高速公路中小跨徑橋梁全預(yù)制方式方案

匡 翔

云南第三公路橋梁工程有限責任公司，云南 普洱 665000

隨運行時間的延長，中小跨徑橋梁的適用性逐步下降，加之交通車流量的日益增加，現(xiàn)狀中小跨徑橋梁難以全面滿足現(xiàn)階段的交通出行需求，同時橋梁病害也相繼顯現(xiàn)，破壞結(jié)構(gòu)的完整性與穩(wěn)定性，因此亟須采取科學的改造措施。在常規(guī)模式中，普遍采用的是交通導(dǎo)改或交通繞行的方式，但其存在周期長、干擾性強等局限性。對此，確定一套兼顧施工安全、質(zhì)量、效率等多重要求的施工方案為文章重點探討的內(nèi)容。

1 項目概況

某高速公路項目路線全長24.64m，雙向四車道，路基寬度為26m，設(shè)計速度為100km/h。沿線建設(shè)中，中小跨徑橋梁為重點內(nèi)容，共計18座。結(jié)構(gòu)組成方面，橋梁上部含多種形式，即預(yù)應(yīng)力混凝土空心板、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁及裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。

2 橋梁改造方案的基本設(shè)計要求

（1）以確保橋梁可以滿足雙向四車道通行要求為基本前提，盡可能改善車輛通行條件，縮短時間，提高出行效率。（2）新建橋梁施工中，除滿足現(xiàn)階段的建設(shè)要求，還需為遠期的雙向八車道建設(shè)預(yù)留充足的條件，以免屆時出現(xiàn)限制性過強的局面。（3）路面高程較低，綜合考慮現(xiàn)場水文條件，橋梁梁高需在90cm以下，以便有效滿足河道百年水位的要求。在工程建設(shè)要求的基礎(chǔ)上加以分析，常規(guī)簡支T梁改造方案所持續(xù)的時間約2個月，為減小對施工現(xiàn)場的干擾，需采取臨時交通導(dǎo)改措施，將現(xiàn)有交通流量引導(dǎo)至道路外側(cè)，此時將明顯降低車輛行駛速度（由原來的120km/h減小至40km/h），易加劇交通擁堵。對此，盡可能減少現(xiàn)場澆筑構(gòu)件的工作量，進而沿著該思路提出兩種方案，即頂推預(yù)制箱涵和全預(yù)制橋梁。

3 上部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝方案

隨著工程實踐活動的持續(xù)開展，在經(jīng)驗積累之下，上部梁板的預(yù)制拼裝技術(shù)已經(jīng)步入較為成熟的發(fā)展階段，衍生出以整孔架設(shè)法、節(jié)段預(yù)制拼裝法為代表的多類可行方法，但受篇幅限制，此處不再對其展開細致的描述。

4 下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝方案

4.1 方案的選定緣由

項目周邊的路網(wǎng)較為完善，橋梁數(shù)量豐富，為盡可能減小對周邊現(xiàn)狀交通的干擾并提高項目主體施工效率，決定采用下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝的方案，由此形成流程化的作業(yè)模式。

4.2 下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝的連接方法

以施工要求為準，提前在廠內(nèi)預(yù)制結(jié)構(gòu)，成型且通過質(zhì)量檢驗后，轉(zhuǎn)運至現(xiàn)場拼裝即可。預(yù)制具有標準化的特性，可以保證下部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。連接方式中，以灌漿套筒連接和預(yù)應(yīng)力連接較為典型，此處對其加以分析。

（1）灌漿套筒連接。以帶肋鋼筋、套筒、灌漿料為核心，將帶肋鋼筋插至套筒指定深度處，向其中注入水泥基灌漿料，隨著漿液的流動與固結(jié)，有效填充套筒與鋼筋的間隙。待漿液達到硬化狀態(tài)后，與套筒的內(nèi)壁、鋼筋的橫肋嚙合，在該連接關(guān)系下，可以實現(xiàn)對外力的高效傳遞，改善受力條件，避免連接處失穩(wěn)的情況。

（2）預(yù)應(yīng)力連接。分節(jié)段預(yù)制橋墩及蓋梁，將其轉(zhuǎn)移至現(xiàn)場安裝到位，期間在墩頂張拉預(yù)應(yīng)力筋，以達到穩(wěn)定連接的效果。

4.3 部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝施工難點

（1）預(yù)制構(gòu)件連接處屬薄弱區(qū)域，該處所需承受的應(yīng)力較大，需重點加強設(shè)計與施工，切實提高其穩(wěn)定性。在設(shè)計階段，推薦采用具有穩(wěn)定性的裝配方式，以免因預(yù)制構(gòu)件連接處存在質(zhì)量問題而影響全橋的施工效果[1]。

（2）橋墩采用節(jié)段拼裝的方法時，墩柱與蓋梁間存在較豐富的節(jié)點連接關(guān)系，受力條件錯綜復(fù)雜，需切實提高抗震性能。不同連接方法所具備的抗震性能不盡相同，而現(xiàn)場干擾因素較多，探討各類方法的應(yīng)用效果屬難度較大的工作。

