俞海鵬

（江西省公路工程有限責(zé)任公司，江西 南昌 330000）

0 引言

預(yù)制裝配式技術(shù)憑借其節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢在建筑行業(yè)中得到普遍應(yīng)用，并逐步被應(yīng)用到橋梁工程施工中。預(yù)制裝配式技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了橋梁混凝土構(gòu)件的集中預(yù)制，減少了施工現(xiàn)場澆筑工作量，有效規(guī)避了粉塵污染、噪聲污染問題，生態(tài)效益顯著，因此現(xiàn)階段在橋梁工程中備受關(guān)注。

1 預(yù)制裝配式橋梁結(jié)構(gòu)分析

1.1 整體結(jié)構(gòu)

在橋梁工程中應(yīng)用預(yù)制裝配式技術(shù)時，主要從上部、下部結(jié)構(gòu)兩個角度劃分橋梁構(gòu)件，其中上部結(jié)構(gòu)涉及鋼-混組合梁、鋼箱梁、預(yù)制節(jié)段箱梁、預(yù)制小箱梁等結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)涉及預(yù)制蓋梁、預(yù)制橋墩等，具體結(jié)構(gòu)詳見圖1。在整個橋梁結(jié)構(gòu)中，除欄桿、主梁、橫梁、橋墩等預(yù)制裝配式構(gòu)件外，還存在其他非預(yù)制構(gòu)件，如樁基、承臺、橋面鋪裝等。

圖1 預(yù)制裝配式橋梁結(jié)構(gòu)

1.2 上部結(jié)構(gòu)

在設(shè)計確定橋梁工程的預(yù)制裝配式上部結(jié)構(gòu)時，需根據(jù)道路平曲線形、橋梁跨徑明確預(yù)制上部構(gòu)件的適用范圍，具體見表1。若超出該適用范圍，則不可采用預(yù)制裝配式技術(shù)進行施工。

表1 橋梁工程上部結(jié)構(gòu)預(yù)制適用范圍

1.3 下部結(jié)構(gòu)

橋梁工程確定下部預(yù)制裝配式構(gòu)件時，應(yīng)綜合考量其結(jié)構(gòu)位置、節(jié)段重量、長度。具體情況見表2。

表2 橋梁工程下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件情況

2 橋梁工程中預(yù)制裝配式技術(shù)應(yīng)用實例分析

2.1 工程概況

為增強技術(shù)研究實效，選取某市政橋梁工程為實例展開分析研究。案例橋梁全長4.2km，標(biāo)準(zhǔn)跨、最大跨、標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)挿謩e為30m、60m、25m，為降低橋梁工程對城市交通運行的影響，減少工程施工污染程度，并未選用傳統(tǒng)原位現(xiàn)澆法進行施工，而是以預(yù)制裝配式技術(shù)為手段展開施工作業(yè)。

2.2 施工工藝

2.2.1 結(jié)構(gòu)方案

案例橋梁項目與上述提到的預(yù)制裝配式橋梁結(jié)構(gòu)一致，均采用集中預(yù)制方式進行上、下部結(jié)構(gòu)施工，使預(yù)制構(gòu)件在特定預(yù)制場內(nèi)完成生產(chǎn)制作，減少工程施工現(xiàn)場工作量。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)完畢且質(zhì)檢通過后，將其運輸至施工現(xiàn)場進行裝配拼裝，而各預(yù)制構(gòu)件之間則運用插槽、濕接縫、灌漿波紋管、灌漿套筒的形式進行銜接，將預(yù)制構(gòu)件銜接為整體（見圖2），以此保障橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

