楊榮青

（上海公路投資建設(shè)發(fā)展有限公司，上海200335）

0 引言

隨著我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市交通體系的復(fù)雜度也隨之提升。技術(shù)人員在對(duì)城市路網(wǎng)進(jìn)行深入分析后發(fā)現(xiàn)，高架橋在城市路網(wǎng)體系中具備更強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性及安全性優(yōu)勢(shì)。預(yù)裝拼裝技術(shù)自誕生以來，得到了建筑行業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可與應(yīng)用，我國(guó)也出現(xiàn)諸多工程實(shí)例。然而需要注意的是，高架橋工程在實(shí)際建設(shè)過程中，受周邊環(huán)境及交通的影響極大，因此施工難度也相對(duì)較高。為此，技術(shù)人員在實(shí)際發(fā)展過程中，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)理論知識(shí)提出了預(yù)制拼接技術(shù)。同時(shí)，行業(yè)技術(shù)人員也在不斷加強(qiáng)對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究力度，力求為我國(guó)的高架橋工程建設(shè)質(zhì)量提供有力保障。

1 預(yù)制拼裝橋梁的優(yōu)勢(shì)概述

近年來，在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展及城市建設(shè)要求的影響下，道路工程建設(shè)技術(shù)不斷進(jìn)步，以預(yù)制拼接技術(shù)為代表的一系列高新技術(shù)得到了廣泛認(rèn)可，并被應(yīng)用于上海嘉閔高架、S7 公路等項(xiàng)目中，并充分顯示出了該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)已有工程實(shí)例進(jìn)行梳理，可以分析出該技術(shù)具備以下優(yōu)勢(shì)：

第一，橋梁構(gòu)件主要由工廠生產(chǎn)，相較于現(xiàn)場(chǎng)澆筑構(gòu)件，其質(zhì)量更高。

第二，現(xiàn)場(chǎng)施工過程中需要利用專業(yè)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼接，施工效率較高，顯著降低了施工對(duì)周邊自然環(huán)境、交通效率的影響。

第三，大部分施工流程均可在地面或低空完成，高空作業(yè)量較少，可以有效提升施工的安全性。

第四，現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)所需的人力資源量較少，可以有效降低成本。

第五，在橋梁工程規(guī)模較大的情況下，施工機(jī)械成本及預(yù)制生產(chǎn)成本可以得到攤銷，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)。

從當(dāng)前的實(shí)際發(fā)展情況分析，我國(guó)人工費(fèi)呈現(xiàn)逐年提升的趨勢(shì)，這使得如何在施工過程中降低人力成本成為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)的重要因素，也使得預(yù)制拼裝技術(shù)在城市橋梁建設(shè)工程中的應(yīng)用率不斷提升。

2 工程概況

為深入探究預(yù)制拼接技術(shù)在城市橋梁工程中的應(yīng)用要點(diǎn)，選取了實(shí)際案例進(jìn)行詳細(xì)說明。案例工程為某地區(qū)道路節(jié)點(diǎn)提升工程，工程全長(zhǎng)2156.268m。該工程建設(shè)過程中，需要對(duì)現(xiàn)有高架橋的13 跨共325m 進(jìn)行拆除作業(yè)，隨后向北繼續(xù)延伸建設(shè)并與地面道路相連接。該工程中某段的高架立柱、蓋梁部分采用了預(yù)制拼接工藝?？紤]到該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中對(duì)構(gòu)件精度提出了極高的要求，因此，技術(shù)人員與工廠進(jìn)行了充分溝通，確保將預(yù)制立柱、蓋梁鋼筋等構(gòu)件的安裝精度嚴(yán)格控制在±2mm 的范圍內(nèi)。

3 裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

案例工程中，技術(shù)人員依照工程標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用需求，將預(yù)制立柱及承臺(tái)分別設(shè)計(jì)為直立柱和雙立柱形式。在工程設(shè)計(jì)中，承臺(tái)部分預(yù)計(jì)采用現(xiàn)澆工藝進(jìn)行施工，立柱下部的鋼筋需要在承臺(tái)部分混凝土澆筑前完成預(yù)埋，并利用灌漿套筒連接上部立柱。技術(shù)人員利用預(yù)埋金屬波紋管將立柱及蓋梁部分連接起來，結(jié)合面部分，需要利用厚度為2cm 的60MPa 高強(qiáng)砂漿進(jìn)行找平作業(yè)。技術(shù)人員依據(jù)規(guī)范及應(yīng)用要求，設(shè)定采用強(qiáng)度等級(jí)為C40 的混凝土制作預(yù)制立柱，并利用高性能混凝土一次性完成澆筑作業(yè)。

案例工程中，蓋梁的單體重量達(dá)到500t 以上，在實(shí)際施工過程中，對(duì)吊裝機(jī)械額定載重提出了明確要求。因此，技術(shù)人員決定采用水平方向和垂直方向分段進(jìn)行蓋梁預(yù)制及吊裝作業(yè)。表1 為案例工程中技術(shù)人員在綜合考慮預(yù)制程度、結(jié)構(gòu)受力性能等因素的前提下，提出的橫向、豎向方案比選情況，技術(shù)人員最終決定采用豎向分段方式進(jìn)行蓋梁預(yù)制。

