預(yù)制裝配式蓋梁在無錫鳳翔路高架橋中的應(yīng)用

楊 煒，任 才

（1.無錫市公共工程建設(shè)中心，江蘇 無錫214031；2.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市200092）

0 引 言

城市道路的快速化改造，基本是在既有道路基礎(chǔ)上進(jìn)行拓寬升級或修建高架快速路，施工期間勢必會影響交通。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對城市建設(shè)的要求越來越高，施工對周邊環(huán)境及交通的影響逐漸成為方案選擇的重要參考因素之一。預(yù)制裝配化結(jié)構(gòu)具有施工快、質(zhì)量易控以及對周邊環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，在城市高架建設(shè)中逐漸得到應(yīng)用。

橋梁上部結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配化技術(shù)較為成熟，預(yù)制小箱梁、預(yù)制組合梁以及節(jié)段拼裝梁等多種形式都已在城市高架中廣泛應(yīng)用；而橋梁下部結(jié)構(gòu)的預(yù)制裝配化相對滯后。近年來，隨著國家大力推行預(yù)制裝配式建筑及建筑工業(yè)化，橋梁下部結(jié)構(gòu)的預(yù)制拼裝技術(shù)得到快速發(fā)展，預(yù)制橋墩、預(yù)制蓋梁的受力性能[1，2]連接方式[3]及施工工藝[4-6]的研究逐漸趨于成熟，全預(yù)制裝配化橋梁將成為今后的發(fā)展趨勢。

以無錫市鳳翔路快速化改造工程為例對多種蓋梁施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對照，并對分段式預(yù)制拼裝蓋梁的分段方式及詳細(xì)施工工藝進(jìn)行對比分析，為蓋梁預(yù)制拼裝技術(shù)在同類工程中的應(yīng)用提供一定參考。

1 工程概況

鳳翔路南起鳳翔路立交，北至規(guī)劃北外環(huán)，全長10.5 km。作為無錫市規(guī)劃快速路網(wǎng)中的重要射線，該線路是一條集過境、到發(fā)、轉(zhuǎn)換等功能于一身的復(fù)合型干道，將作為實(shí)現(xiàn)無錫“南拓北展”發(fā)展戰(zhàn)略、“錫澄一體化”的重要快速走廊。

鳳翔路快速化改造工程是在現(xiàn)有地面道路的基礎(chǔ)上，通過新建全線高架達(dá)到城市快速路標(biāo)準(zhǔn)。道路標(biāo)準(zhǔn)斷面（如圖1 所示）為高架主線雙向六車道+地面輔道雙向六車道，高架主線設(shè)計(jì)速度80 km/h，地面輔道設(shè)計(jì)速度60 km/h。全線包含高架1 座，立交2 座，平行匝道10 對。高架上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制裝配式小箱梁，標(biāo)準(zhǔn)跨徑30 m。下部結(jié)構(gòu)采用倒T 蓋梁和雙柱式橋墩，立柱及蓋梁采用預(yù)制拼裝施工工藝。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面（單位：m）

上下部結(jié)構(gòu)均采用預(yù)制裝配式的橋梁，具有施工快速、質(zhì)量易控、工業(yè)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，近年來在上海、長沙等地區(qū)已被逐漸推廣。鳳翔路作為江蘇省第一個(gè)采用預(yù)制拼裝蓋梁的工程實(shí)例，創(chuàng)新性強(qiáng)，技術(shù)難度大，應(yīng)重點(diǎn)對蓋梁的受力性能和預(yù)制拼裝施工工藝進(jìn)行研究，保證結(jié)構(gòu)安全與施工快速化。