圖2 案例橋梁工程預(yù)制構(gòu)件連接形式

2.2.2 構(gòu)件預(yù)制

對于預(yù)制裝配式橋梁結(jié)構(gòu)而言，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)制作質(zhì)量精度直接影響其裝配拼接效果，繼而決定橋梁結(jié)構(gòu)性能，因此在預(yù)制裝配式橋梁工程施工中，構(gòu)件預(yù)制屬于關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)。除此之外，預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)是否穩(wěn)定可影響整體工程施工節(jié)奏，決定工程工期。由此可見，將預(yù)制裝配式技術(shù)應(yīng)用到橋梁工程施工中時，不僅需嚴(yán)格控制預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量，還需做好預(yù)制場選址工作。案例橋梁工程所在地具有預(yù)制加工場，對施工場地與預(yù)制加工場間的運輸距離、運輸線路、地形條件、原材料供給便捷性進行分析，在此基礎(chǔ)上了解預(yù)制加工場產(chǎn)能，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有預(yù)制加工場可滿足案例橋梁工程構(gòu)件供應(yīng)需求，故直接選用該加工場作為預(yù)制場。

為保障預(yù)制場運行效果，按照生產(chǎn)流水線形式對預(yù)制加工場內(nèi)部生產(chǎn)布局進行調(diào)整，采用平行式多行布局形式進行布局設(shè)計，并按照預(yù)制構(gòu)件實際生產(chǎn)流程規(guī)劃場地。以墩柱蓋梁為例，該預(yù)制構(gòu)件加工區(qū)域共分為8 大部分，分別用于墩柱存儲、墩柱生產(chǎn)、墩柱鋼筋綁扎、墩柱鋼筋加工、蓋梁鋼筋綁扎、蓋梁模板貯存、蓋梁生產(chǎn)、蓋梁存儲。以上8 個部分圍繞鋼筋加工區(qū)域向外延伸，從蓋梁、墩柱兩個角度設(shè)置了兩條預(yù)制生產(chǎn)線，墩柱與蓋梁預(yù)制構(gòu)件存放于加工場兩側(cè)區(qū)域，完成生產(chǎn)制造后按照橋梁工程建設(shè)施工標(biāo)準(zhǔn)組織質(zhì)檢工作，檢查構(gòu)件強度是否達標(biāo)，確認(rèn)墩柱、蓋梁預(yù)制構(gòu)件強度達標(biāo)且無質(zhì)量問題后，將其從存放區(qū)域兩側(cè)運出，以此完成橋梁預(yù)制構(gòu)件流水線生產(chǎn)加工，極大提高了橋梁工程預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)加工效率，實現(xiàn)了預(yù)制裝配式構(gòu)件的穩(wěn)定供給。在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)加工期間，需嚴(yán)格控制構(gòu)件精度，在案例橋梁工程項目中，為保障構(gòu)件精度而選用胎架法展開模塊化施工。以鋼筋籠加工為例，運用形變較小的鋼模對鋼筋定型，運用定位板、定位銷、掛片、移動橫梁、底座、支架構(gòu)建專用胎架，其中支架主要用于固定位置，避免誤差產(chǎn)生，以此保障預(yù)埋套筒、預(yù)留鋼筋定位精準(zhǔn)度。胎架法的應(yīng)用提高了鋼筋籠生產(chǎn)加工精度，案例橋梁工程應(yīng)用該方法加工預(yù)制構(gòu)件鋼筋籠時，將結(jié)構(gòu)精度誤差控制在±2mm 以內(nèi)。

