分析高速公路橋梁土建工程中預(yù)制技術(shù)

周哲

摘 要：高速公路具有方便、快捷的特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開高速公路。隨著科學(xué)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步、人們生活水平的提高，對高速公路的質(zhì)量也提出了更高的要求。建設(shè)經(jīng)濟(jì)的、舒適的、快捷的高速公路是現(xiàn)代人們面臨的問題。本文通過介紹預(yù)制技術(shù)、預(yù)制流程以及山區(qū)高速公路的特點(diǎn)等方面進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：高速公路；預(yù)制技術(shù)；預(yù)制流程

高速公路發(fā)展演變的基礎(chǔ)是普通公路。在本世紀(jì)二十年代，發(fā)達(dá)國家尤其是交通發(fā)達(dá)的國家就已經(jīng)出現(xiàn)了四車道公路。高速公路早期建設(shè)通過設(shè)置中間隔離帶和立體交叉等形式逐漸和普通公路區(qū)分開。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，我國在山區(qū)建設(shè)的高速公路也越來越多。山區(qū)高速公路地勢復(fù)雜、橋梁建設(shè)在總路線長度占的比例大，一條山區(qū)高速公路成功與否，橋梁部分建設(shè)也就顯得尤為重要。

1 高速公路概述

1.1 國內(nèi)外高速公路發(fā)展現(xiàn)狀。意大利早在上世紀(jì)二十年代就大膽提出要建設(shè)高速公路的口號。在1924年，其成功建成了世界上第一條高速公路。1933年德國首次提出要建設(shè)高速公路網(wǎng)。美國在1937年修建了其第一條高速公路，每年投入大量資金用于修建高速公路，并計(jì)劃將洲際、國際公路都修建成高速公路，現(xiàn)美國已和鄰國墨西哥、加拿大建設(shè)了國際高速公路。此外，其他國家，像英法、俄羅斯、澳大利亞等國家也修建了一定規(guī)模的高速公路。

我國的高速公路修建要比西方的發(fā)達(dá)國家發(fā)展要晚，大概是從80年代末才開始興建。其中，1997年前是我國高速公路的起步階段，1997年以后到現(xiàn)在為快速發(fā)展階段。1988年，上嘉高速公路的建成通車也宣示著我國零高速階段的結(jié)束；沈大高速公路的全線通車也標(biāo)志著我國高速公路建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代；1993年我國第一條跨省市的京津唐高速公路建成。1992年，為了加快我國高速公路的發(fā)展建設(shè)，交通部提出要建設(shè)“五縱七橫”的國道主干線規(guī)劃，從而為我國的高速公路快速、持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。此后相繼建成了沈大、濟(jì)青以及成渝等具有重要意義的高速公路，克服了許多高速公路建設(shè)的技術(shù)難點(diǎn)，也積累了一定的設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)管理等經(jīng)驗(yàn)，為1997年以后的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1998年，國家制定了積極的財(cái)政政策來應(yīng)對金融危機(jī)，從而加快了基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)步伐，高速公路建設(shè)進(jìn)入了加快發(fā)展時(shí)期。交通部為了響應(yīng)國家政策，提出除了要完成“五縱七橫”的國道建設(shè)外，還應(yīng)加強(qiáng)“十三縱十五橫”的國家重點(diǎn)公路建設(shè)，并加強(qiáng)山區(qū)地區(qū)的高速公路建設(shè)，從而高速公路進(jìn)山區(qū)成為我國當(dāng)前高速公路建設(shè)的大方向。

1.2 山區(qū)高速公路特點(diǎn)。在山區(qū)建設(shè)高速公路需要面臨的主要問題主要是山區(qū)獨(dú)特的地形、生態(tài)、地質(zhì)等自然環(huán)境。如何將高速公路建設(shè)和山區(qū)的自然環(huán)境相協(xié)調(diào)是山區(qū)高速公路建設(shè)的關(guān)鍵。我們可以從以下幾個(gè)方面分析山區(qū)高速公路的特點(diǎn)：

1.2.1 技術(shù)方面。主要包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指標(biāo)兩個(gè)方面。在擬定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，我們應(yīng)考慮此項(xiàng)目在公路網(wǎng)規(guī)劃中的地位，并按公路的功能、任務(wù)綜合確定，除此還應(yīng)考慮項(xiàng)目的自然環(huán)境，正確處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和自然條件的關(guān)系。技術(shù)指標(biāo)的采用上，不能單純像平原地區(qū)高速公路建設(shè)，平原地區(qū)強(qiáng)調(diào)高指標(biāo)，最大限度的滿足行車舒適性。山區(qū)高速公路的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)和自然環(huán)境相結(jié)合，在能滿足道路使用基本功能的前提下選擇技術(shù)指標(biāo)。

1.2.2 路線方案。布置山區(qū)高速公路的路線方案主要是以地形、地質(zhì)、生態(tài)等自然環(huán)境為基礎(chǔ)，對于路線的控制點(diǎn)也較為分散，同時(shí)還應(yīng)將自然環(huán)境保護(hù)的內(nèi)容考慮在內(nèi)，如路線選擇對自然環(huán)境的破壞程度以及生態(tài)植被恢復(fù)方案等。

由于山區(qū)地勢特點(diǎn)，將山區(qū)高速公路中的橋梁部分設(shè)計(jì)好也就顯得尤為重要。常見的山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計(jì)就是預(yù)制結(jié)構(gòu)。

