賈燕麗 吳尤東

摘 要：預(yù)制裝配化橋涵設(shè)計是“綠色發(fā)展”的必由之路，本文通過臨金高速公路裝配式橋梁的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，通過具體數(shù)據(jù)說明了實施施工方案的可行性與推廣應(yīng)用必要性。

關(guān)鍵詞：全預(yù)制裝配化;方案比選;技術(shù)研究

中圖分類號：U442? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）09-0151-04

混凝土預(yù)制拼裝技術(shù)在國外發(fā)展已有30多年的歷史，隨著我國當(dāng)前城市橋梁大規(guī)模建設(shè)，面臨的交通、環(huán)境和公眾需求等因素的挑戰(zhàn)，迫切需要采用全預(yù)制拼裝建造技術(shù)。2017年12月29日，中國公路工程咨詢集團(tuán)有限公司在杭州板塊一樓會議室主持召開了臨建高速公路工程勘察設(shè)計第八次工作例會，本次會議從打造品質(zhì)工程出發(fā)，為提升項目影響，積累工程經(jīng)驗，推動山區(qū)高速建設(shè)轉(zhuǎn)型升級，提出：

（1）關(guān)于預(yù)制橋墩，在杭徽高速以北進(jìn)行綜合比選。

（2）預(yù)制箱涵在本項目進(jìn)行大規(guī)模的推廣。

筆者曾作為指揮部借調(diào)人員參加過對山區(qū)高速大規(guī)模應(yīng)用預(yù)制裝配化橋涵進(jìn)行相關(guān)資料的收集，并補(bǔ)充了專項研究。

1全預(yù)制裝配化設(shè)計的思考

1.1全預(yù)制拼裝比選線位區(qū)域選擇

根據(jù)2017年12月29日臨建高速公路工程勘察設(shè)計第八次工作例會會議紀(jì)要，項目業(yè)主擬將於潛樞紐以北22公里范圍設(shè)為先行段，結(jié)合工程形象、項目影響、工期、運(yùn)輸條件、經(jīng)濟(jì)性等因素，本階段在該范圍進(jìn)行全預(yù)制裝配化設(shè)計方案比選。

1.2全預(yù)制拼裝橋梁范圍選擇

本工程具有典型的山區(qū)公路特點(diǎn)，沿線山高谷深，高差大，地形、地質(zhì)復(fù)雜，水系發(fā)達(dá)。

結(jié)合實際情況，本項目先行段主線共布置18座橋梁。從跨徑標(biāo)準(zhǔn)化角度，結(jié)合填高、架設(shè)工法及經(jīng)濟(jì)性，以30m跨徑為主，20m跨徑為輔。

從前22km主線橋梁的分布情況來看，上部跨徑只有20m、30m兩種，且絕大多數(shù)為正交橋梁，橋梁寬度均相同，對于預(yù)制裝配化結(jié)構(gòu)來說具備良好規(guī)模化的條件。

對于互通區(qū)橋梁，其具有橋梁超高、變寬、斜交，結(jié)構(gòu)形式多樣等特點(diǎn)，同時曲線半徑小不適應(yīng)架橋機(jī)連續(xù)作業(yè)，采用裝配式結(jié)構(gòu)難以發(fā)揮預(yù)制拼裝規(guī)?；?yīng)，因此前22公里除互通區(qū)及主線兩座斜交橋外，其余16座橋梁本階段進(jìn)行全預(yù)制裝配化方案比選。

1.3預(yù)制構(gòu)件種類選擇

山區(qū)高速常規(guī)上部結(jié)構(gòu)選型為T梁、矮T梁、組合箱梁，其為預(yù)制裝配化結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)對預(yù)制下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析說明：

本項目地質(zhì)條件較好，中風(fēng)化巖層埋深較淺，樁基絕大多數(shù)為嵌巖樁，預(yù)制管樁打設(shè)困難，且群樁基礎(chǔ)需增設(shè)承臺，經(jīng)濟(jì)性差;山區(qū)地勢起伏、運(yùn)輸困難，大型打設(shè)、吊裝設(shè)備到達(dá)每一橋墩工點(diǎn)不符合綠色環(huán)保理念，如采用一體式架橋機(jī)，將進(jìn)一步延長工期;隱蔽工程對構(gòu)件外觀無較高質(zhì)量要求，因此推薦采用灌注樁基礎(chǔ)。

