装配式下部桥梁结构施工技术与应用

龙 龙

(辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 110166)

0 引言

工厂化、装配化是我国基础设施建设发展的重点方向。随工程进程不断加快，居民对环保意识不断加强，对交通建设也提出了更高的要求，桥梁的施工环境越来越受到政府和人民的重视，桥梁建设工期、施工噪声污染等逐渐在桥梁设计时必须放在首要考虑位置。预制装配式技术具有构件生产标准、现场安装快速便捷、施工节能环保优势，它可以减少对大气环境和交通道路的影响，提升品质和安全质量、文明施工水平，是我国桥梁行业的发展趋势。近年来，桥梁下部结构装配化也在不断研发、应用，全桥装配化建造是一种创新，具有重要的实际意义。

1 装配式下部桥梁结构在城市道路建设中的应用特点

在当前国内桥梁建设中，大多数还是采用传统的钢筋绑扎、混凝土浇注等建筑形式，这种建筑形式存在施工效率低、周期长、妨碍交通、环境污染大等诸多问题。装配化建设有效解决了上述问题，已在城市桥梁建设中得以应用，如沈阳市中央大街跨浑河桥是沈阳首个采用装配式下部结构桥梁工程，桥梁全长2450m，装配式预制盖梁24个，装配式预制墩柱48个。沈康四期高速公路开展全预制装配式桥梁试点工程，项目通过学习《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》文件及根据住建部“十三五”总体规划要求，加快产业产品升级换代，督促建筑工程的发展，大力宣传装配式下部桥梁结构的应用，通过装配式建筑工业化制造、装配化施工、实现减少建筑垃圾节能减排目标。相比于传统的桥梁建造，装配式桥梁建设的应用特点主要表现在以下几个方面：

(1)施工工期短且易于控制

由于装配式桥梁的部件是在加工厂预先订制好的，因此这大大缩短了施工建设的工作时间，尤其对于交通要道的城市道路桥梁建设来说，例如，厦门BRT高架桥坐落在交通极度繁忙的厦禾路和莲前路上，工期的缩短不仅改善了交通环境，还避免给居民带去不良的环境影响。除此之外，工程部门可以根据可控的工期科学规划时间，提升工程效率[1]。

(2)减轻对环境的影响程度

随着人们对居住生活质量重视程度的不断加强，装配式桥梁的建设迎合大众的需求，在施工现场只需完成各个构件的吊装和拼接，产生的噪声小并且几乎不会产生建筑垃圾，大大减轻了对环境的影响程度，响应我国保护环境、节能环保的可持续发展性理念。

(3)桥梁建设质量有所保障

桥梁的各个构件在工厂进行加工建造的过程中，专业技术人员会严格把关，对每一个部件进行多次的检验试用，保证没有任何问题之后再投入正式使用，所以各个构件的耐用性良好，桥梁的建设质量有所保障。

2 装配式下部桥梁结构拼装过程中的关键技术问题

装配式下部桥梁结构包括墩柱、承台和盖梁，其预制拼装工艺主要有预留钢筋在承台的埋设、拼接面注浆、各部件的吊装等。在装配式下部桥梁结构的拼装过程中主要有以下关键技术问题需要多加注意：

(1)埋设预留钢筋的位置和深度如果不准确，承台的方向发生偏差，就会导致墩柱和盖梁之间的对接有缝隙或者不成功，影响桥梁底座的平稳度。

(2)在进行拼接面的注浆时，拼装面坐浆的多少、薄厚或者密度达不到桥梁下部结构建设的具体要求，将会对墩柱和盖梁的拼接质量产生严重的影响，减低桥梁下部结构建设的质量。

(3)墩柱的吊装过程中角度和方向往往会因为操作人员的失误或者方向等外部因素发生偏移或者翻转，这样的吊装质量会导致桥梁下部铺设混凝土的破坏，除此之外，盖梁吊点的受力不均匀同样会造成这样的后果。

