淺談預制拼裝技術在綠色公路建設中的應用

楊芬　張華

摘要 綠色公路是根據國家碳達峰、碳中和的發展目標制定的新的可持續發展戰略，旨在減少污染，保護生態環境。預制拼裝技術是實現綠色公路建設的重要技術，文章介紹了綠色公路的內涵及裝配式技術的特點。以武漢某新建公路橋梁為研究對象，根據工程概況，研究預制梁板構件的制作與施工過程。針對該項目施工過程中出現的施工問題，從質量控制、裂縫預防以及施工技術三個方面提出解決措施。

關鍵詞 綠色公路;預制構件;預制箱梁;現場施工

中圖分類號 U445.4 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）11-0157-03

引言

實施綠色公路建設是交通行業深入貫徹落實“綠色”的新發展理念，同時也是發展交通強國，實現行業轉型升級的重要舉措。目前，在我國交通線路四通八達，公路體系在整個交通體系中發揮著至關重要的作用。以綠色生態為發展理念，科技創新引領潮流，實施現代化綠色公路建設，是建設交通強國的有力抓手，也掀起了公路建設新的潮流，更是加快發展現代交通運輸的必然選擇和建設綠色交通運輸體系的必然要求。綠色公路包括科學選址、先進的建造技術、環保節能的建筑材料等，并在建設過程中，積極貫徹落實有章可依、有章可循、環保節能、安全舒適等原則。該文以武漢某裝配式公路橋梁為研究對象，通過對綠色公路原則和裝配式優缺點進行研究，提出裝配式箱梁在公路橋梁施工中的應用。

1 綠色公路內涵及裝配式要點分析

1.1 綠色公路內涵

綠色公路發展內涵主要包括四個方面，堅持低碳化發展、堅持統籌協調、堅持創新驅動以及堅持因地制宜。

（1）堅持低碳化發展。要提高對道路、生態系統、社會人文環境、各生產要素的認識，正確理解其中的關系，提高人力資源、物質資源的利用率，發揮道路在基礎建設中的基礎性、先導性作用，做到在發展中保護，保護中發展[1]。

（2）堅持統籌協調。道路修建要以為一方謀福利為出發點，統籌協調規劃道路建設與當地生態環境、經濟社會發展之間的關系，統籌協調規劃、設計、施工、運營全過程，降低道路全壽命周期成本。

（3）堅持創新驅動。大力推進設計理念創新、施工過程中技術創新、管理模式的創新，制定各項專利申請的獎勵機制，推進道路建設朝著更合理、健康的方向發展。

（4）堅持因地制宜。根據工程所在地的建造環境、工程本身所具有的特征、當地人文經濟的發展狀態等因素明確項目定位，確定突破重點，制定有亮點的施工組織設計，因地制宜建設綠色公路。

1.2 裝配式要點分析

裝配式建筑是指在建筑工地利用預制構件進行組裝而成建筑。裝配式建筑相較于傳統方式建造的房屋在建造速度、建筑成本等方面具有優勢。裝配式技術能夠在提高工程施工效率的前提下，提升裝配式建筑工程的建設質量。主要體現在作業人員對構件生產的溫度、濕度等要素進行精準控制，施工現場精確安裝，有效地提升工程質量。傳統建造方式需要多班組進行多次交接，容易出現窩工現象，致使工程建設進度緩慢。而裝配式建筑在這一方面則具有較大優勢，能夠減少環境污染，提高材料利用率。預制構件嚴格按照構件的尺寸、規格、標準進行生產加工，避免了人為失誤而造成的材料浪費，最大化地提高材料利用率，降低建設項目材料成本。但預制構件也存在一定的缺點：預制構件尺寸要求精確，現場組裝工藝繁瑣，組裝過程可能會出現構件之間的縫隙較大或者相互之間不對應的情況發生，對項目建筑物整體的安全性產生一定的影響[3];增加項目運輸成本和項目成本控制難度，構件在工廠生產完成之后需要運往施工現場，如果運輸距離較大會使運輸成本增加，并且在施工過程中，由于預結算管理部門在核算工程造價時難度較大，造成價格都是由生產廠家占據主導地位，不利于項目成本控制。

2 預制拼接技術的應用

2.1 工程概況

該橋梁位于武漢市，全長69.08 m，采用四跨16 m的預應力混凝土空心板橋，橋梁全寬58 m，橋面橫斷面布置尺寸為4.5 m（人行道）+6 m（非機動車道）+36 m（機動車道）+6 m（非機動車道）+4.5 m（人行道）。墩頂處采用橋面連續，橋臺處設置D60型伸縮縫。下部結構采用柱式墩臺，鉆孔灌注樁基礎。設計荷載：城—A級。