灌注樁基礎(chǔ)需鑿除樁頭，其樁頭鋼筋精準(zhǔn)定位十分困難;預(yù)制立柱吊裝需設(shè)置安裝調(diào)平平臺，該平臺內(nèi)預(yù)埋連接鋼筋，因此推薦采用現(xiàn)澆底系梁作為過渡平臺。

橋臺臺帽為局部隱蔽工程，直接與樁基或承臺相連，且有耳墻、背墻等薄壁異型構(gòu)造，幾何尺寸和重量較大，結(jié)構(gòu)物重心整體安裝時較難把握，吊裝、運(yùn)輸風(fēng)險較高，因此推薦采用現(xiàn)澆方式。

綜上所述，擬采用預(yù)制梁、蓋梁、立柱全預(yù)制裝配化方案。

2全預(yù)制拼裝比較方案設(shè)計

2.1上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)合山區(qū)高速公路特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性比較，上部結(jié)構(gòu)采用目前較為成熟可靠并經(jīng)濟(jì)的20m、30m預(yù)制T梁，主線標(biāo)準(zhǔn)寬度段橋梁單孔單幅布置6片T梁，橫向濕接縫寬度37cm 。

2.2下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

本項目為典型山區(qū)高速公路，地勢起伏大，橋梁墩高從1.7m～43m不等。結(jié)合國內(nèi)外類似工程的成功經(jīng)驗，橋墩蓋梁擬采用耐久性好、結(jié)構(gòu)輕盈的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同墩高墩身分別采用全預(yù)制實心方墩、全預(yù)制空心方墩及預(yù)制空心方墩+現(xiàn)澆實心墩，全線預(yù)制立柱斷面尺寸歸并為三種類型，墩身與樁基礎(chǔ)間采用底系梁過渡并連接。

根據(jù)計算，擬定如下表1構(gòu)造尺寸。

2.3預(yù)制裝配化規(guī)模

本項目墩高≤10m橋墩個數(shù)占比36.2%，墩高≤20m橋墩個數(shù)占比67.5%，墩高≤30m橋墩個數(shù)占比88.8%。墩高>30m橋墩個數(shù)占比11.2%。前22公里主線橋梁，按橋長統(tǒng)計預(yù)制裝配化率達(dá)到9成。

3施工方案構(gòu)想

3.1總體思路

以構(gòu)件“標(biāo)準(zhǔn)化、預(yù)制化、裝配化、通用化、大型化”的“五化”為原則，實現(xiàn)“提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少環(huán)境污染、加快施工進(jìn)度、降低人工消耗、合理控制造價”的目標(biāo)。

3.2 施工方案的選擇

根據(jù)山區(qū)高速特點(diǎn)、理念要求及相關(guān)調(diào)研，可能的施工方案有：地面吊機(jī)、架橋機(jī)、纜索吊裝。

空心方墩布置40根直徑40mm粗鋼筋見圖1。

3.3蓋梁設(shè)計

全線預(yù)制蓋梁形式歸并為兩種類型，蓋梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，30m跨徑跨中蓋梁高1.4m，立柱處蓋梁高1.7m， 20m跨徑跨中蓋梁高1.2m，立柱處蓋梁高1.5m。蓋梁預(yù)應(yīng)力采用雙層布置，每層4束，鋼束均采用兩端張拉，為便于封錨及普通鋼筋布置以及考慮美觀要求，張拉端設(shè)置深埋錨。每種跨徑均統(tǒng)一為一種蓋梁構(gòu)造尺寸，并在工廠一次張拉到位，如下表2。

