裝配式橋梁施工技術在段新建公路工程中的應用資料

交融天下建者無疆裝配式橋梁施工技術在S26公路入城段新建工程4標中的應用主要內(nèi)容裝配式橋梁施工技術在S26公路入城段新建工程中的應用241概述裝配式橋梁施工關鍵技術取得的效益3主要成果及創(chuàng)新點

隨著我國高速公路網(wǎng)的規(guī)劃建設以及城市化進程的加速，跨海（江）大橋、城市高架橋、立交橋及輕軌交通建設數(shù)量日益增多，但施工行業(yè)總體水平仍然處于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，高尖端、高科技含量相對不足，機械化程度仍有較大提升空間，操作人員還主要以農(nóng)民工為主體，產(chǎn)業(yè)工人不足，社會上對進度、安全文明施工及工程質(zhì)量的要求逐年提高。1.概述傳統(tǒng)支架施工方式現(xiàn)場作業(yè)人員集中、易發(fā)生坍塌事故橋梁傳統(tǒng)建造模式對城市既有交通影響較大裝配式橋梁發(fā)展背景1.11.概述裝配式橋梁施工的優(yōu)點裝配式橋梁施工優(yōu)點快速化施工工人產(chǎn)業(yè)化，提高工程質(zhì)量降低安全風險綠色環(huán)保降低對交通影響1.概述國內(nèi)外裝配式橋梁研究應用與現(xiàn)狀

橋梁預制安裝技術最早起源于法國。E.弗萊西奈在1945~1948年期間首先對預應力混凝土橋進行了預制拼裝施工。在過去的幾十年間，利用預制安裝工藝來縮短橋梁建造時間的方法在歐美各國已逐漸受到重視。比較著名的有佛羅里達州的JohnT.CollisionBridge、德州的183號公路

等。2010年臺灣臺中生活圈2號線東段、臺中生活圈4號線北段及大里聯(lián)絡道工程其中幾段采用預制節(jié)段橋墩吊裝工藝。

新澳凼大橋是連接澳門與凼仔島的跨海公路大橋，其主橋橋墩采用多層橫截面為工字型的鋼筋混凝土預制塊體為墩身主體，采用裝配的方式，對穿過墩身及墩頂橫梁的高強預應力鋼筋進行張拉錨固，將墩身與樁基承臺連成一體。中國大陸的預制拼裝橋墩起步相對較晚，北京積水潭橋試驗工程、東海大橋、杭州灣大橋、上海長江大橋等采用了濕接縫連接的節(jié)段拼裝實體橋墩。近幾年來，隨著國家政策導向，預制拼裝技術開始推廣開來。比如，上海的S6滬翔高速公路、嘉閔高架北二期、國定路下匝道、S7公路（S20-月羅公路）、S3公路先期實施段、S26等其中全部或部分采用了全預制拼裝技術。

上海S26公路入城段新建工程，全長7.08km，途經(jīng)青浦區(qū)華新鎮(zhèn)、徐涇鎮(zhèn)和閔行區(qū)華漕鎮(zhèn)，該工程既是連接S26公路與北翟路高架兩條快速道的紐帶，又為滬蘇之間增加一條與中心城溝通的快速通道，作為連接虹橋商務區(qū)和國家會展中心的北部快速通道，同時也是上海國際進口博覽會的重要配套工程，該工程建設標準高、建設工期短，根據(jù)工程建設目標及設計方案要求，工程采用裝配式橋梁施工工藝。1.概述S26公路入城段新建工程總體布置圖項目背景1.2

