預(yù)制裝配整體式高架快速路施工技術(shù)應(yīng)用

祁 真

1. 上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技術(shù)研究中心 上海 200080

隨著城鎮(zhèn)快速化改造的推進(jìn)，城市高架快速路施工不斷展開(kāi)。傳統(tǒng)高架快速路施工通常使用現(xiàn)澆形式，人力、物力耗費(fèi)大，構(gòu)件質(zhì)量也難以保證，同時(shí)還容易對(duì)環(huán)境造成污染[1-2]?，F(xiàn)今，隨著裝配式技術(shù)的發(fā)展，預(yù)制裝配整體式結(jié)構(gòu)在城鎮(zhèn)高架中應(yīng)運(yùn)而生。

1 工程概況

1.1 總體概況

兩港大道（新四平公路—S2）快速化工程坐落于中國(guó)（上海）自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)臨港新片區(qū)內(nèi)。工程全長(zhǎng)約10.9 km，實(shí)施范圍西起新四平公路（樁號(hào)K0＋000.000），東至老蘆公路以東，接兩港大道現(xiàn)狀跨線橋（樁號(hào)K10＋930.773）。

兩港大道道路規(guī)劃紅線寬度為60.0～99.5 m，主線道路采用高架橋形式，道路等級(jí)為城市快速路，設(shè)計(jì)速度為80 km/h，采用雙向六車道規(guī)模；地面道路等級(jí)為城市主干路，設(shè)計(jì)速度為50 km/h，采用雙向六快車道＋兩慢車道規(guī)模。兩港大道全線共設(shè)置4對(duì)匝道，分別在妙香路西側(cè)、鴻音路東側(cè)、重霄路東西側(cè)、奔騰路東側(cè)設(shè)置1對(duì)匝道，如圖1所示。

圖1 總體布置示意

1.2 裝配式概況

工程采用裝配式橋梁技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)除承臺(tái)及橋面板現(xiàn)澆外，立柱、蓋梁、小箱梁均為工廠化預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)拼裝，預(yù)制裝配率高達(dá)95%。

預(yù)制立柱采用C40自密實(shí)高性能混凝土，工程標(biāo)準(zhǔn)立柱尺寸為1.6 m（橫橋向）×1.8 m（順橋向），當(dāng)立柱長(zhǎng)度大于14.1 m或單根起吊質(zhì)量大于130 t時(shí)采用分段預(yù)制。

預(yù)制蓋梁采用C40自密實(shí)高性能混凝土，大挑臂雙柱墩形式，雙柱外邊寬7.5 m，蓋梁挑臂呈梯形，下邊長(zhǎng)8.484 m，上邊長(zhǎng)8.754 m，蓋梁順橋向?qū)?.0 m。標(biāo)準(zhǔn)段中墩的支座墊石及抗震擋塊和邊墩蓋梁的構(gòu)造不同。本工程部分蓋梁進(jìn)行了分段，分段蓋梁均為濕接蓋梁，分段蓋梁一側(cè)架設(shè)臨時(shí)支墩。

標(biāo)準(zhǔn)段上部結(jié)構(gòu)采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力小箱梁。小箱梁采用C60自密實(shí)高性能混凝土，預(yù)制小箱梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑25～30 m，梁高1.6 m，2～5跨為一聯(lián)，頂板厚20～30 cm，腹板厚19～32 cm（圖2）。

圖2 主線高架標(biāo)準(zhǔn)段預(yù)制結(jié)構(gòu)橫斷面

2 裝配式高架橋工藝技術(shù)難、特點(diǎn)

1）工程采用全預(yù)制裝配式技術(shù)，預(yù)制裝配率高達(dá)95%，具有預(yù)制范圍廣、體量大、類型多、危險(xiǎn)性高、工期緊迫的特點(diǎn)。

2）預(yù)制構(gòu)件多為超長(zhǎng)、超寬、超重構(gòu)件，單根立柱最高達(dá)14.471 m，重達(dá)149.77 t；單片蓋梁最重達(dá)247.9 t。制作加工計(jì)劃與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求計(jì)劃較難匹配，構(gòu)件運(yùn)輸問(wèn)題也較為突出。