2.2 預制預應力混凝土空心板梁制作過程

預制板梁的質量決定了橋的穩定性與強度，預制板梁的制作步驟分為預制準備階段、鋼筋施工、混凝土施工以及模板施工四個部分。

2.2.1 建設前期分析

預制梁板施工期間，使用到大量器械、機具，要求器械必須符合設計要求，保證其形態、強度符合相關標準，按照規定監理單位應定期進行檢查，確保符合設計及工程相關要求[5]。

2.2.2 鋼筋施工

預制梁板制作過程中，梁作為主要構件本身重量大，面積大，預制梁板的尺寸必須進行嚴格控制，預制梁板制作過程中，鋼筋質量與鋼筋的配筋率要滿足施工規范要求。在對預制梁板鋼筋工程施工過程中，制作人員嚴格按照圖紙中對鋼筋質量的要求進行施工。對鋼筋的一些關鍵指標進行控制，包括鋼筋的尺寸、類型、鋼筋與鋼筋之間的距離以及鋼筋保護層厚度，保證鋼筋工程滿足施工要求。預制梁板的箍筋進行綁扎與焊接時，為了保證構件質量，同一截面上的結構只有一個焊接接頭，以保證焊工工作質量和焊接效果。

2.2.3 混凝土施工

混凝土工程施工時，根據該橋工程狀況，選擇合適的澆筑方法。該裝配式橋梁高度較低，為了提高施工效率，對于預制梁板的澆筑采用直接澆筑的方法，也稱為一次性澆筑的施工方法，一次澆筑能夠保證混凝土的強度與彈性模量。在進行預制梁板的澆筑施工時，遵循“快插慢拔”的原則，將振動時間控制在15～20 s，當混凝土結構表面水平方向停止下沉，出現一些氣泡和表面泛灰時，說明振搗完成。

2.2.4 模板施工

模板工程施工是預制梁板制作的核心過程，按照模板作用的不同，主要包括側模與底模兩個方面。預制梁板進行模板施工之前，首先對施工場地進行處理，對模板工程場地進行清掃，保證施工區域內干凈、無雜物。由于底模本身強度大，剛度大，施工人員在實際工作中，必須控制好底模的強度，合理配置其他相關材料[4]。

2.3 預制構件拼接施工過程

2.3.1 立柱安裝

由工作人員在承臺頂部進行放樣，確定放置位置，并且放樣誤差一般不超過2 mm。檢查承臺以及立柱上下面，并進行鑿毛，預留鋼筋表面要進行除銹，安裝前對界面進行清洗、濕潤。前期工作完成后，進行立柱安裝工作，拼裝時不得與預留主筋發生碰撞使其彎折，在拼裝過程中若不能順利匹配，應調整安裝角度直至安裝順利完成。立柱就位后需要用鋼墊塊塞緊限位，立柱與承臺銜接處采用高強度砂漿灌漿，并且在墊層砂漿凝固前不得拆掉當前模板和千斤頂。立柱灌漿示意圖如圖1。

2.3.2 蓋梁安裝

架梁作業必須由專業隊伍操作完成，操作人員必須對機械操作熟練并且要有相關作業的現場施工經驗，還要做到各工作人員分工明確，各司其職。由專業施工隊伍的管理人員以及現場安全管理人員聯合建立和完善操作規程以及安全責任制，責任到崗，責任到人，并監督貫徹落實。橋梁架設過程中，相關操作人員要嚴格遵守架橋機架梁規程和使用說明書有關規定，不得違規操作。

施工作業前，施工人員（主要負責人）要對線路狀態、高架線、途中障礙物等周邊情況進行全面了解、排查，對影響現場施工作業的因素及時處理解決。架橋機橋頭對位前應對照“程檢表”等技術資料對路基、橋臺、橋墩的工程質量和技術數據進行檢測，確認無誤后方可施工。按照相關規定，當最大風力超過6級時停止架梁，橫向風力超過5級時停止對位。

架橋機到達現場后第一時間與工地負責人匯報機械以及人員情況，并組織機組人員對現場立柱進行檢查，確認立柱的架設符合規定后方可進行架梁作業。如有不合格的地方第一時間向施工負責人反映，及時進行整改達標，不影響后續施工進度。

龍門架進行吊裝箱梁時嚴格按照規定施工，不得私自簡化操作步驟和流程。龍門架運輸箱梁時兩臺機械的行走速度必須一致，因此整個過程中須由經驗豐富的操作人員統一指揮。所有運轉部件在工作前進行間歇性試運轉，檢查轉動方向是否正確。架梁前做好支座安裝前的準備工作：檢查立柱支承部位尺寸、立柱頂預留螺栓孔位置、跨長偏差、支座的安裝標高等。進行支座安裝時，先分清楚支座類別，支座安裝應符合固定端和活動端的設計規定。