(4)压浆的过程中也可能因为环境温度和灌浆材料本身质量的问题导致桥梁下部建设质量不符合原先的工艺设计要求[2]。

由以上关于装配式下部桥梁结构拼装过程中的几点关键技术问题来看，提升关键技术的质量控制是工程部门当前最应该解决的重要问题。

3 提高装配式下部桥梁结构质量的现实性对策

3.1 选择性能稳定的连接装置

为解决节点的连接强度不稳定问题，国内外已开发研究灌浆套筒连接装置成品，工厂化生产，性能较为稳定。下部拼装宜采用技术已成熟的正品连接装置。

3.2 引进高精度钢筋加工和绑扎设备

为解决预留钢筋埋设位置和尺寸不准确的问题，引进并采用高精度智能钢筋加工设备，将墩柱和盖梁拼装过程中的误差定位在可控范围内。采用高精度加工设备加工的钢筋在专业的钢筋绑扎设备上进行操作处理，高精度钢筋绑扎设备的作用是准确定位主筋位置，提高各个构件拼接的准确度，进而提高工程效率。

3.3 严格控制拼接面注浆和灌浆浆液的质量

在严格控制拼接和吊装的两个装配环节施工质量的基础上，拼接面注浆和灌浆浆液需满足《钢筋连接用套筒灌浆料》性能要求，减小温度、湿度对灌浆料性能影响，灌浆料宜采用高标号补偿收缩混凝土。施工时注意灌浆料搅拌均匀，同时采取下口进浆上口出浆循环灌浆技术，保证套管内浆液充实。

图1 钢筋灌浆套筒连接图

图2 套筒灌浆图

3.4 保证压力灌浆全过程高质量进行

作为装配式下部桥梁结构建造中的一个隐形工作环节，必须保证压力灌浆全过程高质量运行，具体可以表现在以下几个方面：

(1)注重对装配部件表面的清洁工作，例如在加工过程中产生的切屑，安装高密度灌浆橡胶材质的密封垫，为避免出现管道阻塞的紧急情况发生，在出口处设置清洁管。

(2)在钢制锚的中间留出一定宽度的间隙，确保管道充满泥浆，提高坚固度。

(3)沿水平方向安装带帽梁的灌浆管，不提供灌浆支管。

(4)灌浆工作的完成一定要注意把控时间，保证浆液的质量。

(5)工作人员要详细记录压力灌浆全过程中提取出来的数据，确保在以后施工出现的紧急情况下项目数据的完整性，为以后建筑调整提供参考数据。

3.5 研发并运用新型建筑材料

普通的混凝土和纤维聚合物在桥梁的建造过程中存在很多的问题，因此，研发新型建筑材料并将其应用到现在的装配式下部桥梁结构中显得尤为重要。通过相关调查和查阅大量的文献资料得知，超高性能混凝土(UHPC)和纤维增强聚合物材料(FRP)等新材料，可以在很大程度上提升拉伸能力和使用的耐久性。其中超高性能混凝土(UHPC)现在被称为耐用性最好的建筑材料，它的力学性能在一定程度上和钢结构没什么差别，同时超高性能混凝土(UHPC)具有优良的耐磨和抗爆性能，超高性能混凝土(UHPC)已经在桥梁建造工程中运用，例如，大跨径的人行天桥、公路铁路桥梁等。

3.6 创新施工工艺

桥梁的建设应当随着建筑地区和周围环境的不同而采用因地制宜的施工工艺，在进行桥梁的建设之前，首先要对建造环境和建造过程中可能出现的重点、难点问题分析，提出施工工艺的技术创新优化。比如墩柱的吊装过程中角度和方向往往会因为操作人员的失误或者方向等外部因素发生偏移或者翻转，若是采用传统的绳索牵引或者是人工测量，往往很难达到规定的标准和要求。现阶段很多地区的桥梁建造都会引进比较热门的无人机技术，通过无人机辅助装配式桥梁的吊装和拼接，既保证施工人员的安全，也极大地提高了工作效率[3]。

4 结束语

综上所述，随着交通运输压力增大，交通运输正在不断创新发展，为有效减轻施工现场对城市居民居住环境和周围交通运输产生的不良影响，需要将施工工期缩短且控制在一定范围内，最重要的是便捷施工、绿色施工、文明施工已是城市道路建设的大势所趋，在这样一个背景下，广泛应用装配式下部桥梁结构变得尤为重要。注重下部结构预制拼装设计与施工中的关键技术要点，也是为保证桥梁下部结构建设打下坚固基础做准备。通过列举引进高精度钢筋加工和绑扎设备、严格控制拼接面注浆和灌浆浆液的质量、保证压力灌浆全过程高质量进行、研发并运用新型建筑材料以及创新施工工艺等提高装配式下部桥梁结构质量的现实性对策，希望给相关人士提供一些参考性建议，从而减少结构施工过程中的风险，促进预制装配式桥梁在我国的全方面应用。