3）預(yù)制裝配式高架橋?qū)?gòu)件安裝精度要求高，裝配施工需嚴(yán)格控制誤差，對(duì)承臺(tái)預(yù)留鋼筋精度要求高。

4）預(yù)制構(gòu)件拼裝施工風(fēng)險(xiǎn)高、工藝復(fù)雜。在跨路口、跨河道、地面橋梁改造、匝道等節(jié)點(diǎn)處施工難度大，需對(duì)交通組織、吊裝順序、施工工藝、臨時(shí)支墩設(shè)置等方面進(jìn)行充分的考慮、設(shè)計(jì)。

3 預(yù)制裝配整體式關(guān)鍵工藝

工程總體施工流程：樁基工程施工→承臺(tái)施工→立柱施工→蓋梁施工→箱梁施工/組合梁施工→附屬結(jié)構(gòu)施工。

3.1 預(yù)制立柱吊裝技術(shù)

3.1.1 立柱預(yù)埋鋼筋安裝

承臺(tái)施工采用現(xiàn)澆形式，立柱采用預(yù)制形式，兩者采用預(yù)留鋼筋形式連接，因此，鋼筋的定位尺寸至關(guān)重要。為確保預(yù)留鋼筋位置的精度，采用定型整體鋼筋模塊來(lái)進(jìn)行控制。

1）定位架設(shè)計(jì)：主筋定位面板采用1.6 cm厚鋼板制作，中間開(kāi)口作為混凝土振搗口。鋼板外邊尺寸為1.8 m×1.6 m，內(nèi)口尺寸為1.26 m×1.06 m。面板上預(yù)留鋼筋定位孔，每個(gè)孔位處開(kāi)孔φ48 mm（內(nèi)徑），并設(shè)置角鋼限位板。

2）安裝流程如下所述。

① 在綁扎承臺(tái)鋼筋時(shí)，立柱預(yù)埋鋼筋處頂面縱橫向鋼筋先不綁扎，對(duì)立柱預(yù)埋鋼筋骨架底部進(jìn)行初步定位，將方鋼精確安放于綁扎后的底層鋼筋上，通過(guò)4處勾頭螺栓與底層鋼筋進(jìn)行連接固定。

② 吊放立柱預(yù)埋鋼筋模塊，通過(guò)配套定位裝置固定架體，確保立柱預(yù)埋鋼筋骨架底部平面定位無(wú)偏差（圖3）。

圖3 預(yù)埋鋼筋骨架底部定位設(shè)計(jì)

③ 鋪設(shè)立柱預(yù)埋鋼筋處承臺(tái)縱橫向頂面鋼筋，之后安裝定位面板，將定位面板整體擱置于預(yù)埋鋼筋模塊上固定，準(zhǔn)確定位單根立柱預(yù)埋主筋相對(duì)位置，連接牢固。通過(guò)千斤頂調(diào)節(jié)主筋定位面板標(biāo)高，將模塊鋼筋與承臺(tái)鋼筋焊接固定（圖4）。

圖4 定位架平面位置調(diào)整示意

④ 在承臺(tái)混凝土澆筑過(guò)程中，對(duì)定位架進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如復(fù)測(cè)出軸線偏位情況，可通過(guò)鋼管頂托進(jìn)行平面位置調(diào)節(jié)；復(fù)測(cè)預(yù)留筋頂面標(biāo)高，通過(guò)千斤頂進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保立柱預(yù)埋鋼筋的精準(zhǔn)定位。

3.1.2 立柱吊裝

本工程預(yù)制立柱吊裝選用1臺(tái)350 t履帶吊（主臂30 m，配350 t吊鉤）作為吊裝設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)立柱尺寸為1.6 m（橫橋向）×1.8 m（順橋向），預(yù)制立柱單吊最大質(zhì)量為150 t。

1）吊裝準(zhǔn)備工作：首先將承臺(tái)面鑿毛并清理，放置中心墊塊，接著安裝止?jié){環(huán)和鋼墊片，最后安裝擋漿模板。其中止?jié){環(huán)安裝在橡膠環(huán)上部，其位置應(yīng)在插筋以下30 cm。

2）立柱卸車：履帶吊在吊裝點(diǎn)就位后，運(yùn)輸車輛駛?cè)氲跹b作業(yè)半徑，采用尼龍吊帶起吊立柱并將其擱置于支架和輪胎（帆布?jí)|）上。

3）立柱翻身：將卸扣與立柱頂端預(yù)埋吊耳連接，立柱底端放于帆布?jí)|之上，吊鉤緩慢提升預(yù)制立柱至一定高度后同步回轉(zhuǎn)，在立柱將要處于豎直狀態(tài)前，緩慢提升吊鉤，避免鋼絲繩處于松弛狀態(tài)，保證立柱豎直狀態(tài)后不發(fā)生晃動(dòng)。

