橋梁下部結構預制拼裝技術應用

成文利

中交一公局第八工程有限公司 天津 300170

1 預制拼裝橋梁概述

目前市政高架橋采用的梁體形式主要有：整體現澆大箱梁、鋼箱梁、預制小箱梁或T 梁等，施工主要依靠在現場設置大量的支架，然后在支架上現澆混凝土。這種施工方法技術成熟，工程前期投資相對小；但是會占用既有線的道路面積，易造成交通擁堵，且現場施工工序多、噪音大、施工速度慢、周期長，對周圍居民的工作和生活造成很大的負面影響，這一系列弊端使得對新型建橋技術的研究更加迫切；預制拼裝橋梁技術由此應運而生。

預制橋梁是指在預制工廠中預先將橋梁構件或部件制作完成后運輸至施工現場，將各個構件拼接完成安裝。與現澆橋梁施工方法最大的不同在于，預制拼裝橋梁是將各個結構預先制作再運輸至施工現場拼接，具有可靠的施工質量保證和良好的現場控制，不再需要對場地進行綁扎鋼筋和澆筑混凝土，也無需對現場進行交通管制。在施工過程中對交通可以實現全天候開放，體現“環境友好”的建造理念，大大降低了施工過程中產生的泥漿、噪聲和渣土污染，并極大地縮短了橋梁建設工期，也更利于對施工質量的把控[1]。在預制工廠制造橋梁節段或構件時，可以根據橋梁上部結構的斷面形式或者橋梁的跨度，將橋梁主梁進行縱向分節段逐梁預制，或者根據橋面橫向節段劃分橋跨和主梁；對于橋梁下部結構，也可以根據構件部位的不同，比如樁基礎、橋墩、承臺、墩帽等構件，在預制場中進行分類整體預制或者節段預制，然后將其在現場進行拼裝。

2 橋墩墩柱預制拼裝技術的應用

2.1 傳統的濕接縫連接方式

此種連接技術主要就是指通過預制節段伸出一定數量的鋼筋采用機械連接或者焊接的方式進行鋼筋連接，再現澆筑混凝土濕接的連接方式。采用該連接方式的橋墩，力學性能往往與傳統現澆混凝土橋墩類似，但濕接縫的施工需要現場焊接鋼筋和澆筑混凝土，會增加較長的施工時間。

2.2 灌漿套筒連接方式

此種拼裝技術主要就是指先將鋼套筒預埋在構件當中，之后通過灌漿的方式進行不同構件之間的連接，此種連接方式不需要現澆混凝土和張拉預應力筋，現場施工所需時間顯著減少；同時在套筒和鋼筋之間具有比較好的咬合力，所以具有較強的整體性。但是此種拼接技術需要對鋼筋和套筒進行非常準確的定位，一定程度上增加了施工要求；并且橋墩主筋連接套筒的直徑相對較大，而非連接段的鋼筋混凝土保護層厚度也比較大。

2.3 灌漿波紋管連接方式

此種拼裝技術與灌漿套筒連接方式相類似，主要就是指先將金屬波紋管預埋在構件當中，之后通過灌漿的方式進行不同構件之間的連接。相對于灌漿套筒連接方式來說，灌漿波紋管連接時波紋管和鋼筋的咬合力相對較差，因此錨固長度應適當延長以提升整體性[2]。

3 橋墩接縫型式

3.1 灌漿金屬波紋管連接

該型式主要用于墩身與承臺或墩身與蓋梁的連接，一般在體積較大的承臺或蓋梁中設置預埋金屬波紋管成孔，墩身預留外露鋼筋。安裝時在接觸面先設置高強環氧砂漿墊層，將外露鋼筋插入波紋管孔中并灌注高強漿料，從而在構件間形成黏結錨固。橋墩抗震承載力、總體耗能能力和位移能力與現澆試件相近。其缺點主要是由于預制墩柱鋼筋外伸較長，墩身的預制、運輸長度會相應減小；墩身翻身時需要特殊支架或需要另一臺汽車吊進行配合翻轉；施工過程中進入金屬波紋管清除垃圾較為困難等。

3.2 預應力連接

后張預應力筋連接構造往往配合砂漿墊層或環氧膠接縫構造實現節段預制橋墩的建造。預應力筋可采用鋼絞線或精軋螺紋鋼筋等。

由于市政高架橋梁墩柱尺寸相對較小，對預應力鋼絞線來講很難滿足規范4m 彎曲半徑的要求。對于精軋螺紋鋼筋來講，后穿束比較困難，目前有采用自鎖式固定錨具的案例，但尚無大規模使用。墩身在配有預應力筋的同時還需要布置一定數量的構造配筋，墩身造價相對要高許多，施工工藝復雜，施工時間較長。

3.3UHPC 連接

UHPC 是一種新型材料，由水泥、硅灰、石英粉、硅砂、細鋼纖維等材料組成，根據最大密實度理論配制而成，不含有粗骨料；具有高強、高致密性、握裹能力強、自流平等性能。混凝土和鋼筋之間的黏結作用隨混凝土強度的增加而增加，利用該性能，鋼筋搭接所需搭接長度遠小于普通混凝土，鋼纖維可以有效限制裂縫開展，防止鋼筋和混凝土之間的黏結失效[3]。

4 下部結構施工

橋梁施工易對周邊環境造成不良影響，此現象在市政橋梁項目中更為明顯，因此減少污染物排放是重要的發展思路，對此可選用工業化裝配的方式。而在橋梁結構的組成中，下部結構對整體穩定性的影響較為明顯，在地震荷載作用下通過該結構可保證橋梁其它結構不受到損傷，施工中需要注重節段劃分及連接等方面的工藝要點。豎向預制節段拼接是較為傳統的方法，其局限之處在于操作難度大，不利于施工作業的高效推進，初期主要被應用于大型跨海橋梁工程中，豎向預應力筋是重要的構件，但考慮到穿束難度較大的問題，通常變更為鋼套筒連接、高強混凝土連接等更為先進的方法，此時可保證橋梁下部結構的整體質量，使其具有抗震性與穩定性。

5 結語

橋梁下部結構的預制拼裝技術雖然研究時間較短，但是近些年技術水平發展較快，出現了灌漿套筒連接、灌漿波紋管連接、超高性能混凝土連接等多種技術措施并得到了有效應用。本文主要對這些預制拼裝技術進行了分析，并介紹了其具體應用情況。希望通過本文的介紹，能夠對橋梁下部結構預制拼裝提供一定參考和幫助。