2 蓋梁施工方法

蓋梁的施工主要有現(xiàn)澆施工和預(yù)制安裝兩種方法。其中預(yù)制安裝又根據(jù)分段方式的不同分為整體式、分段式和分層式三種類型。

2.1 現(xiàn)澆式蓋梁

傳統(tǒng)的現(xiàn)澆蓋梁是在樁基及立柱施工完成的基礎(chǔ)上，連續(xù)進(jìn)行臨時(shí)支架搭設(shè)、蓋梁模板安裝、蓋梁鋼筋綁扎、混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)、鋼束張拉、模板及支架拆除等施工步驟，蓋梁施工的全部過程基本在現(xiàn)場完成。現(xiàn)澆蓋梁施工質(zhì)量的關(guān)鍵在于模板制作、鋼筋綁扎以及混凝土養(yǎng)護(hù)這三道工序。模板系統(tǒng)的精度、剛度以及穩(wěn)定性是保證蓋梁制作精度的關(guān)鍵。大懸挑蓋梁受力復(fù)雜，鋼束與鋼筋交錯(cuò)密集，且鋼筋綁扎處于高空作業(yè)，質(zhì)量難以控制。目前部分工程通過采用工廠胎架制作，現(xiàn)場整體吊裝的工藝保證鋼筋制作的質(zhì)量。混凝土質(zhì)量受養(yǎng)護(hù)條件的影響十分明顯，應(yīng)采取先進(jìn)的養(yǎng)護(hù)方法及嚴(yán)格的施工管理措施以避免蓋梁出現(xiàn)強(qiáng)度不足、開裂等質(zhì)量問題。

現(xiàn)澆蓋梁的優(yōu)點(diǎn)在于前后工序?qū)κ┕ぞ鹊囊筝^低，施工難度小，不需要大型吊裝運(yùn)輸設(shè)備，直接成本較低。但是現(xiàn)澆施工現(xiàn)場工作量大，施工質(zhì)量不易控制，特別是施工現(xiàn)場的噪音、揚(yáng)塵等污染對現(xiàn)狀交通影響較嚴(yán)重，進(jìn)而帶來的間接成本較高?，F(xiàn)澆蓋梁施工現(xiàn)場如圖2 所示。

圖2 現(xiàn)澆蓋梁施工現(xiàn)場

2.2 整體式預(yù)制拼裝蓋梁

整體式預(yù)制蓋梁是將整片蓋梁在工廠預(yù)制，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后整體起吊至立柱頂端并與立柱有效連接拼裝成整體。

相對于現(xiàn)場澆筑蓋梁，該方法將大部分工作移至工廠完成，施工質(zhì)量得到有效控制，最大限度地減少了施工對周邊環(huán)境及交通的影響。但整體預(yù)制蓋梁自重較重，起吊運(yùn)輸難度較大，僅在橋?qū)捿^窄、橋跨較小、蓋梁自重較輕的情況下具有明顯優(yōu)勢。整體式預(yù)制蓋梁施工現(xiàn)場如圖3 所示。

圖3 整體式預(yù)制蓋梁施工現(xiàn)場

2.3 分層式預(yù)制裝配蓋梁

整體式預(yù)制蓋梁在蓋梁較重的情況下實(shí)施難度較大，采用部分預(yù)制的分層蓋梁可以很好地解決該問題。

將蓋梁豎向分成兩部分，下層蓋梁采用預(yù)制拼裝工藝施工，上層蓋梁采用現(xiàn)場澆筑施工。下層預(yù)制蓋梁不僅是蓋梁主體受力結(jié)構(gòu)的重要組成部分，同時(shí)也充當(dāng)了上層蓋梁現(xiàn)澆施工的操作平臺和底模，省去了大量臨時(shí)設(shè)施，經(jīng)濟(jì)性能較優(yōu)。分層式預(yù)制蓋梁施工現(xiàn)場如圖4 所示。

圖4 分層式預(yù)制蓋梁施工現(xiàn)場

該方案雖然克服了重量問題，但對于橫向尺寸較大的蓋梁結(jié)構(gòu)采用豎向分層預(yù)制構(gòu)件尺寸較大，制作、運(yùn)輸依舊不方便。

2.4 分段式預(yù)制裝配蓋梁

分段式預(yù)制裝配蓋梁是沿著橫橋向?qū)⑸w梁劃分成多個(gè)節(jié)段，各節(jié)段在工廠預(yù)制后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場拼裝成整體。分段式預(yù)制蓋梁施工現(xiàn)場如圖5 所示。

