城市預(yù)制拼裝橋梁常見(jiàn)問(wèn)題分析

董云飛

（中鐵十九局集團(tuán)第六工程有限公司，江蘇無(wú)錫 214000）

0 引言

空心板梁橋、T 梁橋，到后來(lái)的組合小箱梁橋、節(jié)段箱梁橋都是裝配式橋梁施工中的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式，為保證施工質(zhì)量，可選擇的結(jié)構(gòu)體系包括簡(jiǎn)支?梁、簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)梁、連續(xù)梁等，但從當(dāng)前的結(jié)構(gòu)形式使用頻率上看，最為常見(jiàn)的類型是小箱梁、組合梁、節(jié)段箱梁等。

1 裝配式橋梁的結(jié)構(gòu)形式

1.1 小箱梁橋

小箱梁橋主要為簡(jiǎn)支體系，一般有明蓋梁和倒T 梁兩種形式。明蓋梁構(gòu)造簡(jiǎn)單、質(zhì)地輕盈，缺憾是蓋梁完全暴露在縱梁底部，會(huì)影響橋梁的景觀整體性和諧性；倒T 蓋梁能降低蓋梁外露高度，與明蓋梁相比更加美觀。但由于倒T 蓋梁頂連接著較寬的橋面連續(xù)帶和雙伸縮縫構(gòu)造，因此在施工過(guò)程中極易隱藏病害。小箱梁橋設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)體系時(shí)，下部結(jié)構(gòu)的蓋梁形式一般為明蓋梁，在需要的情況下，還可以采用隱式橫梁，以保證橋梁美觀度。與此同時(shí)，還可以使用1.5 m 底寬的小箱梁，保證同等橋?qū)捪孪淞旱拈瘮?shù)大幅度減少，使橋梁的整體結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔。

1.2 組合梁橋

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，組合梁橋不僅可以增強(qiáng)鋼材的抗拉性能，還能保證混凝土具備較好的抗壓性能。同時(shí)，組合結(jié)構(gòu)橋梁還可實(shí)現(xiàn)工廠化制造，能大幅縮減施工安裝工期，保證結(jié)構(gòu)整體受力的均勻性以及工程質(zhì)量的可靠性。與傳統(tǒng)的混凝土橋相比，組合梁橋不僅質(zhì)地更加輕盈，同時(shí)安裝操作技術(shù)難度較低；與普通的鋼橋相比，鋼材用量更少，橋面也更加耐疲勞，減振與減噪方面表現(xiàn)突出。通常情況下，組合梁的鋼結(jié)構(gòu)部分以工字梁為主，部分橋梁項(xiàng)目由于是高架橋組合梁，或是使用的大跨度組合梁，為了獲得更好的橋梁景觀效果會(huì)采用箱型截面鋼梁。

1.3 節(jié)段箱梁橋

城市高架主線橋中最為常見(jiàn)的兩種節(jié)段箱梁施工方案分別為節(jié)段梁-整幅箱梁與分幅箱梁。節(jié)段梁—整幅箱梁即箱梁節(jié)段寬度與橋?qū)捯恢拢@種施工技術(shù)與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土箱梁相似度較高，故施工操作難度更大。分幅箱梁橫橋由兩個(gè)或兩個(gè)以上的單箱單室箱梁組合而成，這些箱梁節(jié)段提前預(yù)制，需要專業(yè)運(yùn)輸車隊(duì)將其從制作工廠運(yùn)送到安裝位置，因此分幅箱梁的施工難度小、安裝簡(jiǎn)便。從整體角度看，節(jié)段箱梁橋施工技術(shù)與傳統(tǒng)現(xiàn)澆大箱梁橋更相似，因此，最終施工效果即橋體外觀十分相似。該施工技術(shù)在大型城市的橋梁建設(shè)中應(yīng)用較為廣泛，原因是此種橋梁施工技術(shù)的環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)，但由于城市的高架橋變寬段和彎斜坡段較多，故施工難度更大。圖1 為預(yù)制拼裝橋梁工程段實(shí)景。

圖1 預(yù)制拼裝橋梁工程段實(shí)景

2 問(wèn)題分析

2.1 現(xiàn)澆與預(yù)制的抉擇

為保證預(yù)制裝配橋梁工程建設(shè)質(zhì)量，技術(shù)操作指導(dǎo)人員和基層施工人員應(yīng)首先在城市預(yù)制拼裝橋梁施工過(guò)程中明確其中潛在的問(wèn)題和障礙。因此，需要提前對(duì)各項(xiàng)施工操作與構(gòu)件進(jìn)行試驗(yàn)，也可以將試驗(yàn)稱為試件預(yù)制試驗(yàn)。

2.2 頂層設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)城市預(yù)制裝配橋梁總體方案和結(jié)構(gòu)時(shí)可能會(huì)遇到以下問(wèn)題：