3.4一體化架橋機(jī)施工構(gòu)想

為克服山區(qū)高速在面對預(yù)制裝配化橋梁時所遇到的困難，對常規(guī)架橋機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，以實現(xiàn)上下部結(jié)構(gòu)的一站式安裝。根據(jù)構(gòu)造尺寸以及路線設(shè)計參數(shù)：前天車起吊能力：160t，構(gòu)件最大重量：150t，前/后天車起升高度：10m/35m，適應(yīng)曲線：R≥1000m，適應(yīng)縱坡/橫坡：±3%/±5%。上述指標(biāo)要求均較高，需聯(lián)合承建單位共同研發(fā)滿足上述要求的新型架橋機(jī)見圖2、圖3、圖4。

3.5工期測算

3.5.1單跨工效分析

（1）架橋機(jī)單幅安裝工效。以下分析假設(shè)立柱蓋梁均一次安裝到位，為24小時作業(yè)安排，運(yùn)梁及其他邊界條件不影響的情況下，紅色為控制線路。

（2）架橋機(jī)雙幅安裝工效。假設(shè)橋梁為不分線橋梁且不錯墩布設(shè)，通過鋪設(shè)橫移軌道，架橋機(jī)橫向移動實現(xiàn)雙幅交錯安裝。

本項目分線橋梁、錯墩布設(shè)橋梁較多，考慮調(diào)試、維護(hù)、天氣、假日等不確定因素，暫按6天一孔考慮。

3.5.2主線橋梁分布情況及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

以英公隧道為界，劃分為兩個工作段，工作段內(nèi)隧道均短于800m。

3.5.3工期測算和比選

采用以下三個方案比選：

方案一：架橋機(jī)單向流水作業(yè)。

方案二：架橋機(jī)雙向流水作業(yè)。

方案三：架橋機(jī)和地面吊裝聯(lián)合作業(yè)（墩高≤20m橋梁采用地面吊裝）。

工作段橋梁作業(yè)工期比較見下表3，表4。

根據(jù)施工單位征詢意見及工程經(jīng)驗，前期施工準(zhǔn)備（包含標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、預(yù)制場、施工便道、架橋機(jī)研發(fā)以及影響架橋機(jī)初始施工的樁基系梁工程等）在8個月內(nèi)完工，后續(xù)附屬工序6個月。

根據(jù)業(yè)主總體時間安排，2020年底前本項目先行段需建成通車，考慮目前項目進(jìn)度，預(yù)計今年10月開工建設(shè)，結(jié)合造價、環(huán)境影響等因素綜合比選，比選方案建議采用方案二做為施工方案。4.4公里英公隧道貫通需22個月，總工期28個月。橋梁將不控制工期。

3.6經(jīng)濟(jì)性比較

除上述全預(yù)制拼裝方案外，本次設(shè)計亦分別對常規(guī)方案、高墩（>30m）現(xiàn)澆方案、僅蓋梁預(yù)制方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性比較，詳見表3-5。

如上表所示，工程數(shù)量基本一致時，預(yù)制拼裝方案相比常規(guī)方案造價平均增加8%左右，前22公里采用全預(yù)制拼裝方案及配跨優(yōu)化調(diào)整后造價增加約2000萬?？紤]工期因素增設(shè)架橋機(jī)，造價增加約3800萬。

4 存在的問題及比選建議

（1）橋梁兩端緊連隧道的情況，存在架橋機(jī)組拼空間不足。

（2）隧道、路基需及時貫通，否則影響架橋機(jī)連續(xù)作業(yè)，影響工期，存在不確定因素。

（3）預(yù)制構(gòu)件造價定額缺失，影響概算準(zhǔn)確程度。

（4）連接套筒灌漿質(zhì)量目前缺乏有效檢測手段，急需開發(fā)。

5 結(jié)語

全預(yù)制化橋梁施工技術(shù)，不僅能很好地控制工程質(zhì)量，而且能加快施工速度、減少環(huán)境污染，同時也符合低碳化、和諧社會的發(fā)展要求，將是一套高效、低碳、環(huán)保的橋梁建造技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。這就需要科研院所、設(shè)計企業(yè)、材料、工藝、設(shè)備、產(chǎn)業(yè)政策等共同來推動發(fā)展， 除了政策引領(lǐng)，還要踐行“企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研深度融合”的技術(shù)創(chuàng)新路徑，為裝配式技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供動力。

參考文獻(xiàn)：

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