2.2.3 構(gòu)件運輸

橋梁預(yù)制構(gòu)件完成生產(chǎn)加工并通過質(zhì)量檢測后，需從預(yù)制加工場運輸至施工現(xiàn)場，結(jié)合以往工程施工經(jīng)驗來看，若忽視構(gòu)件運輸重要性而導(dǎo)致預(yù)制構(gòu)件運輸期間出現(xiàn)固定不穩(wěn)或結(jié)構(gòu)布置不當(dāng)現(xiàn)象，則有可能損壞預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)，使預(yù)制構(gòu)件不再滿足橋梁工程裝配施工要求，以此產(chǎn)生額外成本，并造成資源浪費。因此，運用預(yù)制裝配式技術(shù)進行橋梁工程施工時，需加強對預(yù)制構(gòu)件運輸環(huán)節(jié)的重視。橋梁工程中所應(yīng)用的預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)噸位較大，運輸該類大噸位構(gòu)件結(jié)構(gòu)時，通常采用直接運送法、吊移法、滑移法，對上述三種運輸方法綜合分析，案例橋梁工程中的蓋梁、墩柱預(yù)制構(gòu)件借助吊移法完成移運工作，移運機械設(shè)備選用輪胎式運梁車、輪軌式門式起重機，通過上述兩種機械設(shè)備的相互配合完成預(yù)制構(gòu)件的運輸工作，其中輪軌式門式起重機主要用于大噸位預(yù)制構(gòu)件的裝卸環(huán)節(jié)及場內(nèi)轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié)，運用輪胎式運梁車將預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)從預(yù)制加工場運輸至橋梁工程裝配吊裝施工現(xiàn)場。為便于大噸位預(yù)制構(gòu)件的移運工作，案例橋梁精細(xì)化設(shè)置了構(gòu)件吊點，并優(yōu)化設(shè)計了構(gòu)件翻轉(zhuǎn)裝置。案例工程將光圓鋼筋吊點調(diào)整為鋼絞線，將原有的翻轉(zhuǎn)臺座更換為柔性緩沖支墊材料，如帆布卷、橡膠圈、沙坑等，減少了外部結(jié)構(gòu)對橋梁預(yù)制構(gòu)件的威脅，確保橋梁預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)能夠無損傷移運翻轉(zhuǎn)。經(jīng)過案例橋梁工程應(yīng)用來看，該吊點、翻轉(zhuǎn)裝置優(yōu)化方式效果較好，且優(yōu)化工藝簡單易操作，具有較強實用性，可適用于各類預(yù)制裝配式橋梁構(gòu)件運輸作業(yè)中。

2.2.4 構(gòu)件拼裝

在橋梁工程預(yù)制裝配式技術(shù)使用過程中，構(gòu)件拼裝是重要環(huán)節(jié)，其拼裝效率、精準(zhǔn)程度與橋梁項目進度、質(zhì)量安全、成本之間具有直接影響關(guān)系，選擇合適的構(gòu)件吊裝方案，同時控制構(gòu)件拼裝精度是預(yù)制裝配式橋梁工程開展期間必須思考的重要課題。開展構(gòu)件拼裝作業(yè)前，應(yīng)對工程經(jīng)濟效益、技術(shù)因素、具體施工條件等進行綜合考慮，盡可能在保證既有交通條件下，快捷高效、安全經(jīng)濟地完成此項作業(yè)。目前，運用較為普遍的施工思路是以門式起重機為主，汽車式起重機為輔，通過采用局部封閉和分段施工相結(jié)合的作業(yè)方法，能夠基于門式起重機變跨、變向技術(shù)，實現(xiàn)跨內(nèi)橫向吊裝縱向行走、大跨度蓋梁跨濕接縫吊裝及大跨度箱梁變跨吊裝方法。此項技術(shù)的工藝流程及拼裝進度控制方法具體如下：

第一，對鉆孔灌注樁和承臺澆筑作業(yè)進行強度檢測，確保其符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和工程施工要求后，對承臺頂部預(yù)留伸出的鋼筋和立柱底部預(yù)埋套筒型號尺寸進行核驗，對比分析相關(guān)參數(shù)，確認(rèn)無誤后以墩柱縱橫橋向中心軸線為方向進行刻度條和水準(zhǔn)標(biāo)志的張貼；復(fù)測放樣承臺拼接面4 個腳點標(biāo)高、位置，以前期復(fù)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)合理布置擋漿模板及喇叭口限位板，科學(xué)調(diào)整墊塊。

第二，啟動起重機開展試吊作業(yè)，規(guī)范堅持墩柱高程、平面位置和垂直度，檢測時運用2 臺經(jīng)緯儀和1臺水準(zhǔn)儀，其中經(jīng)緯儀設(shè)置在墩柱垂直方向。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整垂直度時，為保證安全質(zhì)量與后續(xù)施工質(zhì)量，通過固定在墩柱四邊的牛腿及千斤頂即可，而高程調(diào)整則依托于中心墊塊厚度的調(diào)節(jié)。

