高速公路预制盖梁施工应用前景分析

高速公路预制盖梁施工应用前景分析

张彦涛  

中交二公局第六工程有限公司   陕西省西安市   710000

摘要：这几年我国的公路事业快速发展，桥梁建设数量飞速上涨，目前我国交通正处于大规模建设中，为了满足公路建设的快速发展需求，同时响应“绿色低碳型、生态环保型”的发展趋势，装配式桥梁技术应运而生。本文以荣乌高速公路新线ZT6标设计全装配式桥梁为例，详细介绍装配式桥梁中盖梁的施工技术。盖梁施工种类大致分为现浇盖梁和预制盖梁。荣乌高速新线ZT6标是雄安最大的装配式桥梁集群样板标段，其中预制盖梁数量602片。本文详细介绍预制盖梁的预制、运输、安装等过程，从而论述预制盖梁在工程施工过程中的优势与不足，进而提出改进措施，为后续预制盖梁施工提供借鉴依据。

关键词：预制、盖梁、装配式；

1 工程背景

我国在装配式桥梁方面起步较晚，20世纪60年代，我工艺首次尝试在桥梁施工中采用预制T梁、预制空心板及节段拼装箱梁技术。后续装配式桥梁因规模及经济问题，发展陷入迟滞状态，直至21世纪初期，我国基础建设进入井喷式发展，装配式桥梁也顺势进入发展黄金阶段。荣乌高速公路新线京台高速至京港澳高速段是雄安新区“四纵三横”高速公路网规划中三横一线的重要组成部分，路线采用双向八车道，设计速度120公里/小时，项目有装配式桥梁5座，装配式桥梁长度合计3686m，其中预制盖梁共计602片，预制盖梁具体参数为：长20.5m，宽1.7m，高1.0m，在预制场集中预制，台座共计43个，工期为150d。

2 装配式预制盖梁结构设计

采用PHC预应力管桩基础+现浇承台+预制管柱+预制盖梁+双T梁。预制管柱与预制盖梁的连接方式为灌浆波纹管连接，金属波纹管直径为65mm，锚固钢筋直径为22mm，锚固长度为68cm，难点在于每片盖梁需同时精准套入3根墩柱的60根钢筋，意味着预制管柱每根外露钢筋允许偏差不能大于21mm，容错率极低。

图1  装配式桥梁一般构造图

3 预制盖梁工艺流程

3.1 预制盖梁台座

预制盖梁台座采用C30混凝土台座，高度为30cm，面板采用6mm钢板，在每个台座按照金属波纹管图纸间距，布置预留定位卡具，与定位胎具相结合，提高预埋孔准确性。

3.2 钢筋的制作与安装

钢筋配料应按设计长度及规范进行下料，钢筋弯曲采用数控钢筋弯曲机，对每种型号钢筋进行量测，确保钢筋半成品精度要求。盖梁骨架片采用机器人焊接，每台机器人配备两个焊枪，每小时可焊4片盖梁钢筋骨架，一片盖梁骨架钢筋需3.5小时焊接，加快了钢筋骨架加工工效，减少了人工强度。

预制盖梁钢筋制作采用钢筋骨架胎具绑扎，绑扎成型后整体吊装入模，提高工作效率，节省台座占用时间，钢筋骨架片绑扎时，调整个别骨架片位置，确保波纹管定位胎具安装准确，预制管柱与预制盖梁的波纹管定位胎具相匹配，达到3根墩柱的60根钢筋与预制盖梁预留孔吻合。

图2 波纹管定位卡具图3预制盖梁钢筋骨架胎具绑扎

3.3 模板安装

（1）盖梁模板制作全部采用钢板加工，采用侧模包底模，外模采用整体式定型组合钢模板。模板应具有足够的强度、刚度的特点，以保证在砼浇筑等情况下不变形。模板表面应平整、光洁，焊缝应打磨抛光。钢模面板应采用厚度不得小于6mm的复合不锈钢板，模板拼装的正误差不得大于5mm。