4）立柱試吊：立柱由吊機(jī)旋轉(zhuǎn)吊起，運(yùn)至承臺(tái)位置，將立柱套筒對(duì)準(zhǔn)承臺(tái)預(yù)留筋，調(diào)整標(biāo)高及限位后吊起。

5）承臺(tái)坐漿：承臺(tái)鑿毛面清理濕潤(rùn)后，采用C60高強(qiáng)砂漿進(jìn)行坐漿。鋪漿時(shí)注意保持止?jié){環(huán)略高于漿液面。

6）立柱就位：坐漿完成后第2次就位立柱，立柱沿倒角限位板下放，確保四周都有漿液擠出，保證坐漿密實(shí)，復(fù)測(cè)軸線及垂直度進(jìn)行最終精調(diào)。

7）灌漿套筒連接：出漿口安裝L形管，拌制灌漿料，套筒灌漿料采用100 MPa高強(qiáng)無(wú)收縮水泥基灌漿料，從灌漿套筒下注漿孔注入，當(dāng)漿液呈整股狀從L形管口流出時(shí)，進(jìn)行封堵。采用L形管可以防止封堵過(guò)程中的漿液回流，以L形管內(nèi)液面下降不超過(guò)5 cm作為判斷依據(jù)，保證套筒內(nèi)密實(shí)度。

3.2 預(yù)制蓋梁吊裝技術(shù)

3.2.1 預(yù)制蓋梁吊裝

預(yù)制蓋梁吊裝選用1臺(tái)350 t履帶吊（主臂30 m，配350 t吊鉤）作為吊裝設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)蓋梁挑臂呈梯形，下邊長(zhǎng)8.484 m，上邊長(zhǎng)8.754 m，蓋梁順橋向?qū)?.0 m，預(yù)制蓋梁?jiǎn)蔚踝畲筚|(zhì)量為250 t。

1）吊裝準(zhǔn)備：立柱頂面清理濕潤(rùn)，安放調(diào)節(jié)墊塊，安裝擋漿模板（圖5）。分段蓋梁一側(cè)設(shè)置臨時(shí)支墩。

圖5 擋漿模板示意

2）卸車試吊：履帶吊在吊裝點(diǎn)就位之后，運(yùn)輸車輛駛?cè)氲跹b作業(yè)半徑范圍內(nèi)，再直接起吊回轉(zhuǎn)至立柱上方進(jìn)行試吊。

3）坐漿就位：試吊完成之后，對(duì)立柱頂面采用C60高強(qiáng)無(wú)收縮砂漿坐漿，將蓋梁進(jìn)行二次就位，同時(shí)復(fù)測(cè)軸線標(biāo)高。

4）重力灌漿：本工程蓋梁與立柱的連接采用金屬波紋管模塊重力式灌漿，灌漿料為T(mén)ZH 10.0型鋼筋接頭灌漿料。在蓋梁頂部運(yùn)用注漿漏斗或人工傾倒的方式，待漏斗內(nèi)漿料流完或殘余少量漿液液面不再下降時(shí)，移走漏斗，蓋梁頂部鋼管內(nèi)液面在第1次灌滿后，隨著內(nèi)部氣泡的排出，漿料會(huì)略微下沉，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)漿（此過(guò)程持續(xù)約5 min）。如漏斗內(nèi)剩余較多漿液，則需采用鋼棒從管頂插入疏通，排出空氣后繼續(xù)注漿。

5）蓋梁張拉順序：先張拉2根N2號(hào)鋼束和4根N3號(hào)鋼束并灌漿封錨→運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)吊裝定位→待蓋梁立柱連接套筒灌漿固結(jié)后張拉2根N2號(hào)鋼束與4根N1號(hào)鋼束。通過(guò)控制張拉力，控制張拉的預(yù)應(yīng)力束，同時(shí)記錄張拉伸長(zhǎng)值，作為校核依據(jù)（圖6）。

圖6 蓋梁張拉

3.2.2 分節(jié)蓋梁濕接縫支持體系

蓋梁濕接縫臨時(shí)支墩采用4根鋼管柱，長(zhǎng)32 cm，壁厚2.2 cm，平面布置1.8 m×1.8 m，標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)度6 m，鋼管之間桁架采用20#槽鋼，槽鋼豎向最大間距1.8 m。

