)展，目前我國的工程建設項目中提出綠色建設，即在建設期間最大限度地節(jié)約資源，節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、保護環(huán)境并減少污染。節(jié)段預制拼裝與整孔預制吊裝作為橋梁綠色建設的代表工法，將在未來逐漸替代對環(huán)境影響大的原位現(xiàn)澆工法。針對廣州某標段的軌道交通高架結構對以上兩種綠色建設工法進行對比，旨在找出最合理的施工工法。

1 項目背景介紹

廣州某標段軌道交通高架區(qū)間沿國道中間綠化帶敷設，國道兩邊一般為民居及商鋪等民用建筑，房屋較密集，多為2～6層的建筑物。本區(qū)間的高架全長約為7 270m，平面上最小曲線半徑為600m。

典型高架推薦采用30m跨的預應力混凝土簡支箱梁，局部橋位受限制采用25m跨和35m跨的簡支梁，結構形式為單箱單室箱梁（見圖1）。

2 施工工法介紹

整孔預制梁施工是指將梁體按起吊安裝設備的能力先在預制場逐孔預制，然后用各種安裝方法將預制構件安裝在墩臺和輕型的臨時支架上，再現(xiàn)澆接頭混凝土，最后通過張拉部分預應力筋使梁體安裝到位的施工方法。

橋梁節(jié)段預制施工方法是將橋梁按縱橋向分成若干節(jié)段進行預制，然后逐段拼裝組合成橋的施工方法。

圖1 典型高架標準斷面

根據(jù)北京、上海、廣州等城市交通高架區(qū)間橋梁的統(tǒng)計，采用施工工法進行統(tǒng)計（見表1）。

表1 國內軌道交通施工工法統(tǒng)計表

3 節(jié)段預制拼裝與整孔預制吊裝綜合對比

3.1 兩種工法的共同優(yōu)點

整孔預制吊裝、節(jié)段預制拼裝具有共同的優(yōu)勢:

1）工廠化生產，質量有保證；

2）施工工期短；

3）制造的大規(guī)模使其具有經濟優(yōu)勢；

4）現(xiàn)場管理難度較小；

5）對周圍環(huán)境影響較小。

3.2 預制場地比選

3.2.1 預制場場地比選

預制場選址應根據(jù)所需架設橋梁的區(qū)段內橋梁及周圍結構物的分布情況，從滿足工期、造價合理等綜合因素分析，確定預制場位置，主要應考慮以下原則:

1）永久和臨時相結合，盡可能利用站場和其他工程永久用地，或將預制場設置在地方規(guī)劃或工程規(guī)劃中的永久建設用地上。

2）征地拆遷及復墾量少。預制場宜選擇占用耕地少、拆遷量少以及工程完工后復墾小的場地。

3）供梁距離短。預制場一般宜選擇在橋群集中地段或特大橋梁端位置，以減少運梁距離。箱梁供梁距離不宜超過20km。

4）交通方便。預制場應充分考慮交通、用電、用水等要求，盡量與既有路網(wǎng)或施工便道相連，以利于大型設備和材料進場。

5）預制場宜選擇在地質條件好、地質處理工程量小的地基上。區(qū)間共計標準梁7 270m，等效于30m簡支梁，孔數(shù)為243孔，并綜合考慮工期、架梁速度、梁場產梁速度、運距及國內既有經驗。節(jié)段預制梁場的占地面積約為25 000m2，預制場的面積為25 000m2，其中存梁區(qū)面積為8 760m2，運輸便道寬8m，采用6套模板制梁；整孔預制梁場占地面積為50 000m2，預制場面積為50 000m2，其中存梁區(qū)面積約為30 000m2，運輸便道寬約13m，共采用7套模板制梁。

對于整孔預制工法，由于預制場面積較大，選擇預制場較困難，并且伴有預制場的用地風險。而節(jié)段預制工法預制場面積較小，選擇范圍廣，用地寬松。

3.2.2 預制場場地處理及場內運輸

預制場地需進行土地硬化，節(jié)段預制單片梁段的重量約為40t，預制場內一般采用50t龍門吊進行場內運輸與提升。由于梁段相對較輕，場地內的地基不進行換土或巖渣填筑，直接開挖平整后壓路機碾壓定型（對回填部分需分層碾壓），運輸通道設置30cm厚的C20混凝土。