S26主線高架橋面凈寬25m，采用雙向六車道高速公路標準建設，設計使用年限為100年，高架主線設計行車速度為100km/h，匝道設計行車速度為60km/h，橋梁設計荷載為公路—Ⅰ級。本項目全面應用裝配式橋梁施工技術，立柱、蓋梁、小箱梁、鋼箱梁和防撞墻均采用預制裝配式施工工藝，承臺以上部分預制裝預配率達70%，是上海首條預制裝配率超70%的高架快速道路。1.概述S26公路入城段標準路段效果圖項目概況1.31.概述特點一：施工環(huán)境復雜，文明施工要求高。本工程是在既有主干道上施工高架橋及改擴建地面道路，既有交通不能斷交，施工環(huán)境復雜，地下管線眾多，各種安全隱患多，施工難度大。位于城市核心區(qū)，沿線兩側(cè)分部大量別墅區(qū)、居民區(qū)以及國際醫(yī)療區(qū)和商務區(qū)，環(huán)境敏感性高，文明施工管理要求高。特點二：建設標準高，施工質(zhì)量要求高。本工程是上海市首個預制裝配率超過70％的高架項目，并且為首批品質(zhì)工程示范項目，建設標準高、過程管理精細化、標準化程度高。首次大規(guī)模試點大體積立柱及蓋梁裝配式施工工藝，該工藝目前在國內(nèi)使用較少，由此帶來的技術風險和難度大。特點三：項目工期十分緊張。根據(jù)城投業(yè)主要求，本工程需于2018年9月底建成通車。作為連接虹橋商務區(qū)和國家會展中心的北部快速通道，同時也是上海國際進口博覽會的重要配套工程，為保證進口博覽會順利召開，業(yè)主對項目施工進度提出了更為嚴格的要求，因此工期十分緊張。特點四：交叉施工，施工場地狹小。本工程與諸光路地下通道工程同時進行，施工區(qū)域交叉，地道上方荷載要求嚴格，可用于高架施工的場地被嚴重壓縮，施工場地狹小，跨地道上方3跨連續(xù)鋼箱梁施工難度大，施工作業(yè)面難以展開。工程特點與難點1.41.概述上海S26公路入城段新建工程，該工程建設標準高、建設工期短。基于工程的特點及難點，如何減少工程施工對周邊環(huán)境和居民造成的不利影響，又滿足嚴格的安全質(zhì)量和文明施工管理要求，就需要應用到即綠色又快速有效的裝配式橋梁施工技術，以確保工程目標的實現(xiàn)，給類似工程提供技術積累和經(jīng)驗借鑒。1.4研究的目的及意義裝配式橋梁施工工藝安全質(zhì)量文明施工進度工期傳統(tǒng)橋梁施工工藝安全質(zhì)量文明施工進度工期1.概況1.4主要研究內(nèi)容及技術路線4裝配式橋梁施工-柔性吊點技術研究5裝配式橋梁施工-邊梁防傾覆工藝研究1裝配式橋梁施工-預制標準化施工工藝研究2裝配式橋梁施工-鋼筋定位模具技術研究3裝配式橋梁施工-鋼筋灌漿套筒連接及壓漿工藝研究1.概況技術路線S26裝配式橋梁施工技術研究成果組織專業(yè)行業(yè)調(diào)研與科研單位及專業(yè)廠家合作理論論證與現(xiàn)場典型試驗相結(jié)合

本工程建立標準化生產(chǎn)預制構件廠，根據(jù)標準化工業(yè)制造流水線管理模式，建立制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），把各類產(chǎn)品劃分為鋼筋半成品制作、鋼筋籠制作及構件預制等三個生產(chǎn)階段，對主要工藝和質(zhì)檢節(jié)點采用數(shù)字化監(jiān)管，實現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.1裝配式橋梁施工-預制標準化施工工藝構件數(shù)字化制造執(zhí)行系統(tǒng)

構件加工廠借鑒互聯(lián)網(wǎng)電商思維，建立協(xié)同生產(chǎn)管理平臺（CPM），采用線上交易模式，把施工現(xiàn)場需要的鋼筋套件、立柱、蓋梁、箱梁等產(chǎn)品，通過訂單式管理，在產(chǎn)品基本信息、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)狀態(tài)及產(chǎn)品交付等環(huán)節(jié)實現(xiàn)數(shù)字化協(xié)同。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.1裝配式橋梁施工-預制標準化施工工藝構件數(shù)字化協(xié)同生產(chǎn)管理系統(tǒng)

