裝配式橋梁施工及架設(shè)技術(shù)分析研究

付立鎖 蔡衛(wèi)星

在公路工程施工項(xiàng)目中，裝配式橋梁是最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式，而梁、板的安裝是一個(gè)重要的過(guò)程。裝配式梁橋作為交通建設(shè)中不可或缺的重要組成部分，得到了迅速發(fā)展。無(wú)論從結(jié)構(gòu)受力特性，還是經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，裝配式梁橋往往成為一種理想的橋梁型式。因此，對(duì)裝配式橋梁關(guān)鍵施工技術(shù)的研究也顯得尤為重要。在裝配式橋梁施工技術(shù)中，無(wú)論是裝配式橋墩及橋臺(tái)施工、大段梁施工、鋼梁懸吊施工、混凝土段梁施工，如果技術(shù)出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)最終影響質(zhì)量。本文以裝配式橋梁施工技術(shù)中的裝配式橋墩及橋臺(tái)施工、大段梁施工、鋼梁懸吊施工、混凝土段梁施工技術(shù)為重點(diǎn)研究對(duì)象，闡述了裝配式橋梁的具體相關(guān)施工及架設(shè)技術(shù)。

一、緒論

1.裝配式橋梁施工概述

（1）裝配式橋梁施工的定義與特點(diǎn)

裝配式橋梁，是將梁段橫向或縱向分片在預(yù)制場(chǎng)制，然后進(jìn)行運(yùn)輸安裝。預(yù)制裝配式橋梁構(gòu)件施工一般都在工廠預(yù)制安裝，先期由安裝人員根據(jù)工藝要求進(jìn)行拼接，使得質(zhì)量得到保證，之后需要把預(yù)制件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。裝配式橋梁施工主要工序包括：構(gòu)件預(yù)制、運(yùn)輸和安裝三個(gè)階段。

裝配式梁橋具有工程質(zhì)量高、施工速度快、節(jié)省支架與模板、結(jié)構(gòu)用鋼量大（增加接頭數(shù)量）等特點(diǎn)，且需大型吊裝、運(yùn)輸設(shè)備、預(yù)制場(chǎng)地等要求。因此，裝配式橋梁施工更加節(jié)約安裝時(shí)間，并且減少對(duì)環(huán)境的破壞。

（2）裝配式橋梁施工的優(yōu)勢(shì)

全預(yù)制裝配式橋梁優(yōu)勢(shì)具體如下：首先，橋梁質(zhì)量更有保障，由于構(gòu)件的安裝都在工廠按照嚴(yán)格的工藝和流程進(jìn)行，相較于現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工可以對(duì)多種因素進(jìn)行控制，組裝和連接質(zhì)量更好，并且可以讓混凝土的耐久性得到發(fā)揮。其次，減少了現(xiàn)場(chǎng)的施工時(shí)間，可以更好地對(duì)工期進(jìn)行控制，尤其是中小型的跨徑橋梁施工，可以縮短工期和節(jié)約成本。再次，對(duì)環(huán)境污染小。如今我國(guó)建筑領(lǐng)域大力倡導(dǎo)綠色施工理念，在現(xiàn)場(chǎng)不需要大量焊接，進(jìn)行安裝是主要環(huán)節(jié)，這樣施工方法對(duì)環(huán)境污染很小，在交通環(huán)境復(fù)雜的跨線橋施工優(yōu)勢(shì)更加顯著。

2.本文研究的內(nèi)容與意義

全預(yù)制化的裝配式橋梁結(jié)構(gòu)是加快施工速度、減少現(xiàn)場(chǎng)污染、實(shí)現(xiàn)低碳施工的有效手段。在國(guó)家政策和技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)下，橋梁裝配式結(jié)構(gòu)在各種工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。因此，對(duì)于未來(lái)裝配式橋梁施工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，施工技術(shù)人員一定要多學(xué)習(xí)。本文將對(duì)裝配式橋梁施工技術(shù)中的裝配式橋墩及橋臺(tái)施工、大段梁施工、鋼梁懸吊施工、混凝土段梁施工技術(shù)進(jìn)行探討和解讀。通過(guò)本文對(duì)全預(yù)制化裝配橋梁施工技術(shù)的分析與研究，可為同類工程的方案決策提供借鑒。