（2）预制盖梁钢筋验收合格后，进行盖梁模板安装，外侧模板进行试拼后，组成2整块，方便模板装拆，提高了安装模板工效。比传统现浇盖梁安装外侧模板工效提高1倍以上。

3.4 混凝土浇筑

在钢筋、模板、混凝土保护层厚度、预留金属波纹管、垫石预埋筋等附属设施的预埋件全部检查合格后，方可浇筑混凝土。预制盖梁砼等级为C50，混凝土采用项目部自建拌合站提供，保证混凝土质量。混凝土浇筑一次性完成，振捣过程中避免振捣棒直接碰撞模板、钢筋、波纹管及其他预埋件，因预制盖梁采用的是工厂化、流水线式生产，外观质量优于现浇盖梁，相对较好。

3.5 拆模养生

当混凝土抗压强度达到2.5Mpa，方可拆除外模，拆除模板时，应确保预制盖梁混凝土表面及棱角不受损，拆除完模板后进行覆盖养生，预制盖梁养护采用自动喷淋养护系统，传统的现浇盖梁洒水养护多是由人工进行，受操作者的质量意识和现场养护用水资源等条件影响，时常出现漏养现象。采用场站式自动喷淋养护系统，预制盖梁实体强度能有效保证，一般5天可以达到40MPa，具备提梁条件。

3.6 预制盖梁运输及安装

因预制盖梁体积大、重量大，标准盖梁质量约为96T的特点，运输车辆采用重型平板运输车，并计算轴重，选择合适的平板轴数组合（大件运输专用运输车），预制盖梁运输过程使用固定底座进行固定支撑，预制盖梁吊点位置采用钢制护角及软垫对盖梁进行保护，吊装时两点起吊，缓慢提升，提升脱离台座20cm暂停吊装，待盖梁稳定后再缓慢提升至运输车上，盖梁支点选择在0.21L处，平板运输车尺寸：22.5米×3米×1米。经过计算，预制盖梁安装采用2台130t履带吊进行安装，两台履带吊站位在靠近运梁通道的墩柱两侧，两车同时缓慢转动主臂与履带呈45°，因场地狭小就位时履带吊转向45°履带吊后配重与墩柱能保持1.5米左右距离，不会发生磕碰。使盖梁向梁墩中心归位、直到盖梁中心与墩位中心重合，速度应控制在1m/min以下，距离支座面仅0.3m时停止下降，等待梁体静止，再根据测量控制线，缓慢调整起重机扒杆方向和角度，使盖梁准确定位。 为了快速准确的将墩柱60根锚固钢筋同时伸入盖梁波纹管中，使用直径28mm的导向管，从盖梁顶往下穿导向管的方法，使盖梁快速、精准对位。盖梁就位后，须调整盖梁的轴线位置、垂直度进行校核，所有数据达标后，由灌浆机依次往金属波纹管内压入高强度灌浆料，把墩柱和盖梁锚固在一起，整个安装过程一般为2-3h。

3 整体式预制盖梁优势及问题分析

3.1预制盖梁的优势：随着近几年国家倡导绿色施工，减小对环境及施工现场的污染，预制的优点充分的得到了发挥。预制盖梁在预制梁场进行流水线式生产，有效的控制了对环境的污染，现场只需将预制盖梁与墩柱进行拼装连接，基本杜绝现在因混凝土浇筑导致的环境脏乱差。流水式规模化生产预制盖梁也可达到低碳、环保、节能的绿色施工要求。

预制盖梁因在固定地点（预制梁场）由固定人员进行标准化流水作业，生产环节易把控，从而提高预制盖梁的质量。且可在短时间内形成产业化、规模化，大大提高了制盖梁的生产速率，且可按照工期节点要求准确达到生产需求，预制盖梁从钢筋绑扎到架设完成，工效大概为6d，设工架效每片盖梁大约为4h（外加吊装、运输时间），工效高，台座周转速度快。生产所需时间固定易控制。从而有效缩短工期。