整孔預制梁的重量約為450t，預制場內采用450t輪胎式提梁機進行場內運輸與提升。場地內道路頂面自上而下設置瀝青混凝土封閉層、混凝土硬化層和墊層。此外，對于梁場外市政道路也需要進行硬化及加固處理，費用較高。存梁的臺座基地采用Φ1.2m樁基礎，進入中風化巖層；場內的運梁通道采用CFG樁加固，樁底進入全風化巖層，均長約為10m。

整體預制場對場地地基的處理要求較高，工程造價較大，場內需要大型提升與運輸設備。節(jié)段預制場的場地處理相對簡單，工程造價較低，小型提升設備即可滿足場內生產要求。

3.3 梁體的運輸與架設

3.3.1 運輸、架設設備

1）梁體運輸設備。節(jié)段預制梁的梁片重量約為40t，采用常規(guī)平板拖車即可滿足要求（見圖2）；整孔預制梁體重量約為450t，需采用專用運梁設備，如DCY450型運梁車（見圖3）。

圖2 節(jié)段預制梁片運輸（平板拖車）

圖3 整孔預制梁體運輸（DCY450運梁車）

2）架設設備。節(jié)段預制梁片重量輕，采用小噸位架設設備，如LG450t上行式架橋機（見圖4）；整孔預制梁提重量重，需采用大噸位架設設備，如DF450型架橋機（見圖5）。費用相對節(jié)段預制梁高。

圖4 節(jié)段預制梁架設

圖5 整孔預制梁架設

3.3.2 運輸、架設條件

節(jié)段預制梁片運輸所用常規(guī)平板拖車可在現(xiàn)有道路及廣汕公路上通行，對現(xiàn)有廣汕公路交通影響較小，因此采用地面運梁至架設點的運輸方式，且不受節(jié)點橋、車站、門式墩及偏心墩的影響。

整孔預制梁體所用的DCY450型運梁車重量大、轉彎半徑大、通行速度慢，對現(xiàn)有廣汕公路交通影響大，因此采用定點上橋、梁上運梁的運輸方式。受節(jié)點橋、車站、門式墩及偏心墩的影響，局部偏心墩、門式墩需進行局部加固。

通過對比節(jié)段預制工法與整孔預制工法運架設備、運輸條件及梁上運梁工況對梁體材料的影響，可知節(jié)段預制施工工法運架設備輕便，運輸與架設方式靈活，受影響因素小。整體預制施工工法運輸與架設設備較龐大，只能采用梁上運梁的方式，受節(jié)點橋時影響較大。

3.4 曲線段的景觀性比選

曲線段的景觀性比較如表2所示。

表2 曲線段景觀性比較

3.5 工期比選

對于需要比較的7 090m長典型高架段，節(jié)段預制拼裝工法平均吊裝速度為3d一孔，理論架設工期為220d，但由于運輸與架設方式靈活，可多點架設，且不受節(jié)點橋、車站結構或其它突發(fā)因素的影響，符合工期要求。

整孔預制吊裝工法架設速度約每天一孔，單孔架設速度較塊，理論架設工期為180d，但受節(jié)點橋、偏心墩及框架墩對施工工期的影響，實際施工工期可能會長于理論施工工期。工期比較如圖3所示。

表3 工期比較

3.6 經濟性比選

基于上述的比較，7 270m長的典型高架段，針對30m節(jié)段預制簡支梁及30m整孔預制簡支梁兩種工法，綜合考慮制造、運輸、安裝及材料等因素，進行經濟比選，考慮如下因素:

1）工期一致性，整孔預制考慮一套運架設備，節(jié)段預制考慮兩套吊裝設備，并考慮各工法運輸、架設設備轉場一次；

2）節(jié)段預制、整孔預制保持構造一致（如表4所示）；

3）預制場考慮選擇同一位置空地，空地多為農田，因此整孔預制梁場需考慮地基加固措施；

表4 節(jié)段預制與整孔預制經濟比較表

4）整孔預制場內設備考慮大型運輸設備進行梁體轉運，節(jié)段預制的預制場考慮采用50t龍門吊進行轉運，并各自考慮其他運輸設備。

4 結 論

通過以上工法比較，可得到以下結論:

1）節(jié)段預制、整孔預制工法作為橋梁綠色建設的代表工法，優(yōu)點突出，在市政橋梁工程施工中值得推薦采用。

2）結合該線路特點、節(jié)點結構、預制場地、運輸架設條件及工期可保證性等因素，節(jié)段預制較適合于本線路高架，因此推薦采用節(jié)段預制拼裝工法作為標準梁的施工工法。

3）通過以上比選，對于線路低于7.0km的高架段，預制施工工法的節(jié)段預制具有一定優(yōu)勢，建議采用。

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