（1）預(yù)制拼裝工藝實(shí)現(xiàn)與橋梁景觀的協(xié)調(diào)問(wèn)題。橋梁結(jié)構(gòu)除了要符合穩(wěn)定性要求以外，還必須給預(yù)制拼裝工藝落實(shí)提供方便。同時(shí)，造型必須符合簡(jiǎn)潔流暢的標(biāo)準(zhǔn)，因此設(shè)計(jì)人員要結(jié)合建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，其中需要克服與協(xié)調(diào)的障礙很多。

（2）依據(jù)預(yù)制梁場(chǎng)條件選擇廠址和規(guī)劃運(yùn)輸路徑時(shí)，還要對(duì)預(yù)制場(chǎng)規(guī)模及其生產(chǎn)能力進(jìn)行重點(diǎn)考慮。為了保證施工效率，是選擇既有的改造升級(jí)方式，還是新建預(yù)制廠，這其中涉及到很多需要調(diào)節(jié)的步驟與工作。

（3）預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸過(guò)程中需面對(duì)的問(wèn)題，如運(yùn)輸設(shè)備能力和沿線橋涵、道路條件等。

（4）現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建是否具備較強(qiáng)的吊裝能力，要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件對(duì)吊裝設(shè)備能力進(jìn)行評(píng)估，保證最終選擇的吊裝設(shè)備規(guī)格符合要求。

2.3 橋梁景觀

傳統(tǒng)的現(xiàn)澆大箱梁施工技術(shù)不僅能讓橋梁工程的線條十分流暢，還可獲得較為通透的橋下空間。而預(yù)制裝配橋梁施工技術(shù)則是將混凝土結(jié)構(gòu)采用化整為零的方式處理，橋梁施工的景觀效果可能會(huì)大打折扣。與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆大箱梁施工技術(shù)相比，預(yù)制裝配式橋梁美感體現(xiàn)在構(gòu)件和結(jié)構(gòu)上，而非橋梁的整體。

2.4 工程經(jīng)濟(jì)性

預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比經(jīng)濟(jì)實(shí)用性更強(qiáng)，施工過(guò)程更加簡(jiǎn)單方便，可保證施工效率與質(zhì)量。但有部分學(xué)者認(rèn)為在工程費(fèi)用測(cè)算過(guò)程中的預(yù)制場(chǎng)的建設(shè)費(fèi)用必須攤算到工程中，所以從這個(gè)角度看，預(yù)制裝配橋梁的造價(jià)并不低，甚至可以說(shuō)十分耗費(fèi)建設(shè)成本。但對(duì)于大型橋梁工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，由于構(gòu)件的需求量較大，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)后可使成本大幅降低。同時(shí)，由于生產(chǎn)的構(gòu)件數(shù)量較大，人工費(fèi)、水電費(fèi)、模板費(fèi)、支架費(fèi)、環(huán)境保護(hù)等費(fèi)用都可得到縮減。因此，使用預(yù)制裝配技術(shù)建設(shè)橋梁工程項(xiàng)目，不僅能節(jié)省地面空間，還不需要鋪設(shè)臨時(shí)道路。最為重要是，道路兩側(cè)的綠化帶在施工期間不會(huì)受到破壞。

2.5 協(xié)同設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的橋梁建設(shè)流程是由設(shè)計(jì)院出具設(shè)計(jì)圖紙，施工單位及構(gòu)建預(yù)制廠按圖紙要求對(duì)橋梁的工程項(xiàng)目建設(shè)構(gòu)件進(jìn)行生產(chǎn)與安裝，期間的流程步驟非常繁雜。需要注意的是，預(yù)制廠對(duì)構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、施工單位依據(jù)圖紙進(jìn)行裝配化施工、質(zhì)檢部門安排專業(yè)的質(zhì)量監(jiān)督人員，結(jié)合信息管理系統(tǒng)保證所有工作得到更加精確的調(diào)配與組織，保證施工流程的高效落實(shí)。因此，橋梁設(shè)計(jì)師與施工單位必須緊密配合，采用提前開(kāi)展交底會(huì)議的方式，明確各自承擔(dān)的職責(zé)。同時(shí)也要了解對(duì)方承擔(dān)的義務(wù)，只有相互熟悉、了解，才能讓工作落實(shí)的水平更高。例如，橋梁設(shè)計(jì)師除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析以外，還必須對(duì)工程項(xiàng)目的預(yù)制工藝、運(yùn)輸過(guò)程、吊裝施工等環(huán)節(jié)進(jìn)行了解，如此才能在設(shè)計(jì)階段就對(duì)一些問(wèn)題進(jìn)行提前考慮并從設(shè)計(jì)角度解決，施工團(tuán)隊(duì)選擇的設(shè)備、材料以及工藝才會(huì)更加科學(xué)準(zhǔn)確，使預(yù)制和安裝過(guò)程更高效地落實(shí)，保證預(yù)制裝配技術(shù)優(yōu)勢(shì)的全面發(fā)揮。