標準化預制構件廠面積為19497m2，聯(lián)合加工中心的布局，按照設備配置齊全狀態(tài)下進行布局，形成鋼筋加工區(qū)（5601m2），鋼筋籠綁扎區(qū)（2643m2），立柱、蓋梁、箱梁預制區(qū)（共11253m2）。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.1裝配式橋梁施工-預制標準化施工工藝S26預制構件聯(lián)合加工中心2.裝配式橋梁施工關鍵技術鋼筋原材堆放區(qū)拌合樓環(huán)保型料倉預制構件生產(chǎn)場地鋼筋籠加工車間數(shù)控設備鋼筋彎曲中心2.裝配式橋梁施工關鍵技術預制蓋梁加工區(qū)預制立柱加工區(qū)

每個出廠構件均植入高科技監(jiān)測和數(shù)據(jù)嵌入芯片，每個構件原材及成品都有自己的二維碼身份證，通過預制構件的預埋芯片和二維碼，將工程產(chǎn)品建造各階段信息串聯(lián)匯總，實現(xiàn)產(chǎn)品信息可追溯。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.1裝配式橋梁施工-預制標準化施工工藝鋼筋原材標簽蓋梁構件成品標簽構件內(nèi)置RFID芯片鋼筋加工標簽

預制構件生產(chǎn)實現(xiàn)流水化，鋼筋加工、模板安裝、澆筑養(yǎng)護成型、構件轉(zhuǎn)場、裝車出廠。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.1裝配式橋梁施工-預制標準化施工工藝高精度鋼筋定位胎架鋼筋籠轉(zhuǎn)場鋼筋籠加工2.裝配式橋梁施工關鍵技術鋼筋籠轉(zhuǎn)場鋼筋籠加工鋼筋籠入模翻轉(zhuǎn)樹立轉(zhuǎn)場至澆筑區(qū)混凝土澆筑模板拆除成品養(yǎng)護

本工程大體積立柱整體安裝精度要求高，為了提高立柱安裝精度，通過與國內(nèi)知名模具廠商共同開展技術研究，設計形成標準化立柱預埋鋼筋定位模具。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.2裝配式橋梁施工-鋼筋定位模具技術雙立柱鋼筋定位模具結(jié)構圖

施工現(xiàn)場使用的定位模具與預制加工廠立柱加工使用同一單元模具，保證了生產(chǎn)與施工安裝時的對接精度。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.2裝配式橋梁施工-鋼筋定位模具技術定位模具安裝定位模具拆除后

2.3.1裝配式橋梁構件連接方式2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.3裝配式橋梁施工-鋼筋灌漿套筒連接及壓漿工藝

2.3.2鋼筋灌漿套筒連接工藝

本項目研究采用鋼筋灌漿套筒連接工藝，鋼筋套筒灌漿連接是裝配式橋梁施工技術的一項重要技術，在保證結(jié)構安全、連接質(zhì)量及抗震要求的同時，滿足項目快速高效率建設施工的目標。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.3裝配式橋梁施工-鋼筋灌漿套筒連接及壓漿工藝預制蓋梁與立柱連接結(jié)構圖

灌漿連接套筒采用高強球墨鑄鐵制作，整體灌漿連接型套筒一端為預制安裝端，另一端為現(xiàn)場拼裝端，套筒下端設置壓漿口，套筒上端設置出漿口。注漿套筒止?jié){采用橡膠塞進行封堵，防止混凝土澆筑過程中，水泥砂漿流入。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.3裝配式橋梁施工-鋼筋灌漿套筒連接及壓漿工藝灌漿套筒結(jié)構分解

