节段预制拼装与整孔预制吊装工法比较研究

雷文斌

（广州瀚阳工程咨询有限公司，广东 广州5100620）

高架结构是轨道交通工程在非城市中心或市郊地区经常选择的敷设方式，同地下结构相比，高架结构在节省工程投资、缩短建设工期、便于维修养护等方面具有显著优势。随着时代的发展，目前我国的工程建设项目中提出绿色建设，即在建设期间最大限度地节约资源，节能、节地、节水、节材、保护环境并减少污染。节段预制拼装与整孔预制吊装作为桥梁绿色建设的代表工法，将在未来逐渐替代对环境影响大的原位现浇工法。针对广州某标段的轨道交通高架结构对以上两种绿色建设工法进行对比，旨在找出最合理的施工工法。

1 项目背景介绍

广州某标段轨道交通高架区间沿国道中间绿化带敷设，国道两边一般为民居及商铺等民用建筑，房屋较密集，多为2～6层的建筑物。本区间的高架全长约为7 270m，平面上最小曲线半径为600m。

典型高架推荐采用30m跨的预应力混凝土简支箱梁，局部桥位受限制采用25m跨和35m跨的简支梁，结构形式为单箱单室箱梁（见图1）。

2 施工工法介绍

整孔预制梁施工是指将梁体按起吊安装设备的能力先在预制场逐孔预制，然后用各种安装方法将预制构件安装在墩台和轻型的临时支架上，再现浇接头混凝土，最后通过张拉部分预应力筋使梁体安装到位的施工方法。

桥梁节段预制施工方法是将桥梁按纵桥向分成若干节段进行预制，然后逐段拼装组合成桥的施工方法。

图1 典型高架标准断面

根据北京、上海、广州等城市交通高架区间桥梁的统计，采用施工工法进行统计（见表1）。

表1 国内轨道交通施工工法统计表

3 节段预制拼装与整孔预制吊装综合对比

3.1 两种工法的共同优点

整孔预制吊装、节段预制拼装具有共同的优势:

1）工厂化生产，质量有保证；

2）施工工期短；

3）制造的大规模使其具有经济优势；

4）现场管理难度较小；

5）对周围环境影响较小。

3.2 预制场地比选

3.2.1 预制场场地比选

预制场选址应根据所需架设桥梁的区段内桥梁及周围结构物的分布情况，从满足工期、造价合理等综合因素分析，确定预制场位置，主要应考虑以下原则:

1）永久和临时相结合，尽可能利用站场和其他工程永久用地，或将预制场设置在地方规划或工程规划中的永久建设用地上。

2）征地拆迁及复垦量少。预制场宜选择占用耕地少、拆迁量少以及工程完工后复垦小的场地。

3）供梁距离短。预制场一般宜选择在桥群集中地段或特大桥梁端位置，以减少运梁距离。箱梁供梁距离不宜超过20km。

4）交通方便。预制场应充分考虑交通、用电、用水等要求，尽量与既有路网或施工便道相连，以利于大型设备和材料进场。

5）预制场宜选择在地质条件好、地质处理工程量小的地基上。区间共计标准梁7 270m，等效于30m简支梁，孔数为243孔，并综合考虑工期、架梁速度、梁场产梁速度、运距及国内既有经验。节段预制梁场的占地面积约为25 000m2，预制场的面积为25 000m2，其中存梁区面积为8 760m2，运输便道宽8m，采用6套模板制梁；整孔预制梁场占地面积为50 000m2，预制场面积为50 000m2，其中存梁区面积约为30 000m2，运输便道宽约13m，共采用7套模板制梁。

对于整孔预制工法，由于预制场面积较大，选择预制场较困难，并且伴有预制场的用地风险。而节段预制工法预制场面积较小，选择范围广，用地宽松。

3.2.2 预制场场地处理及场内运输

预制场地需进行土地硬化，节段预制单片梁段的重量约为40t，预制场内一般采用50t龙门吊进行场内运输与提升。由于梁段相对较轻，场地内的地基不进行换土或岩渣填筑，直接开挖平整后压路机碾压定型（对回填部分需分层碾压），运输通道设置30cm厚的C20混凝土。