2 預(yù)制技術(shù)

2.1 預(yù)制技術(shù)介紹。預(yù)制結(jié)構(gòu)橋梁指的是橋梁的上部結(jié)構(gòu)，如板梁、箱梁、T梁（如圖1所示）等，在預(yù)制廠提前預(yù)制好后，通過其他機(jī)械直接架設(shè)到橋梁下部結(jié)構(gòu)。預(yù)制結(jié)構(gòu)橋梁的主要特點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡單、施工方便、節(jié)省預(yù)算。因而，對于西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)建設(shè)高速公路時(shí)，尤其是橋梁結(jié)構(gòu)數(shù)量多、工程造價(jià)低的項(xiàng)目，采用預(yù)制結(jié)構(gòu)橋梁成為其橋梁設(shè)計(jì)的首選方案。

圖1 T梁斷面示意圖

根據(jù)預(yù)制方法的不同，可將拼接預(yù)制法分為短線預(yù)制法和長線預(yù)制法。在預(yù)制結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，上部結(jié)構(gòu)的計(jì)算通常以直線橋?yàn)槟０?。因而，在彎道上選擇拼接式預(yù)制結(jié)構(gòu)的橋梁時(shí)需要對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析。設(shè)計(jì)時(shí)需要注意預(yù)制橋梁尺寸和路面的平行幾何尺寸是否協(xié)調(diào)，當(dāng)平面半徑較小而跨徑較大時(shí)，容易造成邊梁翼板寬度不符合要求的情況。在直線段采用拼接預(yù)制橋梁也應(yīng)考慮各片梁起拱度不同、施工誤差等造成的澆注面板的受力產(chǎn)生的不利影響。

2.2 預(yù)制技術(shù)的局限性。預(yù)制結(jié)構(gòu)橋梁也有自身局限性。首先，理論上預(yù)制橋梁的上部結(jié)構(gòu)都是標(biāo)準(zhǔn)的長度跨徑，如預(yù)制T梁使用的預(yù)制板標(biāo)準(zhǔn)跨徑為25米、30米、35米、40米以及50米。因而，擬定采用預(yù)制橋梁方案后，原則上孔跨布置應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)跨徑，如何合理應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)跨徑布置橋孔方案是預(yù)制橋梁結(jié)構(gòu)需要面臨的問題。其次，預(yù)制結(jié)構(gòu)的板、梁自身都為直線結(jié)構(gòu)。然而，在山區(qū)中修建的高速公路橋梁受到地形的影響，其平面線型都有一定的曲線，如彎橋。如何將直線預(yù)制的橋梁架設(shè)到平面線，而且整體線型應(yīng)滿足平曲線的線型布置又是預(yù)制結(jié)構(gòu)的另一問題。

預(yù)制結(jié)構(gòu)橋梁方案的合理與否以及預(yù)制梁板的布置都會嚴(yán)重影響到該橋的施工進(jìn)程和工程造價(jià)高低。因而，選擇合理的預(yù)制結(jié)構(gòu)方案，科學(xué)布置板梁才能充分發(fā)揮預(yù)制結(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化方面的優(yōu)點(diǎn)。

2.3 預(yù)制技術(shù)流程。預(yù)制結(jié)構(gòu)橋梁的施工流程主要分為以下幾個(gè)部分：（1）在進(jìn)行預(yù)制前，應(yīng)建立模型，對需要定位的模板進(jìn)行具體位置的量測和計(jì)算，完成后吊裝鋼筋骨架并進(jìn)行第一節(jié)段的澆注。（2）將第一節(jié)段的模板拆除（拆除此階段的內(nèi)模、側(cè)模和移動端模），移除第一節(jié)段并做匹配梁，然后進(jìn)行第二節(jié)段的立模、吊裝鋼筋骨架，對第二節(jié)段澆注混凝土。（3）拆除第二節(jié)段模板并分離一二節(jié)段，且移動第一節(jié)段到合適位置，將第二節(jié)段移到匹配梁的位置并對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。（4）第二節(jié)段作為匹配梁、立模并吊裝鋼筋骨架，對第三節(jié)段進(jìn)行混凝土澆筑。（5）同以上步驟，拆除第三節(jié)段模板，分離二三節(jié)段，然后移走第二節(jié)段。（6）重復(fù)上述步驟，直至施工橋梁的所有梁段均預(yù)制完成。（7）吊起第一節(jié)段的龍門吊并轉(zhuǎn)向，將另一端作為匹配面預(yù)制橋梁的另一端節(jié)段，從而預(yù)制出橋梁另一端的一二階段。重復(fù)此步驟，直至完成施工橋梁另一端的所有梁段預(yù)制。

由于短線預(yù)制技術(shù)工程造價(jià)低、便于控制質(zhì)量、安全系數(shù)高而且對自然環(huán)境影響小，因而，短線預(yù)制技術(shù)在不同跨徑、斜坡、彎橋等情況下廣泛應(yīng)用。在我國，預(yù)制拼接技術(shù)在跨越江河的大跨度橋梁、山區(qū)橋梁中廣泛應(yīng)用。

3 結(jié)語

對于高速公路橋梁施工，預(yù)制技術(shù)不僅能縮短工期還可大大降低預(yù)算成本。短線預(yù)制技術(shù)比長線預(yù)制技術(shù)的應(yīng)用范圍更廣、對環(huán)境影響小、施工安全，值得在施工中推廣應(yīng)用。

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