支架上面采用雙拼32a#工字鋼作為分配梁，頂上鋪設(shè)24a#雙拼槽鋼分部布置間距45 cm，槽鋼上鋪設(shè)厚1.5 cm鐵板，頂上布設(shè)頂托，頂托底加鋼管底座，長(zhǎng)4.8 cm、壁厚3.6 mm，頂托用來(lái)控制鋼模板高度。

3.3 預(yù)制小箱梁吊裝技術(shù)

小箱梁吊裝選用2臺(tái)350 t履帶吊進(jìn)行雙機(jī)抬吊。均為主臂工況，臂長(zhǎng)30 m。預(yù)制小箱梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑25～30 m，梁高1.6 m，2～5跨為一聯(lián)，頂板厚20～30 cm，腹板厚19～32 cm。 最大構(gòu)件質(zhì)量為142 t。在跨徑內(nèi)小箱梁從北向南吊裝（圖7～圖9）。

圖7 小箱梁吊裝平面布置示意1

圖8 小箱梁吊裝平面布置示意2

圖9 小箱梁吊裝平面布置示意3

小箱梁按橋墩墩位、跨度、支座標(biāo)高復(fù)測(cè)→支座的安裝、檢驗(yàn)→吊車就位→起吊→移梁就位→移機(jī)對(duì)中就位→復(fù)測(cè)的順序開(kāi)展施工。

小箱梁吊裝前，根據(jù)各臨時(shí)支座高程測(cè)量數(shù)據(jù)，利用木模板及鋼板，配置不同厚度的臨時(shí)支座襯墊，精度控制在±1 mm。

臨時(shí)支座采用砂箱，采用φ194 mm×10 mm的內(nèi)圓管和φ219 mm×10 mm的外圓管，鋼管的頂部（底部）焊接260 mm×260 mm×10 mm的鋼板，外圓管底部開(kāi)設(shè)2個(gè)M20 mm×30 mm的泄砂孔。砂箱高度可調(diào)，壓實(shí)后的砂箱高度控制在30 cm。卸載拆除時(shí)擰開(kāi)M20 mm×30 mm的泄砂孔螺栓，并配置高壓水槍進(jìn)行沖洗，促使細(xì)砂從泄砂孔流出后卸載取出臨時(shí)砂箱支座。

4 裝配式高架橋工藝注意要點(diǎn)

1）設(shè)計(jì)方面：結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件與實(shí)際情況，進(jìn)行裝配式高架橋梁構(gòu)件質(zhì)量設(shè)定，在施工過(guò)程中及時(shí)對(duì)相關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。

2）吊裝方面：做好地基承載力的復(fù)核，保證吊裝的安全可行性。安排夜間進(jìn)場(chǎng)和吊裝時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)配合交警協(xié)調(diào)交通工作。雙機(jī)抬吊操作難度較大，吊裝前需對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行全面交底。

3）質(zhì)量方面：嚴(yán)格控制現(xiàn)澆承臺(tái)與預(yù)制立柱插進(jìn)尺寸精度。預(yù)制構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)灌漿質(zhì)量飽滿度的控制也十分關(guān)鍵。預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)保證張拉軸線精度，嚴(yán)格控制張拉持荷時(shí)間，張拉壓漿期間的溫度控制也十分重要。

4）安全方面：施工期間主要的重大危險(xiǎn)源為高空作業(yè)、吊裝作業(yè)、動(dòng)火作業(yè)等，針對(duì)作業(yè)人員要做好全面交底，在施工作業(yè)期間保證安全。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本工程對(duì)預(yù)制裝配整體式高架快速路施工技術(shù)的運(yùn)用，積極開(kāi)展綠色化裝配式建筑工程施工。預(yù)制裝配式橋梁鋼筋加工智能化，構(gòu)件預(yù)制工廠化，施工程序標(biāo)準(zhǔn)化，使施工質(zhì)量得到保障；減少人材機(jī)的成本投入，綠色環(huán)保，極大地減少了施工過(guò)程對(duì)周邊環(huán)境的影響，降低了對(duì)交通的阻礙程度，使得橋梁建造周期大大縮短。本工程運(yùn)用的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可在類似工程中推廣。

[1] 楊華雄.整體預(yù)應(yīng)力裝配式板柱建筑的設(shè)計(jì)與施工[M].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,1996.

[2] 嚴(yán)薇,曹永紅,李國(guó)榮.裝配式結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展與建筑工業(yè)化[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2004(5):131-136.