表1 蓋梁預(yù)制方案比選

案例工程中，技術(shù)人員在綜合相關(guān)規(guī)范及實(shí)際應(yīng)用要求的前提下，將立柱蓋梁設(shè)計(jì)為倒T 形式，長(zhǎng)、寬、高分別為18.8m、3.5m、3m，蓋梁施工分兩次完成，下部結(jié)構(gòu)采用工廠預(yù)制件，墩頂部分設(shè)計(jì)凸出0.5m，為后續(xù)金屬波紋管預(yù)埋作業(yè)提供有利的環(huán)境支持。工程中，脊骨梁部分采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑作業(yè)，蓋梁部分采用高性能混凝土，強(qiáng)度設(shè)計(jì)為C50。

4 預(yù)制節(jié)段拼接施工要點(diǎn)

4.1 預(yù)制立柱下部鋼筋定位要點(diǎn)

案例工程中，技術(shù)人員設(shè)計(jì)將預(yù)制立柱下部鋼筋預(yù)埋在承臺(tái)部分中，因此實(shí)際施工時(shí)需要避免鋼筋在澆筑作業(yè)過程中受混凝土沖擊、流動(dòng)等因素影響，出現(xiàn)位置偏離的問題，這也是此次工程施工的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。

施工單位在實(shí)際作業(yè)過程中，利用數(shù)控等離子切割技術(shù)制作了立柱下部鋼筋籠鋼箍，并依照設(shè)計(jì)圖紙預(yù)留出相應(yīng)的孔洞，將鋼筋定位誤差控制在±2mm 范圍內(nèi)。隨后，施工人員開展鋼筋籠綁扎作業(yè)，并將其設(shè)置在預(yù)定位置中，再利用吊裝設(shè)備將鋼箍設(shè)置在鋼筋籠位置，在完成此環(huán)節(jié)后，施工人員依照預(yù)留孔開展鋼筋插入作業(yè)[1]。在實(shí)際作業(yè)過程中，施工單位利用鋼管橫撐形式，將托架兩頭分別定在鋼箍及承臺(tái)鋼模上，并在4 個(gè)方向上將其對(duì)稱鎖死，以避免立柱鋼筋出現(xiàn)位置偏離，具體如圖1所示。

圖1 鋼箍的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.2 鋼筋骨架定位綁扎要點(diǎn)

案例工程采用預(yù)制節(jié)段拼接技術(shù)，立柱、蓋梁等部分均采用工程預(yù)制件，并在現(xiàn)場(chǎng)完成拼接作業(yè)，因此工廠生產(chǎn)的預(yù)制件精度直接影響著橋梁工程的質(zhì)量，主要原因是橋梁連接部分的接合程度將隨著預(yù)制件加工精度的提升而提升，而連接件的接合程度將直接影響預(yù)制橋梁運(yùn)行的可靠性。

在該工程施工作業(yè)之中，技術(shù)人員利用BIM 技術(shù)對(duì)預(yù)制件進(jìn)行了深化設(shè)計(jì)，并利用BIM 軟件對(duì)節(jié)點(diǎn)鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道、灌漿套筒等重點(diǎn)開展碰撞試驗(yàn)，并依托檢測(cè)結(jié)果對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行優(yōu)化。繪制鋼筋籠加工圖，依照BIM 模型對(duì)鋼筋籠加工支架進(jìn)行設(shè)計(jì)，以確保加工精度可以控制在±2mm 范圍內(nèi)。技術(shù)人員在完成圖紙?jiān)O(shè)計(jì)后，將數(shù)據(jù)傳輸給工程部分，以確保骨架預(yù)制件的加工質(zhì)量滿足實(shí)際需求[2]。

4.3 接縫處理要點(diǎn)

案例工程中，技術(shù)人員設(shè)計(jì)采用高強(qiáng)無收縮水泥砂漿對(duì)承臺(tái)-立柱、立柱-蓋梁部分的接縫位置進(jìn)行了處理。實(shí)際施工過程中，為確保構(gòu)件位置的精調(diào)作業(yè)有序完成，技術(shù)人員將高強(qiáng)砂漿的初凝時(shí)間控制在2h 以上，28d 抗壓強(qiáng)度超過60MPa 為合格。在接縫處理作業(yè)正式開展過程中，施工單位依照工藝要求，首先對(duì)結(jié)合面部分進(jìn)行了鑿毛處理，并清潔灰塵及雜物，在工程準(zhǔn)備完成后開展高墻砂漿鋪設(shè)作業(yè)。

4.4 預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸要點(diǎn)