二、裝配式橋梁施工及架設(shè)技術(shù)分析

1.裝配式墩臺(tái)施工

裝配式橋墩和橋臺(tái)是把高橋墩和橋臺(tái)分成幾個(gè)組件沿著垂直方向，根據(jù)特定的模量和水平，把周圍的預(yù)制場(chǎng)橋上網(wǎng)站、運(yùn)輸車輛和船舶的網(wǎng)站以及起重機(jī)組裝起來(lái)。裝配式橋墩和橋臺(tái)的主要特點(diǎn)是可以在預(yù)制場(chǎng)進(jìn)行預(yù)制，受周圍環(huán)境的干擾較小，但對(duì)運(yùn)輸和吊裝機(jī)械設(shè)備要求較高。裝配式柱墩系統(tǒng)是將墩臺(tái)分解成承重臺(tái)、柱、彎帽等幾個(gè)構(gòu)件，在工廠或現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，然后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)組裝墩臺(tái)。施工過(guò)程主要包括預(yù)制構(gòu)件、安裝連接和混凝土縫填充。其中，裝配接頭是關(guān)鍵工序，既要牢固、安全，又要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便。

（1）采用有粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力筋連接構(gòu)造

采用后張粘接預(yù)應(yīng)力筋連接結(jié)構(gòu)，常與砂漿墊層或環(huán)氧膠接連接結(jié)構(gòu)配合，實(shí)現(xiàn)分段預(yù)制墩的施工。方案中的預(yù)應(yīng)力筋可以采用鋼絞線等高強(qiáng)筋或精軋變形鋼筋。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為預(yù)應(yīng)力筋穿縫，在實(shí)際工程中應(yīng)用廣泛，設(shè)計(jì)理論、計(jì)算分析和施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)成熟。

（2）灌漿套筒連接

預(yù)制墩體段通過(guò)注漿連接套與凸出的鋼筋連接。墩體與彎帽或承臺(tái)之間的接觸面常采用砂漿墊層，墩體分段之間采用環(huán)氧膠縫結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)施工精度要求高，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間短，無(wú)需預(yù)應(yīng)力筋張拉，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)工作量。

（3）灌漿金屬波紋管連接

灌漿金屬波紋管連接之間的連接結(jié)構(gòu)通常用于連接碼頭與碼頭之間的身體和帽或身體和帽子。砂漿墊通常用于碼頭之間的接觸表面的身體和帽或帽子，以及環(huán)氧樹(shù)脂粘合接頭結(jié)構(gòu)之間使用碼頭的身體部分。該結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間短，但需要滿足足夠的縱向鋼筋錨固長(zhǎng)度，其力學(xué)性能與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土墩相似。目前，其抗震性能仍在研究中。

（4）插槽式連接槽式

該連接結(jié)構(gòu)目前已在一些橋梁工程中應(yīng)用。主要用于墩體與承臺(tái)、樁、承臺(tái)之間的連接。與注漿套筒和金屬波紋管相比，其優(yōu)點(diǎn)是所要求的施工公差可以較大，需要現(xiàn)場(chǎng)澆筑一定量的混凝土。

（5）鋼筋焊接或搭接并采用濕接縫

預(yù)制拼裝墩應(yīng)提前拉出一定量鋼筋，與相鄰構(gòu)件預(yù)留鋼筋進(jìn)行搭接。設(shè)置臨時(shí)支座，鋼筋連接處采用后澆混凝土連接。采用這種結(jié)構(gòu)的橋墩的力學(xué)性能往往與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土橋墩相似，但濕縫的存在會(huì)增加施工時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)配筋澆筑量。

（6）承插連接

承插連接結(jié)構(gòu)是將預(yù)制墩體插入與基礎(chǔ)相應(yīng)的預(yù)留孔內(nèi)。插入長(zhǎng)度一般為墩體截面尺寸的1.2～1.5倍。底部鋪上一定厚度的砂漿，四周填充半干混凝土。承插式連接的缺點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能，特別是抗震性能有待進(jìn)一步研究；優(yōu)點(diǎn)是施工過(guò)程簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)操作少。