圖5 分段式預(yù)制蓋梁施工現(xiàn)場

節(jié)段間的連接方式可采用濕接縫、膠接縫或者干接縫。當(dāng)采用干接縫與膠接縫時(shí)，節(jié)段必須采用匹配施工的方式進(jìn)行預(yù)制，保證拼接密實(shí)與傳力均勻。分段式拼裝蓋梁施工的關(guān)鍵在于精度的控制，預(yù)制精度與拼裝精度都將影響最終的線形與標(biāo)高。

蓋梁橫橋向尺寸較大，采用橫向分段方式可以減小節(jié)段自重，同時(shí)也減小節(jié)段的尺寸，方便運(yùn)輸與吊裝。橫向分段具有節(jié)段劃分靈活的優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)工程需求將整片蓋梁劃分成任意數(shù)量、任意長度的節(jié)段。采用膠接縫或干接縫拼裝，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場零澆筑施工作業(yè)，極大地提升了施工速度，改善了施工環(huán)境。

表1 鳳翔路蓋梁施工方法比選

2.5 施工方法對比分析

鳳翔路高架橋較寬，采用整體預(yù)制式蓋梁難度較大，方案可行性較低，不作為本次比選方案。僅對整體式現(xiàn)澆、分層式預(yù)制和分段預(yù)制三種方案進(jìn)行對比研究（見表1）。

通過上述多方面比選研究表明，分段預(yù)制裝配式蓋梁具有工廠化程度高、施工質(zhì)量好、節(jié)段重量輕、運(yùn)輸?shù)跹b方便、現(xiàn)場拼裝快速、對周邊環(huán)境及交通影響小等優(yōu)點(diǎn)，鳳翔路快速化改造工程最終采用了該方案。

3 蓋梁分段方案

橫向分段式預(yù)制拼裝蓋梁根據(jù)工程實(shí)際需求有多種分段方案，分段方案的選擇需要綜合考慮采用的接縫類型、拼裝方案及設(shè)備。對于鳳翔路工程采用的雙柱式大懸挑蓋梁，本文對兩種典型的分段方案進(jìn)行深入地對比研究。

3.1 方案一兩節(jié)段濕接縫拼裝方案

蓋梁橫向分兩段預(yù)制，單個(gè)節(jié)段長約11.7 m，節(jié)段重量約180 t，濕接縫寬度1.5 m 設(shè)置于蓋梁正中間。該方案需要詳細(xì)設(shè)計(jì)節(jié)段蓋梁拼裝時(shí)的臨時(shí)支撐方式，可采用落地式輔助支架支撐方案，場地受限路段無法搭設(shè)支架時(shí)亦可采用托梁支撐方案。如圖6 所示。

圖6 兩節(jié)段濕接縫拼裝方案

該方案的蓋梁施工流程主要包括如下步驟：

（2）蓋梁吊裝與試拼。蓋梁吊裝采用一臺350 t和一臺260 t 履帶吊雙機(jī)抬吊。試拼過程主要檢查立柱預(yù)埋鋼筋的精度，同時(shí)通過立柱頂墊板厚度與臨時(shí)支撐上的千斤頂對蓋梁軸線和標(biāo)高進(jìn)行初調(diào)。

（3）蓋梁座漿施工。座漿前應(yīng)對砂漿接觸面進(jìn)行鑿毛與清理。將其表面浮塵、油污、松動顆粒等清理干凈，并用水充分潤濕，但不得存在積水。

（4）蓋梁就位與姿態(tài)調(diào)整。在座漿料鋪筑完成后立即進(jìn)行蓋梁安裝工作，確保在初凝前完成吊裝就位。蓋梁就位過程中確保四周都有漿液擠出，保證座漿密實(shí)。同時(shí)對軸線、垂直度、標(biāo)高等數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)測微調(diào)，直至滿足精度要求。為保證壓漿密實(shí)，出漿口必須持續(xù)出漿且無氣泡時(shí)才可進(jìn)行持壓封堵。