灌漿套筒止?jié){塞安裝灌漿套筒止?jié){塞

針對灌漿套筒連接工藝，對灌漿套筒連接構造開展試組件的擬靜力循環(huán)反復加載試驗，驗證其預制拼裝墩柱的抗震性能。試驗表明與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩破壞現(xiàn)象比較，灌漿套筒連接的預制拼裝橋墩立柱破壞現(xiàn)象與之基本相近。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.3裝配式橋梁施工-鋼筋灌漿套筒連接及壓漿工藝加載試驗

通過試驗確定了預制拼裝構造連接的幾個關鍵參數(shù)①、拼接縫要求立柱與承臺、立柱與蓋梁等構件拼接縫間設置高強砂漿墊層。施工中需通過墊層厚度調(diào)整立柱高度和平整度等的要求，同時考慮到預制立柱受力要求，砂漿墊層厚度不宜過大。預制拼裝橋墩中立柱與承臺或立柱與蓋梁之間的拼裝接縫砂漿墊層厚度宜為10mm～30mm。不同類型構件拼接縫間的砂漿墊層，應采用高強無收縮砂漿，28d抗壓強度應不小于60MPa且高出被連接構件強度等級的一個等級(7MPa)，28d豎向膨脹率應控制在0.02％～0.10％。②、錨固長度要求灌漿連接套筒預制安裝端及現(xiàn)場拼裝端鋼筋伸入長度均不應小于10d（被連接縱筋直徑）。常規(guī)設計鋼筋最小錨固長度:20d-25d。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.3裝配式橋梁施工-鋼筋灌漿套筒連接及壓漿工藝

構件（以立柱安裝為例）現(xiàn)場安裝環(huán)節(jié)，鋼筋注漿套筒連接工藝，要求現(xiàn)場安裝前構件連接之間拼接縫設置砂漿墊層，墊層厚度20mm。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.3裝配式橋梁施工-鋼筋灌漿套筒連接及壓漿工藝施工準備承臺座漿面清理設置座漿擋板潤濕拼接面座漿料攪拌座漿料澆筑安裝立柱

承臺座漿表面清理：施工前先清理將與砂漿接觸的混凝土界面，將其表面浮塵、油污、松動顆粒等清理干凈，并用水充分潤濕，但不得存在積水；承臺預埋鋼筋在施工過程中，采用PVC管等進行包裹保護，防止在施工過程中，對預埋鋼筋污染或損傷。搭設座漿擋板：座漿擋板采用鋼結(jié)構加工成型，外形尺寸根據(jù)不同規(guī)格型號的立柱加工而成，擋板的高度控制在20mm，確保座漿料的厚度達到設計要求。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.3裝配式橋梁施工-鋼筋灌漿套筒連接及壓漿工藝座漿擋板設置

座漿料攪拌：采用高速攪拌機進行攪拌，加水量為砂漿干粉質(zhì)量的12%，用水量稱量好拌合用水，精確至1g，建議攪拌時間為從投料完畢開始計為4分鐘(低速1分鐘，高速3分鐘)，攪拌時間應根據(jù)所用攪拌機實際情況調(diào)節(jié)。澆筑座漿料：將漿料倒入到澆筑桶中，人工澆筑到預先鋪設好的承臺頂面擋板內(nèi)，并采用人工刮平的工藝進行收平，確保座漿厚度達到設計要求的20mm厚度，拌合用水應為飲用水。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.3裝配式橋梁施工-鋼筋灌漿套筒連接及壓漿工藝座漿料澆筑

安裝立柱：在座漿料澆筑完成后馬上進行立柱的安裝工作，確保在30min內(nèi)完成吊裝就位工作，當座漿料的強度達到35MPa后，方可拆除預制構件的臨時支撐及進行灌漿料的施工。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.3裝配式橋梁施工-鋼筋灌漿套筒連接及壓漿工藝立柱安裝