2.6 構(gòu)件連接方式

在連接橋梁的預(yù)制構(gòu)件時(shí)，應(yīng)通過(guò)適宜的操作工藝和設(shè)備以保證施工過(guò)程高效便捷，質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且節(jié)約成本?？梢赃x擇的橋梁結(jié)構(gòu)連接方式包括灌漿套筒、金屬波紋管、現(xiàn)澆濕接頭承插式結(jié)構(gòu)等。通常情況下，這些連接方式有其適用的場(chǎng)景及操作優(yōu)勢(shì)。灌漿金屬波紋管連接構(gòu)造如圖2 所示。

圖2 灌漿金屬波紋管連接構(gòu)造

灌漿套筒連接方式施工操作過(guò)程較為簡(jiǎn)單便捷，同時(shí)能夠獲得較好的施工精度，但是在實(shí)際施工步驟組織落實(shí)過(guò)程中可能會(huì)遇到灌漿檢測(cè)困難，給套筒對(duì)塑性鉸區(qū)帶來(lái)?yè)p傷等問(wèn)題。使用金屬波紋管連接方式能夠保證結(jié)構(gòu)發(fā)揮較好的力學(xué)性能，與現(xiàn)澆技術(shù)工藝一樣，整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較好。但因使用的鋼筋錨固長(zhǎng)度較長(zhǎng)，連接立柱與承臺(tái)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一些阻礙，增加連接的難度。與其他連接方式相比，現(xiàn)澆濕接頭連接方式可靠性、耐久性較好，同時(shí)抗震性也能與現(xiàn)澆計(jì)數(shù)方式相媲美。但可能潛藏的問(wèn)題是，預(yù)置過(guò)程中無(wú)法及時(shí)有效落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)定位工作，同時(shí)大量的現(xiàn)澆混凝土作業(yè)會(huì)拖慢施工效率。承插式連接方式整體性能較好，同時(shí)施工技術(shù)操作簡(jiǎn)單便利。此技術(shù)操作過(guò)程不需要保證技術(shù)精度，但由于使用插槽，因此可能會(huì)對(duì)橋梁承臺(tái)的整體性帶來(lái)?yè)p害。原因是為了保證插入深度，承臺(tái)的厚度必須更大，同時(shí)由于插槽現(xiàn)澆縫質(zhì)量要求較高，實(shí)際操作過(guò)程中需要依據(jù)工程的實(shí)際情況優(yōu)化連接方式。

2.7 構(gòu)件輕量化

通常情況下，一般公路中小梁式橋可承載的運(yùn)輸預(yù)制構(gòu)件重量最高不能超過(guò)150 t，其中不包括橋面通行的過(guò)往車輛。同時(shí)，為了防止導(dǎo)致運(yùn)輸梁出現(xiàn)損傷，預(yù)制件的重量必須控制在合理的范圍內(nèi)，必須在重量范圍內(nèi)落實(shí)橋梁預(yù)制構(gòu)件的輕型化研究，保證通過(guò)適宜的技術(shù)手段讓預(yù)制構(gòu)件的重量大幅減少。小箱梁或U 形梁可直接分為縱向的3 段，運(yùn)輸團(tuán)隊(duì)將其運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)后，由專業(yè)人員完成整個(gè)橋梁的拼裝工作。通常情況下，橋墩采用空心結(jié)構(gòu)，施工人員會(huì)將高立柱進(jìn)行縱向分段。蓋梁需要分段預(yù)制或上下分層或設(shè)計(jì)成空心結(jié)構(gòu)，也可以結(jié)合實(shí)際情況將蓋梁做成一個(gè)混凝土外殼，通過(guò)吊裝的方式將混凝土外殼澆筑成實(shí)心混凝土柱體。如果預(yù)支構(gòu)件采用的是鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)，操作過(guò)程中要協(xié)調(diào)構(gòu)建大小與安裝效率之間的關(guān)系，保證在最短的時(shí)間內(nèi)完成所有的拼裝工作。

3 結(jié)語(yǔ)

隨時(shí)代發(fā)展，裝配式橋梁施工技術(shù)以其自身具備的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)得到大范圍的應(yīng)用與推廣。同時(shí)，此項(xiàng)施工技術(shù)的升級(jí)與優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和信息化管理，將會(huì)使整個(gè)操作過(guò)程的效率更高、成本占用更少，再輔助以高新技術(shù)，如BIM 技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)等，裝配式橋梁施工工藝建設(shè)水平將得到全面升級(jí)。但不容忽視的是，由于裝配式技術(shù)需要依靠產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，科研部門、設(shè)計(jì)企業(yè)、施工企業(yè)以及材料設(shè)備供應(yīng)企業(yè)都要明確自身職責(zé)，協(xié)同發(fā)展，保證裝配式橋梁在未來(lái)的交通建設(shè)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。