整孔预制梁的重量约为450t，预制场内采用450t轮胎式提梁机进行场内运输与提升。场地内道路顶面自上而下设置沥青混凝土封闭层、混凝土硬化层和垫层。此外，对于梁场外市政道路也需要进行硬化及加固处理，费用较高。存梁的台座基地采用Φ1.2m桩基础，进入中风化岩层；场内的运梁通道采用CFG桩加固，桩底进入全风化岩层，均长约为10m。

整体预制场对场地地基的处理要求较高，工程造价较大，场内需要大型提升与运输设备。节段预制场的场地处理相对简单，工程造价较低，小型提升设备即可满足场内生产要求。

3.3 梁体的运输与架设

3.3.1 运输、架设设备

1）梁体运输设备。节段预制梁的梁片重量约为40t，采用常规平板拖车即可满足要求（见图2）；整孔预制梁体重量约为450t，需采用专用运梁设备，如DCY450型运梁车（见图3）。

图2 节段预制梁片运输（平板拖车）

图3 整孔预制梁体运输（DCY450运梁车）

2）架设设备。节段预制梁片重量轻，采用小吨位架设设备，如LG450t上行式架桥机（见图4）；整孔预制梁提重量重，需采用大吨位架设设备，如DF450型架桥机（见图5）。费用相对节段预制梁高。

图4 节段预制梁架设

图5 整孔预制梁架设

3.3.2 运输、架设条件

节段预制梁片运输所用常规平板拖车可在现有道路及广汕公路上通行，对现有广汕公路交通影响较小，因此采用地面运梁至架设点的运输方式，且不受节点桥、车站、门式墩及偏心墩的影响。

整孔预制梁体所用的DCY450型运梁车重量大、转弯半径大、通行速度慢，对现有广汕公路交通影响大，因此采用定点上桥、梁上运梁的运输方式。受节点桥、车站、门式墩及偏心墩的影响，局部偏心墩、门式墩需进行局部加固。

通过对比节段预制工法与整孔预制工法运架设备、运输条件及梁上运梁工况对梁体材料的影响，可知节段预制施工工法运架设备轻便，运输与架设方式灵活，受影响因素小。整体预制施工工法运输与架设设备较庞大，只能采用梁上运梁的方式，受节点桥时影响较大。

3.4 曲线段的景观性比选

曲线段的景观性比较如表2所示。

表2 曲线段景观性比较

3.5 工期比选

对于需要比较的7 090m长典型高架段，节段预制拼装工法平均吊装速度为3d一孔，理论架设工期为220d，但由于运输与架设方式灵活，可多点架设，且不受节点桥、车站结构或其它突发因素的影响，符合工期要求。

整孔预制吊装工法架设速度约每天一孔，单孔架设速度较块，理论架设工期为180d，但受节点桥、偏心墩及框架墩对施工工期的影响，实际施工工期可能会长于理论施工工期。工期比较如图3所示。

表3 工期比较

3.6 经济性比选

基于上述的比较，7 270m长的典型高架段，针对30m节段预制简支梁及30m整孔预制简支梁两种工法，综合考虑制造、运输、安装及材料等因素，进行经济比选，考虑如下因素:

1）工期一致性，整孔预制考虑一套运架设备，节段预制考虑两套吊装设备，并考虑各工法运输、架设设备转场一次；

2）节段预制、整孔预制保持构造一致（如表4所示）；

3）预制场考虑选择同一位置空地，空地多为农田，因此整孔预制梁场需考虑地基加固措施；

表4 节段预制与整孔预制经济比较表

4）整孔预制场内设备考虑大型运输设备进行梁体转运，节段预制的预制场考虑采用50t龙门吊进行转运，并各自考虑其他运输设备。

4 结 论

通过以上工法比较，可得到以下结论:

1）节段预制、整孔预制工法作为桥梁绿色建设的代表工法，优点突出，在市政桥梁工程施工中值得推荐采用。

2）结合该线路特点、节点结构、预制场地、运输架设条件及工期可保证性等因素，节段预制较适合于本线路高架，因此推荐采用节段预制拼装工法作为标准梁的施工工法。

3）通过以上比选，对于线路低于7.0km的高架段，预制施工工法的节段预制具有一定优势，建议采用。

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