2.3.3鋼筋灌漿套筒壓漿工藝壓漿施工工藝流程：施工準備→攪拌壓漿料→預制構件套筒內(nèi)壓漿→壓漿孔封閉→養(yǎng)護。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.3裝配式橋梁施工-鋼筋灌漿套筒連接及壓漿工藝預制蓋梁與立柱連接結(jié)構圖施工準備攪拌壓漿料預制構件套筒壓漿養(yǎng)護壓漿孔封閉

施工準備：灌漿施工的操作人員應經(jīng)專業(yè)培訓后上崗，對于首次施工，宜選擇有代表性的單元或部位進行試制作、試安裝、試灌漿。①座漿料達到24小時養(yǎng)護時間或者35Mpa強度；②高速攪拌機一臺（輸出轉(zhuǎn)速宜大于250r/min）；③計量設備一套；④壓漿設備一套；⑤準備好連接管、閥門及其它輔助工具若干；⑥冬期施工時，灌漿料應用溫水拌合，攪拌后的砂漿料溫度不應低于15℃，且應不高于35℃；⑦在每次構件安裝之前的24小時必須對座漿料取樣做試塊，在使用前將試塊進行試壓，達到規(guī)定的強度要求才能進行使用，不符合要求的不得使用，嚴禁使用超過保質(zhì)期的材料。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.3裝配式橋梁施工-鋼筋灌漿套筒連接及壓漿工藝預制蓋梁與立柱連接結(jié)構圖

攪拌壓漿料：設備選用2臺日本進口設備壓漿設備OKG-10ME-200V-30s2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.3裝配式橋梁施工-鋼筋灌漿套筒連接及壓漿工藝攪拌壓漿設備

壓漿料選擇：無收縮水泥灌漿料性能應符合現(xiàn)行行業(yè)標準《鋼筋套筒連接用灌漿料》JG/T408的有關規(guī)定，參數(shù)如下：2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.3裝配式橋梁施工-鋼筋灌漿套筒連接及壓漿工藝時間（齡期）抗壓強度（MPa）1d≥353d≥6028d≥100項目豎向膨脹率3h≥0.0224h與3h差值0.02~0.5項目工作性能要求流動度（mm）初始≥300

30min≥260泌水率（%）0灌漿料強度要求豎向膨脹率要求拌合物性能要求

預制構件套筒內(nèi)壓漿：①對豎向鋼筋套筒灌漿連接，灌漿作業(yè)應采用壓漿法從灌漿套筒下灌漿孔注入，當灌漿料拌合物從構件上灌漿孔或出漿孔流出后應及時封堵。②對于未密實飽滿的豎向連接灌漿套筒，當在灌漿料加水拌合30min內(nèi)時，應首選在灌漿孔補灌；當灌漿料拌合物已無法流動時，可從出漿孔補灌，并應采用手動設備結(jié)合細管壓力灌漿。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.3裝配式橋梁施工-鋼筋灌漿套筒連接及壓漿工藝立柱灌漿套筒壓漿

本項目裝配式立柱和蓋梁吊裝研究首創(chuàng)柔性吊點技術。柔性吊點傳力性能好、便拆卸、經(jīng)濟性高，該技術在吊裝材料上創(chuàng)新應用了鋼絞線作為吊點材料，首次在本項目中試點應用，取得了十分顯著的效果。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.4裝配式橋梁施工-柔性吊點技術研究

立柱柔性吊點：立柱吊裝吊點為雙點預制吊環(huán)，每處預埋10根φ15.2鋼絞線（吊環(huán)受力計算書附后），預埋2個吊點，吊點布置于柱頂，吊點間距1100mm。單個立柱最大尺寸為2.5m×2.5m×12.478m，立柱重2.5×2.5×12.478×24.3=1895.1kN，考慮施工器材，取G=1950kN。根據(jù)工程實際，立柱采用雙吊點，考慮2倍的安全系數(shù)，因此鋼絞線根數(shù)取10根，每個吊點布置5根。由《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》JTGD62-2004，鋼絞線必須滿足錨固長度50d要求，取800mm。吊點鋼絞線布置如下圖所示。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.4裝配式橋梁施工-柔性吊點技術研究不同斷面吊點布置