城市高架橋工程的建設(shè)環(huán)境較為復(fù)雜，限制條件較多，橋梁預(yù)制構(gòu)件在運(yùn)輸過程中經(jīng)常出現(xiàn)質(zhì)量問題、外觀受損等情況。因此，施工技術(shù)人員在實(shí)際工作過程中，為確保預(yù)制件成品的運(yùn)輸平穩(wěn)、有序，在運(yùn)輸工作開始前，對(duì)運(yùn)距、運(yùn)輸成本等進(jìn)行了深入分析，并對(duì)運(yùn)輸路線的道路環(huán)境進(jìn)行了實(shí)地勘察，規(guī)避顛簸路段，切實(shí)提升了運(yùn)輸路線的合理性。同時(shí)，考慮到部分構(gòu)件體積較大，技術(shù)人員對(duì)道路寬度及轉(zhuǎn)彎半徑進(jìn)行了綜合考量，并要求駕駛員在運(yùn)輸過程中嚴(yán)格控制車速，同時(shí)保證起步及剎車時(shí)的平穩(wěn)性。

在構(gòu)件運(yùn)輸過程中，工作人員需要在發(fā)車前對(duì)捆綁的牢固度進(jìn)行檢查，確保運(yùn)輸過程中構(gòu)件不會(huì)松動(dòng)。此外，工作人員還應(yīng)利用織物、海綿等柔軟物包裹住混凝土構(gòu)件，最大限度地降低構(gòu)件在運(yùn)輸過程中因意外碰撞、滑移等情況受損。

工作人員在實(shí)際工作中，應(yīng)充分考慮到城市道路運(yùn)輸環(huán)境中大型車輛無法掉頭的情況，在編制運(yùn)輸計(jì)劃時(shí)，應(yīng)充分依照施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境、工序要求等對(duì)構(gòu)件的裝運(yùn)順序及方向進(jìn)行調(diào)整，確保卸車的便捷性，切實(shí)提升運(yùn)輸效率。

5 預(yù)制拼裝技術(shù)的應(yīng)用效益

5.1 技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)評(píng)定

依照所研究的案例工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可梳理出如表2所示的技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)。

表2 預(yù)制拼裝技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)評(píng)定

5.2 施工效益分析

依據(jù)所研究案例工程的實(shí)踐情況進(jìn)行分析，主要施工內(nèi)容涵蓋預(yù)制拼裝及現(xiàn)場(chǎng)澆筑兩方面內(nèi)容。通過對(duì)各工序進(jìn)行梳理，可得出如下結(jié)論：

第一，精細(xì)化管理目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。案例工程施工中，工廠化生產(chǎn)模式使得大量重復(fù)性作業(yè)由施工現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移至工廠內(nèi)完成，依托于機(jī)械化、數(shù)字化技術(shù)，在具備專業(yè)素質(zhì)的技術(shù)人員操控下，完成構(gòu)件的制作，有效提升了構(gòu)件質(zhì)量以及污染物排放的管理成效。在精細(xì)化管理模式下，對(duì)施工資源調(diào)配進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，有效實(shí)現(xiàn)了工程管理精細(xì)化的發(fā)展目標(biāo)。

第二，生產(chǎn)效率得到顯著提升。在案例工程施工過程中，構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸及安裝所需的時(shí)間分別占70%、20%及10%，耗時(shí)最長(zhǎng)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要集中在工廠內(nèi)，加工圖紙繪制完成后，工廠即可安排生產(chǎn)，其他工序?qū)?gòu)件生產(chǎn)流程的影響極小，施工效率也得以提升。

第三，施工的安全性得到顯著提升。通過采用預(yù)制節(jié)段拼裝技術(shù)，案例工程施工過程中可以省去支架搭建的流程，有效規(guī)避支架倒塌引發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)。除此以外，由于構(gòu)件吊裝環(huán)節(jié)要求工作人員具備相關(guān)資質(zhì)，因此吊裝作業(yè)人員對(duì)流程及要點(diǎn)的熟悉度較高，可以有效應(yīng)對(duì)施工中出現(xiàn)的各種突發(fā)情況。

第四，經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益高。通過對(duì)案例工程資源消耗程度及現(xiàn)澆工藝進(jìn)行對(duì)比可知，工程的材料成本及機(jī)械成本基本持平，而預(yù)制節(jié)段拼裝工藝對(duì)勞動(dòng)力的需求較少，可節(jié)約60%的人力成本，在當(dāng)前勞動(dòng)力成本不斷提升的背景下，預(yù)制拼裝工藝取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中對(duì)周邊環(huán)境的要求較低，且施工效率高，可以最大限度地降低對(duì)周邊居民日常生活及交通運(yùn)營(yíng)的影響，因而該工藝取得了較好的社會(huì)效益。

6 結(jié)語

綜上所述，在新時(shí)代背景下，以預(yù)制拼裝工藝為代表的一系列新技術(shù)，逐漸得到了行業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可與應(yīng)用。本文所研究的案例，在應(yīng)用預(yù)制拼裝工藝后取得了較為顯著的成效，工期及成本控制方案均達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，同時(shí)，橋梁的施工質(zhì)量完全滿足設(shè)計(jì)及使用需求。由此可見，該技術(shù)具備較高的應(yīng)用及推廣價(jià)值。