第三，復(fù)核相關(guān)施工參數(shù)，確認(rèn)無誤后鎖定千斤頂，將墩柱調(diào)離，之后開展拼接面坐漿作業(yè)。為保證整體質(zhì)量，選用高強無收縮砂漿，合理攪拌后將其澆筑于擋漿模板內(nèi)，然后刮平、止?jié){。開展壓漿作業(yè)前，應(yīng)提前檢查、清洗套筒和漿管，確保其內(nèi)部無雜物和臟污，避免給后續(xù)施工作業(yè)質(zhì)量造成不良影響。之后按步驟開展出漿試驗，判斷所得結(jié)果，通過出漿試驗、排除空氣，保證后續(xù)壓漿作業(yè)可以連續(xù)展開，不出現(xiàn)不良間斷情況。對灌漿密實度進行科學(xué)檢測，確認(rèn)無誤后開展承臺基坑的回填作業(yè)，然后在各方面均符合工程要求后于硬化場地進行蓋梁拼裝臨時支撐搭設(shè)，選用門式起重機和專門設(shè)計的配套吊具開展蓋梁就位安裝作業(yè)，其中起重機數(shù)量需要兩臺，規(guī)格均為150t。完成該工序后，按部就班地開展坐漿、灌漿和精度調(diào)整作業(yè)，其原理與墩柱安裝類似，具體工藝流程為：試吊—校核高程等參數(shù)—坐漿作業(yè)—就位后灌漿—架設(shè)臨時支撐—吊裝蓋梁—濕接縫施工。

2.3 施工效果

第一，案例橋梁工程項目根據(jù)場地布局優(yōu)化設(shè)計了吊具結(jié)構(gòu)及行走軌跡，在輪胎式運梁車、輪軌式門式起重機的協(xié)同作用下，確保了構(gòu)件運輸效率，行走平穩(wěn)、效益優(yōu)異、安全性強，且不會阻礙城市交通，極大保障了案例橋梁工程施工進程。第二，案例橋梁工程為最大限度發(fā)揮出預(yù)制裝配式技術(shù)的優(yōu)勢，引入了3D 打印技術(shù)、BIM 技術(shù)、二維碼技術(shù)，構(gòu)建了橋梁工程信息化管理平臺，在劃分橋梁預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)時，按照工程要求標(biāo)準(zhǔn)搭建橋梁模型，根據(jù)結(jié)構(gòu)位置、受力情況科學(xué)劃分結(jié)構(gòu)，防止因構(gòu)件劃分不適宜而埋下安全質(zhì)量隱患。此外，完成預(yù)制構(gòu)件精細(xì)化劃分工作后，能夠單獨設(shè)置各預(yù)制構(gòu)件獨立模型，對橋梁預(yù)制構(gòu)件參數(shù)進行詳細(xì)確定。集成多種先進技術(shù)的信息化管理平臺能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享傳遞，橋梁工程不同專業(yè)均可基于三維模型進行參數(shù)優(yōu)化，強化了工程專業(yè)間的合作，在保障工程施工精度的同時對管理成本進行了強力管控。第三，相較于傳統(tǒng)施工技術(shù)，預(yù)制裝配式技術(shù)存在額外成本支出項，如構(gòu)件運輸、構(gòu)件拼裝、預(yù)制加工場建設(shè)等，僅從造價成本角度來看，高于傳統(tǒng)技術(shù)造價約10%，但預(yù)制裝配式技術(shù)綠色環(huán)保效益顯著，且大幅降低了橋梁工程對城市交通的影響。由此可見，雖然其成本造價較高，但綜合效益更具優(yōu)勢。

3 結(jié)語

綜上所述，混凝土構(gòu)件預(yù)制質(zhì)量直接決定橋梁工程施工效果，因此在應(yīng)用預(yù)制裝配式技術(shù)前，應(yīng)明確預(yù)制裝配式橋梁結(jié)構(gòu)特征，了解橋梁上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)中適宜預(yù)制裝配的結(jié)構(gòu)類型，以此保障橋梁工程具體施工效果。在實際施工期間，應(yīng)根據(jù)橋梁工程施工現(xiàn)場環(huán)境明確預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，制定結(jié)構(gòu)方案，并嚴(yán)格依據(jù)結(jié)構(gòu)方案完成預(yù)制、運輸、拼裝等工作。