蓋梁柔性吊點：以尺寸7.35m×2.6m×2.6m的蓋梁為例，鋼絞線吊索采用單根繞環(huán)，即一根吊索兩端均錨固在蓋梁內(nèi)，吊裝蓋梁所需要的鋼絞線根數(shù)n=G/2Fpk=904/（2×193.9）=2.3根。根據(jù)工程實際，蓋梁采用四個吊點，考慮3.5倍的安全系數(shù)，因此蓋梁鋼絞線根數(shù)取8根，每個吊點布置2根。吊點距離蓋梁端部距離為0.25L（L為蓋梁長度）。吊點鋼絞線布置如下圖所示。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.4裝配式橋梁施工-柔性吊點技術研究蓋梁吊點布置

蓋梁局部承壓的分析：以尺寸7.35m×2.6m×2.6m蓋梁為例，蓋梁重G=782kN。蓋梁采用四個吊點，考慮3.5倍的安全系數(shù)，因此蓋梁鋼絞線根數(shù)取8根，每個吊點布置2根。根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTGD62-2004）局部承壓構件計算，蓋梁采用4個吊點滿足局部承壓的要求。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.4裝配式橋梁施工-柔性吊點技術研究蓋梁吊點局部分析

本項目上部結(jié)構采用箱梁與防撞護欄整體預制安裝工藝，相比箱梁預制防撞墻采用現(xiàn)澆法施工，該工藝極大的的提升了施工效率，保證了施工安全。由于邊梁帶預制防撞墻，邊梁在架設完成后，存在一定的偏心力，為防止邊梁傾覆，保證結(jié)構安全，本項目研究出一套邊梁防傾覆工藝。

（1）精軋螺紋鋼拉結(jié)工藝在箱梁兩端蓋梁上分別預埋兩根?30mm圓鋼，形狀如下圖。錨筋錨入混凝土20cm。使用精軋螺紋鋼使蓋梁預埋件及小箱梁預留拉孔連接。2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.5裝配式橋梁施工-邊梁防傾覆工藝研究精軋螺紋鋼拉結(jié)工藝示意圖

（2）錨固連接件設計預埋錨筋為?25mm圓鋼，拉桿采用?20mmPSB830精軋螺紋鋼，拉桿上部設置鋼墊板，拉桿下部通過連接件與10.7噸級卸扣與錨筋連接。①、預埋錨筋長度70cm，錨入蓋梁50cm。②、錨固鋼筋與連接件同樣使用?25mmU型圓鋼連接，U型圓鋼上口開絲，使用螺母固定，連接構造如右圖：2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.5裝配式橋梁施工-邊梁防傾覆工藝研究錨筋示意圖連接構造示意圖

③、連接件為200mm長8#槽鋼，頂部焊接10×60×180mm的鋼板，中部開圓孔3個，連接件的構造如下所示：2.裝配式橋梁施工關鍵技術2.5裝配式橋梁施工-邊梁防傾覆工藝研究連接件構造示意圖連接件構造實物圖3.主要成果及創(chuàng)新點為確保建設目標的實現(xiàn)，上海S26入城段新建工程施工過程中，項目部以工程實際為依托，圍繞解決高效率、高品質(zhì)、綠色環(huán)保完成橋梁工程施工為目標，以裝配式橋梁施工技術為突破口，進行了大量技術工藝創(chuàng)新，使得建設目標得以快速高效的實現(xiàn)。具體創(chuàng)新點如下：1.構件預制實現(xiàn)標準化和管理的信息化，創(chuàng)新的形成預制構件廠標準化工業(yè)制造流水線管理模式，建立制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），協(xié)同生產(chǎn)管理平臺（CPM）使得構件預制生產(chǎn)、交付質(zhì)量效率大幅度提高。2.針對本工程大體積立柱整體安裝精度要求高、安裝困