預制拼裝技術在市政橋梁建設中的應用

周天璧，朱志勇

（岳陽市公路橋梁基建總公司，湖南岳陽 414000）

近年來，預制拼裝技術作為一種先進施工技術被廣泛應用于市政橋梁建設中，有效解決了現(xiàn)場澆筑施工所存在的能耗高、噪音污染大、浪費人力等問題，大大提高橋梁施工的效率與質量。在市政橋梁建設項目不斷增多的今天，積極探討預制拼裝技術在市政橋梁建設中的應用具有重要現(xiàn)實意義。下面，先從環(huán)境角度、質量角度、勞動力角度來講一講預制拼裝技術的優(yōu)勢。

1 預制拼裝技術的優(yōu)勢

預制拼裝技術所使用的主要構件是在廠內集中進行加工，采用的是工業(yè)化、批量化生產(chǎn)方式，在施工現(xiàn)場只需利用機械設備對構件進行拼裝即可，這對于推動橋梁建設的規(guī)范化、標準化具有重要作用。與傳統(tǒng)橋梁施工技術相比較，預制拼裝技術在保護環(huán)境、質量控制、進度控制等多個方面具有顯著優(yōu)勢。首先，從環(huán)境角度來看，傳統(tǒng)施工技術占地較多，且施工現(xiàn)場較為臟亂，會對周邊交通、環(huán)境造成較大影響，而預制拼裝技術占地較小，施工過程節(jié)能環(huán)保，在很大程度上減少了對周邊交通的影響。其次，從質量角度來看，傳統(tǒng)施工技術容易出現(xiàn)各種質量通病，而預制拼裝技術采用的是標準化作業(yè)方式，施工質量更有保證。最后，從勞動力角度來看，傳統(tǒng)施工技術的機械化程度較低，需要使用大量人力，而預制拼裝技術以機械化作業(yè)為主，只需較少的人力和成本投入，施工效率也更高。

2 市政橋梁建設中的預制拼裝技術

2.1 節(jié)段預制和線型控制

預制節(jié)段之前，需要根據(jù)工程項目的具體情況，結合混凝土等級、預應力筋材料特性、預制節(jié)段的安裝齡期等因素，對橋梁預拱度進行計算，得出科學合理的設計參數(shù)。為方便測量各梁段的測點坐標，應為每個預制梁段設置一定數(shù)量的控制測點，利用測點來控制節(jié)段的平面位置和標高，一般需要高程控制點4 個，軸線控制點2 個。

在預制節(jié)段時，可將節(jié)段在整體坐標系中的線性及姿態(tài)轉變?yōu)楣?jié)段自身的局部坐標系，確保節(jié)段的平、豎曲線滿足設計要求。預制時應根據(jù)橋梁設計圖紙，結合所用的施工方案，對橋梁結構進行分析和計算，明確預拱度及橋梁尺寸等數(shù)據(jù)，并建立相應的幾何數(shù)據(jù)庫。

節(jié)段預制一般使用長線拼裝法和斷線拼裝法。

2.1.1 長線拼裝

長線法預制拼裝主要是指根據(jù)已完成的設計制梁線形，一塊接一塊在長臺座上進行匹配預制，讓兩塊之間構成匹配面。

例如，上海的新瀏河橋全部通過預制節(jié)段拼裝的方法進行施工，是一座42m 三跨箱形橋梁。該橋的主橋橫斷面是四箱單室結構，每跨箱梁可分成13 個節(jié)段，每個節(jié)段的重量大約是38t。節(jié)段使用2 套長線法臺座實行預制。

再如，印度新德里的軌道交通BC-7 標項目，長度大約是5.2 m，都是采取高架結構，有4 座車站。區(qū)間的上部結構都是通過預制節(jié)段拼裝箱梁的方式進行施工，總共是144 跨。在生產(chǎn)過程中一共投入了6 套長線法臺座進行箱梁的節(jié)段預制。

2.1.2 短線拼裝

短線拼裝主要是指通過固定模具進行澆注。模具的一頭是固定模，另一頭是預先澆注梁端，現(xiàn)將梁段從澆注的位置移到匹配的位置，匹配新澆注的梁段，再將其運送到存梁場。短線預制的方法施工速度較快、占地面積不大，隨著施工單位施工質量和施工技術的逐步提高，短線法預制拼裝將會得到施工單位越來越廣泛的應用。

法國是最先采用短線預制法的國家，后來這種方法在歐洲得到推廣，并在世界范圍內得到廣泛應用。剛構橋、簡支梁橋、連續(xù)梁橋以及斜拉橋都是短線預制施工法的成功應用案例。

例如，蘇通大橋中引橋和北引橋75m 跨的連續(xù)梁是單室單箱預應力箱梁，三聯(lián)，25 跨，左右兩幅分開。預制的節(jié)段一共是1032 塊，梁段的長度是2～4.6m，設計的最小重量是93.1t，設計的最大重量是286t。蘇通大橋項目是我國第一次使用短線法預制節(jié)段的項目，生產(chǎn)線有2 條，每個生產(chǎn)線上設立了3 個鋼筋綁扎臺座和3 個預制臺座。

2.2 上部結構施工

2.2.1 節(jié)段拼裝

應用預制拼裝技術時，可根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，結合設備、成本等因素，對拼裝工法做適當調整，目前常用的拼裝方法有以下幾種：