（5）套筒灌漿施工。灌漿料必須經(jīng)過試驗(yàn)后方可采用，壓漿過程嚴(yán)格按照規(guī)程及產(chǎn)品手冊執(zhí)行，嚴(yán)格控制施工溫度以及漿體材料的存放時(shí)間。

（6）濕接縫施工。濕接縫施工主要包括普通鋼筋及鋼束管道的安裝、濕接縫吊模的安裝以及濕接縫混凝土澆筑。濕接縫采用C55 收縮補(bǔ)償混凝土，混凝土澆筑應(yīng)在一天中溫度較低且穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)濕接縫的養(yǎng)護(hù)。

（7）蓋梁預(yù)應(yīng)力施工。鋼束張拉必須要等到濕接縫強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行。蓋梁預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)為分批次張拉，對鋼束張拉時(shí)機(jī)與張拉數(shù)量應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件執(zhí)行。

3.2 方案二三節(jié)段膠接縫拼裝方案

蓋梁橫向分三段預(yù)制，中間節(jié)段長約9.9 m，節(jié)段重量約150 t，兩邊節(jié)段長度約7.5 m，節(jié)段重量約105 t。

該拼裝方案主要流程為：中間節(jié)段S1 拼裝→梁上平衡吊具安裝→兩邊節(jié)段S2 拼裝→張拉鋼束→拆除平衡吊具。其中S2 節(jié)段與S1 節(jié)段之間采用膠接縫，其關(guān)鍵在于鍵齒的設(shè)計(jì)與匹配預(yù)制工藝，保證接縫的受力性能及施工精度。三節(jié)段膠接縫拼裝方案如圖7 所示。

圖7 三節(jié)段膠接縫拼裝方案

3.3 分段方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析

三節(jié)段膠接縫拼裝方案相較于兩節(jié)段濕接縫拼裝方案，主要在分段數(shù)量與接縫形式的選擇上有較大差異，相應(yīng)的拼裝施工方式及設(shè)備也不一樣。兩種分段方案的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

（1）三節(jié)段方案分段數(shù)量增加，單個(gè)節(jié)段的尺寸及重量減少，從制作、運(yùn)輸?shù)降跹b，對設(shè)備的要求低，施工更加靈活與簡單。

（2）拼裝方式采用膠接縫拼裝，可完全實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場零現(xiàn)澆施工即全預(yù)制裝配施工，施工更加快速。

（3）膠接縫拼裝現(xiàn)場無需支架，僅吊裝期間對橋下有交通影響，其余過程基本不影響現(xiàn)狀交通。

（4）三節(jié)段方案需對平衡吊具進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，以滿足拼裝過程的受力及功能需求。

（5）膠接縫對偏差的可調(diào)節(jié)能力較弱，對預(yù)制及拼裝的精度要求更高，施工難度更大。

膠接縫拼裝在施工方便性具有較大的優(yōu)勢，但目前采用膠接縫拼裝的工程案例較少，理論研究與規(guī)范體系尚不成熟，鳳翔路快速化改造工程最終選擇了技術(shù)成熟的濕接縫拼裝方案。今后隨著技術(shù)與工藝的不斷成熟，膠接縫方案也將會被更多地采用。

4 結(jié) 語

經(jīng)過綜合對比，無錫鳳翔路快速化改造工程預(yù)制裝配式蓋梁最終采用分兩段預(yù)制濕接縫拼裝的方案。預(yù)制裝配式蓋梁具有標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、機(jī)械化、信息化等多方優(yōu)勢，符合國家大力推行裝配式建筑的總體方針，但在推廣預(yù)制裝配蓋梁的同時(shí)也需要重視理論體系的研究與成套技術(shù)的完善。