預制拼裝技術在龍東大道橋梁中的應用

喬 豐

（上海建工集團股份有限公司，上海市 200080）

0 引言

裝配式建筑是目前各類建造方式中的一項重大變革方向。預制裝配式采用了模具模數(shù)化、通用化，提高了模具使周轉率；減少了生產準備時間，降低預制成本[1]；改變了傳統(tǒng)的從搭設支架、扎鋼筋制模到澆筑混泥土到養(yǎng)護的工藝；提高了現(xiàn)場文明施工程度；減少了施工場地的需求量；實現(xiàn)了原有的“流水式”建造過程向“并行式”建造過程的轉變，縮短建造周期[2-3]。在施工過程中，用高精度機械化設備進行模鋼筋的矯直、剪切、彎箍、焊接、成型等加工[4-6]，可實現(xiàn)構件加工精度的顯著提高，從而提升橋梁結構的質量。由于實現(xiàn)了信息化技術全過程應用，使得工程建設管理更加科學，提升了項目施工管理的能力和效率，使的工程項目建設從設計到施工技術的有機結合，可有效實現(xiàn)各類資源優(yōu)化整合[7-8]。

從2011年起，上海各有關單位對橋墩預制拼裝技術進行了一系列研究，主要關鍵技術有：連接裝置、設計理論、抗震性能、耐久性能、施工技術，橋墩預制拼裝技術有了長足的發(fā)展。2014年在上海S6公路中進行了實體應用，并在隨后的嘉閔高架北段二期工程、中環(huán)國定路匝道、S3 高速公路等工程中進行了全面運用，上海的高架橋梁項目已經全面推廣普及采用預制裝配技術。為了將預制拼裝技術有效應用在橋梁下部結構，明確設計與施工技術要求，提高施工技術水平，上海市在2015年8月1 日頒布了《預制拼裝橋墩技術規(guī)程》，使得橋梁預制拼裝有了規(guī)范的指導。

為積極推行預制裝配式技術的應用，本文對預制裝配式技術在龍東大道橋梁中的應用展開分析研究，通過技術革新、節(jié)能減材、設備先進等方法，達到從設計方案到施工籌劃的各個環(huán)節(jié)全面打造綠色工程。

1 工程概況

龍東大道改建工程位于上海市浦東新區(qū)，西起內環(huán)線張江立交，東至G 1503 以西，全長13.85 km。沿線途徑張江鎮(zhèn)、金橋鎮(zhèn)、唐鎮(zhèn)、合慶鎮(zhèn)。是上海市快速路網系統(tǒng)中重要的東西向通道，依次串聯(lián)內環(huán)、中環(huán)、外環(huán)、郊環(huán)，遠期將延伸至浦東機場綜合樞紐，工程位置見圖1。

圖1 龍東大道工程位置圖

實體工程段為龍東大道改建工程2 標，起點樁號為K 3+675，終點樁號為K 9+900，全長6 225 m，從金橋路以東，馬家浜橋至華東路，主線高架主要上跨申江路（中環(huán)線）、S20（外環(huán)線）、華東路。本工程采用全預制裝配技術，裝配率高達90%，是上海市迄今為止裝配體量最大的市政工程。現(xiàn)狀龍東大道為地面道路雙向6 快2 慢，道路等級為城市主干路。改建完成后車道規(guī)模為雙向6 快2 慢的地面城市主干路加雙向6 車道的高架城市快速路。

2 工藝流程

本工程立柱、蓋梁、箱梁、橋面板等均采用預制拼裝工藝，拼裝率高達90%，減少了現(xiàn)場腳手架、模板工程和混凝土作業(yè)，大大提高整體施工效率，有效減少施工對周邊環(huán)境及交通的影響。預制裝配式構件施工步序有：樁基施工、承臺施工、立柱吊裝、蓋梁吊裝、箱梁吊裝、高箱梁吊裝等。針對項目預制裝配體量大、工期緊、后臺供應保障與現(xiàn)場安裝協(xié)調、匹配要求高的難點，針對性采用相對措施，如表1 所示。

表1 工藝措施

3 關鍵技術

3.1 鋼管樁工藝

雖然鉆孔灌注樁被大量應用，但是過程中會產生大量待處理的廢棄泥漿，僅能靠泥漿車外運，拉到指定地進行自然干化處理。使用泥漿車外運費用高且效率低，常常不能滿足施工進度需求。場內大量泥漿四溢，導致環(huán)境較差，無法滿足上海市《關于進一步規(guī)范本市工程泥漿處理管理的實施意見》的要求。因此，本工程內環(huán)至中環(huán)段采用鋼管樁工藝，鋼管樁施工采用“先基坑開挖后施工鋼管樁”方案，在鋼管樁施工前須做好基坑圍護并完成基坑開挖，涉及主線高架和匝道共計49 個承臺基坑，本工程鋼管樁共有φ400、φ700、φ800 三種，鋼材選用Q 345C，鋼管樁長度分別為34 m、48 m 及54 m。采用履帶吊機懸掛高頻免共振液壓振動錘施工工藝，同時配備喂樁吊機和定位導向架輔助，投入RF50、RF70 兩種型號免共振錘。

鋼管樁施工是一節(jié)一次施沉法，鋼管樁采用履帶吊和樁架相結合的方式，完成吊裝和送樁（見圖2）。首先在現(xiàn)場用全站儀放樣出樁位中心，以樁徑為半徑畫圓，用油漆筆做出標示。在樁機就位前，確定好樁機就位后的位置。鋼管樁的垂直度不得大于樁長的1%，且要保證樁錘、樁帽、樁尖在同一垂直軸線上。當上一根樁距地面還有1 m 的高度時，吊起下一根樁進行接樁，焊接完成后重復上一根樁的控制程序繼續(xù)控制垂直度。

