混凝土桥梁全预制装配施工技术

魏 英，扶庭阳

(安徽省路桥工程集团有限责任公司，安徽 合肥230031)

0 引言

桥梁的快速发展，不仅提高了交通运输能力，促进了社会和经济发展，也提高了出行的舒适性，为广大出行者带来极大便利。但桥梁施工中也存在占用场地时间长、安全隐患多，投入资源多、环境破坏大等问题，在现有科技水平下，全预制装配式桥梁可在一定程度上缓解这些问题。

1 全预制装配式桥梁

全预制桥梁是将桥梁的主要构件通过工厂化预制，运至现场后进行拼装，少量部位进行现浇的施工技术。主要将桥梁的桩基、墩柱、盖梁、主梁、护栏等在工厂进行整体预制或节段预制，桥梁的承台、桥面铺装等现场施工。实质上是将现场的顺序施工转化成工厂的并行施工，具有提高工程质量，节约工期、降低环境污染、提高劳动效率等优点[1]。

全预制装配式桥梁施工技术在国外很早就开展了研究，最早应用于战争中的抢险救灾，主要采用钢结构，近代普遍应用于交通行业。19世纪60年代，美国联邦公路局就制定了桥梁预制和施工的相关规定，2001年在美国国家公园的Linn Cove桥就采用了全预制装配式桥梁施工技术。在德国、日本等国家也开展了广泛研究。我国全预制装配式桥梁起步较晚，近年来主要应用于上海的部分市政高架桥梁和少量水上作业的大桥，如上海的北虹路立交工程、上海嘉闵北Ⅱ段新建公路、吉林恒山东路跨线大桥工程等[2]。

本文主要研究全预制桥梁施工技术在公路改扩建工程中的应用，结合该技术在京台高速公路安徽省方兴大道至马堰段改扩建工程中的中派河大桥上应用和最新研究成果进行阐述。

2 构件预制

预制构件可分为下部结构和上部结构构件，下部结构预制构件主要有桩基础和墩柱。桩基础依据本地区地质条件选择C60的HPC管桩，管桩采用离心法成型，严格把控原材料质量，通过4个环节离心成型后，采用两阶段养护，前期常压中温养护，达到一定强度后转为蒸压高温养护。墩柱采用C70空心薄壁高强墩，整体预制，高4.0～14.5 m，墩柱下部设置构造凹槽，上部预留连接钢筋。下部构件预制完成后进行质量检测，检测合格后方可运至施工现场。

上部结构预制构件主要有箱梁和护栏，箱梁可采用钢箱梁和混凝土预制箱梁等，依据工程要求和经济效益选择，中派河桥采用高性能混凝土小箱梁，采用窄梁、免焊接等新技术。

3 现场施工

构件运至现场后进行安装施工。管桩可采用中掘法、静压法、锤击法等施工，管桩接长连接可通过预埋件焊接。管桩施工完成后进行承台和定位墩的施工，承台连接管桩基础和墩柱，在全预制装配式桥梁中至关重要。墩柱可依据工程情况，采用整体预制和分节段预制，安装完成后，安装盖梁，盖梁与墩柱的连接及节段墩柱之间的连接也是该技术的核心部分。上部结构的预制箱梁、护栏等按常规工艺进行安装，桥面铺装、防水等现场施工。

4 关键技术

桥梁全预制装配式施工的关键技术主要在于节点连接，如承台与基础、承台与墩柱、节段墩柱及墩柱与盖梁之间的连接。

4.1 承台与管桩的连接

承台与管桩采用铰接方式连接，灌注填芯法，填芯高度10 m，外露锚固钢筋1.2 m，填芯混凝土浇筑前在基础表面浇筑一定厚度混凝土，用以确保填筑混凝土中钢筋笼的定位准确性。

4.2 承台与墩柱连接

承台与墩柱采用定位墩连接，一般施工方法是将定位墩与承台分开施工，通过承台的预留钢筋加强与定位墩连接，该方法在定位墩施工时模板安装困难，并且模板难以固定，很难保证定位墩的浇筑质量。本技术采用承台与定位墩一体化施工和预留定位孔的方式，通过自行设计的模板完成承台与定位墩的一次性浇筑。模板外方内圆，由2部分组成，外部方形结构，在中心放置1个圆形模板，上部通过2根横梁固定在外部方形模板上，实现了承台和定位墩浇筑位置准确，安拆方便。模板安装如图1所示。

图1 承台模板安装

墩柱安装定位的准确性是一个施工难点，以往安装方式很难准确定位或需要花费很长时间定位。本项目墩柱通过定位墩上预留的深98cm的定位孔连接，如图2所示。墩柱采用整体预制，下部设有构造槽，在墩柱与定位孔之间绑扎钢筋浇筑混凝土，如图3所示。墩柱采用空心薄壁高强墩，减少结构自重，加强安装的便捷性，节约运输、施工成本。墩柱安装完成后如图4所示。

图2 定位孔的设置

图3 墩柱安装

图4 墩柱安装完成

4.3 墩柱与盖梁的连接方式

1)铰接缝连接，接触面涂抹结构胶，再通过预应力连接构件。

2)湿接缝连接，构件预留钢筋通过耦合器耦合，在灌注混凝土连接。

3)干接缝连接，通过预应力连接。

本技术采用承插式连接，墩柱顶部预留24根高90cm的钢筋，环形布置，盖梁预制时通过钢波纹管预留孔洞，安装时墩柱的预留钢筋插入盖梁预留孔洞，在底部铺1层环氧砂浆找平，预留孔洞中灌注微膨胀的自流平高强砂浆。该法较其他连接方法不需施加预应力，不需要耦合器，施工简便，并可避免短距离使用时的预应力损失。

墩柱与盖梁的承插式连接在国内外均有较深入研究，但在国内使用较少，LINJC等[3]研究表明承插连接的构件由于存在抗剪力键，其耗能能力与现浇结构相比并无明显区别；刘丰[4]也得到相同结论，试验结果显示，承插式和现浇式结构的破坏以弯曲破坏为主，无预应力筋的桥墩滞回环饱满；葛继平等[5]做了预应力连接和承插式连接的对比试验，试验结果表明，有预应力筋的可增大侧向刚度，但预应力筋屈服后，侧向位移将不可控，设置耗能钢筋可有效增加桥墩侧向刚度，延迟接缝张开。

5 标准化

全预制装配式桥梁施工技术越来越成熟，装配式技术是国家大力推广的新技术，也是解决是施工效率低、生态环境破坏严重等问题的有效途径。桥梁全预制施工技术的标准化设计、生产、施工意义深远，在设计层面，从源头出发，在满足结构安全的前提下，综合考虑抗震设计、构造设计、材料要求等方面，遵循构件标准化设计，形成一套具有一定适应性的设计程序；在生产方面，主要构件通用尺寸的设定，统一规格，形成一套通用的标准，在工厂进行高质量的预制生产；在施工角度，主要是采用标准化构件并能适用于不同的施工环境，规范施工机械，吊运安装规范化。

6 结语

目前，构建经济、环保、节能型社会理念深入各行各业，桥梁施工过程中产生大量建筑垃圾，破坏环境、长期占用场地、堵塞交通等诸多问题越来越不能为社会所接受。桥梁的全预制施工技术很大程度上解决了这些问题，在国内也有很多研究者深入研究，证明了这一技术的可行性，但实际应用较少，尤其是在公路改扩建工程中的应用极少。本文通过最新研究成果结合工程应用综合阐述，以期该技术得到更广泛的应用。