（3）縱觀下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝技術(shù)，其在海上橋梁建設(shè)領(lǐng)域取得廣泛的應(yīng)用，相比于海上搭設(shè)支架現(xiàn)澆的方式而言，通過“陸上預(yù)制+海上拼裝”的綜合方式，可以有效提高施工效率和提高經(jīng)濟效益。但對于普通高速公路建設(shè)而言，該技術(shù)存在一定的局限性，主要體現(xiàn)在造價成本這一層面，相比于現(xiàn)澆的方法其缺乏足夠的經(jīng)濟優(yōu)勢，此時如何精簡施工流程、減少成本投入為重難點內(nèi)容。

5 全預(yù)制橋梁方案的主要問題以及解決方法

5.1 預(yù)制下部結(jié)構(gòu)方面

在傳統(tǒng)的預(yù)制下部結(jié)構(gòu)施工中，無論是墩柱，還是蓋梁、基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)，均采取的是單獨預(yù)制、現(xiàn)場連接的方法，但墩柱與基礎(chǔ)的連接關(guān)系復(fù)雜，難以滿足穩(wěn)定性要求。針對此方面的局限性，項目做出靈活的調(diào)整，即橫向分塊，單個蓋梁、墩柱整體預(yù)制成型，擴大基礎(chǔ)在現(xiàn)場澆筑成型并且在施工期間預(yù)留杯口。在該方式下，將預(yù)制墩柱穩(wěn)定插至擴大基礎(chǔ)杯口處，用混凝土填充兩者間所形成的空隙[2]。

通過橫向分塊方法的應(yīng)用，不僅可以規(guī)避蓋梁與墩柱節(jié)點現(xiàn)場連接的作業(yè)內(nèi)容，墩柱穩(wěn)定插至擴大基礎(chǔ)的凹槽處，還可以避免擴大基礎(chǔ)與墩柱交界面被割斷的情況，此時結(jié)構(gòu)的完整性得到了保證，也有利于提高下部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。單個預(yù)制構(gòu)件構(gòu)造如圖1所示。由圖1可知，其主要涵蓋墩柱、蓋梁兩部分，其統(tǒng)一在廠內(nèi)預(yù)制成型；運至現(xiàn)場安裝時，兩者間采用鋼筋連接的方法；確定墩柱受力主筋后，將其穩(wěn)定插至蓋梁內(nèi)，以達到穩(wěn)固連接的效果。

圖1 單個預(yù)制構(gòu)件構(gòu)造（單位：cm）

5.2 預(yù)制下部結(jié)構(gòu)吊裝及垂直度控制方面

在擴大基礎(chǔ)的頂部配套法蘭盤，焊接定位板，通過此方式精準定位預(yù)制構(gòu)件墩柱，以免墩柱結(jié)構(gòu)出現(xiàn)垂直度不滿足要求的情況。預(yù)制墩柱伸入杯口時，嚴格控制其伸入長度，即至少需達到墩柱直徑的2倍。在墩柱伸入杯口后，在外側(cè)錨固鋼箍板，隨后在板上以焊接的方式設(shè)置長度為5cm的剪力釘，利用該裝置改善墩柱與細石混凝土的連接狀態(tài)，使兩者間具有足夠的黏結(jié)力。

6 全預(yù)制方案的適用場景

從適用場景的角度來看，橋墩預(yù)制拼裝技術(shù)在低抗震或非抗震設(shè)防區(qū)具有可行性，由于采取的是廠內(nèi)預(yù)制成型、現(xiàn)場拼裝到位的方法，因此在現(xiàn)場無混凝土攪拌站、施工空間有限等多類場景中也取得廣泛的應(yīng)用。

對于該項目而言，周邊的路網(wǎng)雖然較為成熟，但相比于城市區(qū)域而言，車流量較少，交通運輸條件較為良好；建設(shè)現(xiàn)場的抗震設(shè)防烈度為7度，基本地震峰值加速度為0.10g，施工范圍內(nèi)的地質(zhì)條件欠佳，需在設(shè)計及施工階段高度重視預(yù)制橋墩的抗震性能，保證其在受到外部作用后依然可以維持穩(wěn)定狀態(tài)[3]。

在平原地區(qū)的中小跨徑橋梁施工中，是否可以采用預(yù)制拼裝的方案應(yīng)當根據(jù)實際建設(shè)條件以及工程質(zhì)量要求而定，即經(jīng)過技術(shù)可行性、經(jīng)濟效益性等多方面的對比論證后，做出準確的判斷。在橋梁規(guī)模較大、工期較緊、項目施工現(xiàn)場環(huán)境保護要求較高的場景中，可以采用預(yù)制拼裝的方案，但仍需注重橋梁的抗震性能，需在前期設(shè)計可行的參數(shù)，并嚴格按照規(guī)范建設(shè)。

7 結(jié)束語

綜上所述，在文章所研究的高速公路中小跨徑橋梁工程中，建筑單位采用的是全預(yù)制方案，相比于現(xiàn)澆施工方案而言，其具有施工流程化特征顯著、現(xiàn)場工作量較少、干擾較小等多重特點，是一種綜合應(yīng)用效果較佳的方案。實際施工結(jié)果表明，在不影響橋梁建設(shè)質(zhì)量的前提下，施工工期由原本的75d縮短至25d，可以減少成本投入以及減小對現(xiàn)狀交通的干擾，項目所采用的施工方案切實可行，具有較高的參考價值。