圖2 免共振錘及單元組合導向架

導向架高10 m，長10.5 m，寬9 m。由底座、架體、頂部操作平臺、爬梯及限位裝置組成。導向架底座長10.9 m，寬9 m。由H 250 形成框架，分3 個分塊拼裝而成，現(xiàn)場螺栓連接。鋼管樁沉樁施工工藝，施工速度快，噪聲小，無需泥漿護壁要求，從工藝上杜絕了工程廢棄泥漿的污染，詳見表2。

表2 工藝對比

3.2 接頭技術應用

構件的連接技術是裝配式橋梁的核心，目前工程實際應用的預制構件接頭連接工藝有如下幾種：

（1）全灌漿套筒連接形式，是一種鋼筋連接的方式，采用鑄鐵套筒，套筒內填充C 100 高強無收縮水泥砂漿形成鋼筋連接，是目前應用最多的接頭形式，見圖3。

圖3 灌漿套筒接頭

（2）灌漿金屬波紋管連接形式，是一種鋼筋錨固的方式，采用預埋金屬波紋管形成孔道，孔道內填充高強無收縮水泥砂漿形成鋼筋錨固。

（3）承插式連接形式，是一種構件錨固的方式，將預制墩身插入基礎對應的預留孔內，孔道內填充高強無收縮水泥砂漿形成構件錨固。插入長度一般為墩身截面尺寸的1.2～1.5 倍，底部鋪設一定厚度的砂漿，周圍用高強砂漿或混凝土進行填充。

立柱與承臺、蓋梁常采用灌漿套筒連接或灌漿金屬波紋管連接，結合本工程結構的特點，采用如下設計：

（1）本工程的立柱采用豎向澆筑方式在預制廠內完成預制，同時考慮采用波紋管連接時，需在承臺中預埋波紋管，立柱底部設置外伸的錨固鋼筋，立柱底部外伸的錨固鋼筋對立柱制作和吊裝很不利。因此，本工程立柱與承臺的接頭采用灌漿套筒的連接方式。

（2）當立柱與蓋梁采用灌漿套筒連接時，蓋梁側面進漿孔和出漿孔數(shù)量多，灌漿料拌合物凝固后與蓋梁混凝土色差較大，景觀效果差，且接頭處鋼筋密集，進、出漿管布設難度大。而立柱與蓋梁采用波紋管連接時，出漿管設置在蓋梁頂部，減少了蓋梁側面進、出漿孔數(shù)量，改善了景觀效果，減小了接頭處鋼筋綁扎和進、出漿管布設難度。考慮到龍東高架的整體外觀效果需要，故而本項目立柱與蓋梁的接頭采用灌漿金屬波紋管連接方式。

3.3 立柱施工工藝

3.3.1 立柱鋼筋籠制作

預制立柱鋼筋籠的加工采用鋼筋模塊化精加工，立柱鋼筋籠于專用胎架上制作加工成型，為保證鋼筋籠支撐穩(wěn)定，定位體系布置主要保證受力鋼筋不變形，鋼筋籠制作偏差為+2 mm。因而為保證預制構件的鋼筋定位精度，在胎架端頭增加定位鋼板，該鋼板采用車床精加工成型，精度可控制在±1 mm 內。

立柱鋼筋籠胎架由底座、支架、掛片及定位板組成。立柱鋼筋籠拼裝前，對其各個部件進行驗收復測，尤其在鋼筋端定位板、套筒端定位板及掛片的開孔開槽位置更需精確測量。拼裝過程要求胎架底座安裝水平，精度控制在+2 mm 內。各支架安裝要求位置精確狀態(tài)垂直，精度控制在+2 mm 內。胎架安裝完成后對各支架整體測量，保證每個支架在同一條線上，防止主筋安裝時產生彎扭。

3.3.2 立柱支模及澆筑

立柱采用“橫向支模-豎向澆筑”模板體系，完成立在柱制作期間的工況轉換，確保構件生產的優(yōu)質、高效。對比常規(guī)工藝，流程更簡單、精度更高、質量更好。

整個立柱模板安裝過程共分成12 個步驟：（1）安裝軌道、臺車，翻轉架就位安裝底面模板；（2）將立柱鋼筋籠放置在底架上（見圖4）；（3）安裝側面模板；（4）安裝頂面模板，將模板平移至翻轉架；（5）安裝翻轉吊架；（6）安裝吊索具，模板翻轉；（7）模板起吊脫離翻轉架；（8）將模板吊至澆筑臺座，并固定；（9）拆除模板翻轉吊架；（10）安裝操作平臺；（11）立柱混凝土采用分層澆筑工藝澆筑；（12）澆搗完成后吊離模位。不允許發(fā)生跳步加工，整個過程邊加工邊測量，確保每一步加工的精度得到控制。

圖4 立柱廠內加工

3.3.3 雙節(jié)立柱預制拼裝

立柱的安裝精度控制，采用了水平定位系統(tǒng)、高程控制系統(tǒng)和垂直度控制系統(tǒng)來解決。針對高度超高的立柱、以及重量超重的立柱構件，可以采用分節(jié)制作安裝，見圖5。

圖5 雙節(jié)立柱現(xiàn)場吊裝

4 結語

本研究響應國家大力發(fā)展的預制裝配式建筑政策導向，圍繞大型城市核心區(qū)綠色施工理念，探索中心城區(qū)市政高架橋梁工程全預制裝配式發(fā)展路徑。本文對預制拼裝技術在龍東大道橋梁中的工藝流程及關鍵技術等展開分析研究，有助于形成一套標準化、規(guī)范化的預制拼裝制作施工方法及控制標準，對預制拼裝技術在推廣應用具有指導意義。