（1）起重機吊裝。起重機包括龍門吊機、伸臂吊機、履帶吊機等，無論使用哪種吊機，都應滿足以下幾點要求：首先，吊機的起重能力必須達到最大構件的起吊要求；其次，吊機可靈活進行縱向運動，且移動之后可固定于某一拼裝位置；最后，吊機在某一位置進行拼裝時，可靈活進行豎向提升及縱橫向運動，能夠靈活操控吊裝物的位置。

（2）卷揚設備。施工現(xiàn)場所使用的工作車也屬于卷揚設備，該類設備一般固定于已拼裝好的最后一塊節(jié)段上，并隨著拼裝工序的實施逐步進行前移。這種拼裝方案的起吊重量較大，但因其位于最后一塊節(jié)段上，在吊裝過程中將對節(jié)段造成不同程度的影響。

（3）桁架吊裝。這種吊裝方案的起吊能力更強，非常適用于懸臂施工的拼裝吊梁。在吊裝過程中，桁架的前后端都位于已預制完成的節(jié)段上，每完成一個工區(qū)的作業(yè)后，便可移動至另外一個工區(qū)。

（4）漸進式吊裝。漸進式吊裝與整孔拼裝比較相似，它是從第一跨節(jié)段依次向下一跨方向施工，并使用鋼絞線來承載節(jié)段的初始質量。當?shù)跹b作業(yè)進行約1/3 后，可通過內部預應力束對其進行張拉處理，依次施工直至整孔的節(jié)塊都拼裝完畢。

2.2.2 節(jié)段拼裝接縫

根據(jù)施工進度和施工部位的不同，所采用的接縫方式也有所不同，目前較為常用的有濕接縫和膠接縫兩種。

濕接縫主要用于橋跨合龍，有時也用于對施工誤差進行糾正。采用濕接縫時，需要對拼接面進行一定的預處理，包括鑿毛、刻槽等，以確保新舊混凝土良好對接在一起。在接縫施工中，波紋管的對接是最為復雜的工藝環(huán)節(jié)之一，在對接過程中經(jīng)常出現(xiàn)一些難以處理的狀況，如管長、管直與接縫寬度不匹配，預留管道的方位有偏差，管孔串漿等，對于這些問題在施工時要格外加以注意。

膠接縫利用固化的環(huán)氧樹脂使節(jié)段緊密貼合在一起，不但能顯著提升橋梁剛度及抗剪性能，還能提高橋梁的防滲性能。采用膠接縫時，首先要在節(jié)段間涂一層環(huán)氧樹脂，涂抹厚度以0.8～1.6mm 為宜。初步完成吊裝后，通常會有10～15cm 的縫隙，此時可穿入臨時用的預應力筋，裝好連接器，然后進行涂膠并合龍，接縫后可對預應力筋進行適當張拉，確保膠接縫的壓應力保持在0.3MPa 以上。采用膠接縫時，選用合適的環(huán)氧樹脂膠至關重要，當前隨著化工行業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度大大加快，施工企業(yè)在選擇環(huán)氧樹脂膠材料之前，應進行充分的市場調研，通過貨比三家，選出性能最佳的材料。在拼裝接縫施工中，環(huán)氧樹脂膠都是隨用隨配，施工時先在混凝土接面上涂上環(huán)氧樹脂底層膠（底膠用環(huán)氧樹脂、固化劑、稀釋劑等原料按試驗決定比例進行調配），之后再涂抹加入了水泥、干燥砂等填料的環(huán)氧樹脂膠。

2.3 下部結構施工

為有效減少結構現(xiàn)場施工給環(huán)境造成的不良影響，減少污染物排放量，達到工業(yè)化橋梁裝配建造，通常采用預制拼裝橋墩。在城市密集區(qū)修建高架橋梁和山區(qū)修建高墩非常適合采用拼裝橋墩。因為下部結構在地震荷載作用中主要承擔著巨大的能耗，因此，要深入研究橋墩之間的性能和連接方式、預制節(jié)段的劃分等問題。

預制節(jié)段拼裝橋墩通常是豎向的拼裝，具有很高的拼裝難度，對施工的進度會造成較大影響。在預制節(jié)段拼裝橋墩施工過程中，需要妥善解決節(jié)段的連接和劃分問題。最初的時候，施工單位只是在大型的跨海橋梁施工中運用預制節(jié)段橋墩，如東海大橋。

預制節(jié)段橋墩的成功施工案例有上海S7 公路新建工程，其采用預制節(jié)段拼裝的方式完成蓋梁的施工，該工程的蓋梁節(jié)段利用牛腿式垂直拼縫進行連接，最大限度減少施工過程中的風險。

2.4 施工監(jiān)控

采用預制拼裝技術時，橋梁的內力會隨著拼裝節(jié)段的增加而發(fā)生變化，為使橋梁內力穩(wěn)定在設計范圍之內，在拼裝時應提前在接縫中預埋一定數(shù)量的壓力傳感器，實時獲取各節(jié)段接縫處的應力數(shù)據(jù)。相關人員要加強施工監(jiān)控，密切關注應力數(shù)據(jù)的變化，準確掌握橋梁的應力狀態(tài)，確保橋梁結構恒載內力滿足設計要求，使橋梁保持良好的結構線性。

3 結語

綜上所述，本文以預制拼裝技術的優(yōu)勢為切入點，從節(jié)段預制與線型控制、節(jié)段拼裝、節(jié)段拼裝接縫、施工監(jiān)控幾個方面，詳細論述預制拼裝技術在市政橋梁建設中的應用，多角度入手，旨在提升預制拼裝技術應用水平，為高質高效完成市政橋梁建設提供有力保障。