為保證梁體架設時四支點受力均勻，落梁時應采用千斤頂控制各支座反力，各支座反力間誤差范圍應小于5%;頂梁位置應設在腹板以下或靠近梁端支座內側，當在支座內側頂梁時，對16 m梁千斤頂橫向中心距≥3.3 m，縱向距梁端距離為0.75 m。頂梁時應在千斤頂上加墊（576×576×40）mm（長×寬×厚）的鋼板，頂梁過程中要緩慢進行，防止因千斤頂受力不均造成梁體側翻或損壞。

箱梁架設后，對外觀進行檢查，保證梁端面平齊，梁縫符合要求，如不符合要求，將箱梁提升，重新進行對位落梁。現場預制梁搭接施工圖如圖2。

3 預制梁施工管理問題

針對該項目在預制梁拼接過程中出現的常見問題，采用人工調查法，通過調查分析得到該裝配式橋梁在質量控制、預制梁裂縫以及技術水平方面的問題，具體問題如下：

3.1 質量控制意識差

在整個施工過程中，往往會出現施工工序錯誤以及缺少對施工場地、施工方案等方面的管理，導致預制構件質量不合格。例如，在施工過程中出現沉降、臺座不均等現象，都會給整個工程質量造成一定的影響，增加安全風險。并且在工程質量檢測環節，由于人為失誤，對出現的問題沒有檢測到，也會嚴重影響后續施工。

3.2 預制梁產生裂縫問題

受材料本身、環境氣候的影響，通常會使預制梁產生裂縫，主要是因為預制梁產生收縮引起的，出現裂縫后會影響其耐久性。若出現較大的裂縫，構件承載力下降甚至完全喪失，從而嚴重影響結構整體的穩定性，造成嚴重的安全隱患。在施工現場預制構件的臨時存放支點位置不合理、運輸吊裝等過程中也有可能使構件出現裂縫。

3.3 技術人員技術水平存在缺陷

由于我國裝配式建筑模式發展較晚，缺乏相關人才的培養，導致專業技術人員極為短缺，相關項目管理經驗不足，導致施工人員的綜合素質和能力不強，同樣會影響預制梁的施工質量。部分施工人員缺乏項目現場施工經驗，安全質量意識薄弱，直接影響施工安全。

4 提高施工質量的對策

針對該橋在預制梁板施工過程中出現的問題，提出了相應的處置措施。

4.1 強化質量控制意識

現場施工要嚴格按照設計圖紙施工，堅決避免因工作難度大、不好操作等原因擅自改變施工方案或工藝，同時建立完善的施工質量檢查監督體系，制定相應規章制度，加強對質量控制的管理。監理單位的能力以及專業技能要過硬，并且按照相關規范、標準嚴格把關，以保證工程建設得到有效監督。

4.2 做好裂縫預防工作

確保建筑材料符合使用要求，堅決避免使用劣質材料以次充好，同時混凝土入模溫度等方面的控制工作落實到位，并做好裂縫預防措施。構件的存儲、運輸、使用過程要正確使用各種機械，避免因場地不滿足條件或者在運輸、使用過程中操作不當導致構件產生裂縫。

4.3 強化施工技術綜合業務能力

加大對相關人才的培訓力度，企業要積極組織相關職員進行相關業務的培訓，使相關作業人員技術過硬，并且持證上崗。提高企業員工的質量安全意識，把施工環節的責任落實到每一個人身上，并制定相關制度約束員工的行為，確保工作規范。

5 結論

綜上所述，為了更好地貫徹落實國家碳達峰、碳中和的發展目標，建筑構件預制化逐漸成為趨勢和潮流，同時也是實現基礎建設低碳化發展的必經之路。通過對綠色公路的內涵進行研究，確定裝配式技術是實現綠色公路建設的核心技術。以武漢某公路橋梁為例，根據裝配式橋梁施工過程，對預制預應力混凝土空心梁板的制作研究。通過對預制梁板施工過程研究，得到預制板在施工過程中存在的問題，從質量控制、裂縫預防以及施工技術三個方面提出了處置對策。

參考文獻

[1]蘭旭， 馬超.綠色公路理念在高速公路設計中的應用[J]. 公路， 2020（7）： 237-241.

[2]趙曉娜， 于永齊， 陳西磊. 裝配式建筑的優缺點分析[J]. 科技風， 2018（6）： 91.

[3]王茜， 毛曉峰. 淺談裝配式建筑的發展[J]. 建筑與工程， 2012（21）： 354+381.

[4]郭萌. 淺談高速公路現澆混凝土箱梁施工技術[J]. 公路交通科技（應用技術版）， 2012（5）： 169-171.

[5]王芮文， 曹妍， 歐定福， 等. 溧高高速公路后張法預制箱梁孔道壓漿施工技術研究[J]. 公路交通科技（應用技術版）， 2019（8）： 151-154.

收稿日期：2022-03-24

作者簡介：楊芬（1982—），女，本科，高級工程師，從事路橋設計工作。