2.大節(jié)段梁體施工

現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和安裝技術(shù)的發(fā)展史，基本上也可以是一部深化“工業(yè)化”觀念的實(shí)踐史。這里的鋼結(jié)構(gòu)“工業(yè)化”概念是指鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝的工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化。現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化的基本目標(biāo)是更好更快地實(shí)施不同形式的鋼結(jié)構(gòu)工程。我國(guó)現(xiàn)代鋼桁架橋梁的基本構(gòu)件從“構(gòu)件+板”到“構(gòu)件+整體節(jié)點(diǎn)”，經(jīng)歷了近百年的歷史，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本連接形式從榫卯連接到螺栓焊接連接。目前，國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)發(fā)展到大斷面甚至超大斷面的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸和吊裝，大大提高了項(xiàng)目實(shí)施的效率，更好地保證了鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量。

3.鋼梁懸拼施工

懸臂式組裝法是利用一種特殊的懸吊組裝吊車支撐在已建懸臂上，將預(yù)制構(gòu)件的截面懸吊在梁的位置上，并分段進(jìn)行組裝。用成型段錨固后再進(jìn)行下一段拼裝，拼裝長(zhǎng)度一般為2 - 5m。根據(jù)起重方式的不同，懸架總成可分為浮式起重機(jī)懸架總成、牽引滑輪組懸架總成、連續(xù)千斤頂懸架總成、電纜起重機(jī)（電纜起重機(jī)）懸架總成和懸臂起重機(jī)懸架總成。懸臂裝配的核心是梁的運(yùn)輸與裝配，而梁段的預(yù)制是懸臂裝配的基礎(chǔ)。懸架裝配施工過(guò)程主要包括梁段的預(yù)制、位移、儲(chǔ)存和運(yùn)輸，梁段吊裝，懸臂梁系統(tǒng)的變換以及封堵段施工。

4.混凝土節(jié)段梁施工

預(yù)制節(jié)段（鋼筋砼節(jié)段、鋼梁節(jié)段）拼裝施工法，是將橋梁的梁體縱向劃分為若干節(jié)段塊，在工廠里或橋位附近的預(yù)制場(chǎng)內(nèi)預(yù)制后，運(yùn)至橋位，然后通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力，將節(jié)段塊組拼成為整體結(jié)構(gòu)。這是近40年內(nèi)才發(fā)展起來(lái)的施工方法，被廣泛應(yīng)用于鋼筋混凝土及鋼橋施工中。

節(jié)段的預(yù)制主要有長(zhǎng)線臺(tái)座法和短線臺(tái)座法。長(zhǎng)線臺(tái)座法就是按照設(shè)計(jì)的制梁線型，將所有的塊件在一個(gè)長(zhǎng)臺(tái)座上一塊接著一塊地匹配預(yù)制，使兩塊間形成自然匹配面。該方法的優(yōu)點(diǎn)是容易控制幾何形狀，而且在預(yù)制過(guò)程中不積累偏差，對(duì)于已制塊件的偏差可以通過(guò)下一個(gè)塊件及時(shí)調(diào)整，更可多點(diǎn)同時(shí)匹配預(yù)制，加快施工進(jìn)度。除此之外，使用該方法預(yù)制構(gòu)件完成脫模后，不必立刻轉(zhuǎn)運(yùn)到貯放地。但是該方法也有不足，比如臺(tái)座必須建筑在堅(jiān)固的基礎(chǔ)上面，彎橋需形成所需曲度，澆筑、養(yǎng)生等設(shè)備都是移動(dòng)式的，占地面積大等。

短線臺(tái)座法施工是指每個(gè)節(jié)段的澆筑均在同一個(gè)模板內(nèi)進(jìn)行，其一端為一個(gè)固定模，而另一端為一個(gè)先澆筑的節(jié)段，梁段則由澆筑位置移至匹配位置后，運(yùn)至存梁場(chǎng)。這種方法適用于節(jié)段類型變化較多項(xiàng)目上，這是由于其具有占地面積較小、能夠有效形成流水線作業(yè)并提高施工速度的特點(diǎn)。它的不足之處主要在于，要求匹配段必須非常精確地放置，因而需要精密的測(cè)量?jī)x器設(shè)備以及精確的測(cè)量和控制方法。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，預(yù)制裝配式橋梁施工方法在橋梁施工中起到了非常重要的作用，施工過(guò)程中所占用的土地面積小，施工速度快，精度高，對(duì)橋下行人和車輛的影響小。因此，在經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益方面，預(yù)制裝配式橋梁施工方法值得在橋梁施工中廣泛應(yīng)用。