3.2预制盖梁存在的问题：

①生产环节：因为预制管柱与预制盖梁采用灌浆波纹管连接，波纹管直径65mm，锚固钢筋直径22mm，锚固长度68cm，每片盖梁需同时精准套入3根墩柱的60根钢筋，因此容错率极低。解决方案是在盖梁预制方面通过自制胎、卡具，解决与预制管柱钢筋同心难题，同时也确保了锚固筋的位置不会超出偏差范围；在预制盖梁台座处铺设免凿毛垫，解决预制盖梁与预制管柱结合有效连接问题；

  ②运输环节：本项目预制盖梁规格为：长20.5m，宽1.7m，高1.0m，体积大，质量大运输难度较高。应选择合适的重型运输车辆，装车时为确保受力均匀，且不会对梁体产生破坏，应在梁体底部铺设枕木，盖梁前后用钢丝绳或尼龙吊带进行绑扎固定，防止运输过程中产生移位。运输路途中应在车辆上悬挂示宽灯，警示绳。预制盖梁进入架设场地前确保场地道路平整度和压实度符合要求。

②安装环节：由于装配式桥梁跨径只有12m，操作空间受限，盖梁自重96吨，长度20.5m，因施工便道与盖梁安装方向垂直，盖梁顺桥向运至现场后需要旋转90度，因此对安装设备要求较高。在综合考量预制盖梁的安装的安全性、经济性综等问题后，选用2台130T履带吊进行盖梁安装工作。两台吊车经过现场专人指挥同步起吊，待预制盖梁高度高于管柱顶后，调节吊机扒杆，使预制盖梁底套筒通过导向管对准管柱顶部预留钢筋，缓慢同步下落就位。此方案有效的解决空间小，安装工效低的问题；通过定制预制盖梁调整工装（包括四角抱箍、千斤顶、导向管等），配合在盖梁侧面、正面布置的测量反射贴，精确调整盖梁轴线偏位、垂直度。

5 预制盖梁的效益分析

相对于传统现浇盖梁及分段预制预应力盖梁，骨架式预制盖梁具有节约工期、降低造价、提高质量等优势，下面从3大方面进行分析。

5.1 工期效益

预制盖梁可根据工期情况提前预制，达到平行施工条件，且传统现浇盖梁从抱箍安装开始至拆除底膜养护完成，一般工期为10d，而预制盖梁钢筋骨架采用胎架绑扎，整体吊装，缩短了台座占用时间，从钢筋骨架吊装到混凝土浇筑，可当天完成，5天后可达到吊装条件，至完成梁板架设一般工期为7d。

5.2 经济效益

预制盖梁经济效益的体现，影响因素很多，其中预制盖梁规模、工期是关键因素。如工期越紧、工程量越大的项目，预制盖梁的经济效益越大，以荣乌6标为例，预制盖梁共计602片，工期共计150d，具体成本对比如7下：

表1现浇盖梁与预制盖梁经济效益对比表

6.3 质量效益

工厂化生产预制，相比传统现浇盖梁，有效提高混凝土外观质量，混凝土覆盖养生能有效保证，实体达到内实外美，同时预制盖梁不受气候限制，也可提前量产，加快施工进度。

7 发展前景及总结

随着社会发展，桥梁施工也迈向工业化、信息化、绿色化。近几年，随着国家政策的引导，预制盖梁因在节约能耗、减少污染方面有着无可替代的优势，也得到了部分应用。预制盖梁通过互联网技术及BIM等技术与工程结合逐渐趋于信息化、标准化和模块化，从而提高预制盖梁的精准度，更好的把控好预制盖梁的质量问题。对于相对较大的工程项目而言，预制盖梁大规模推广能有效降低施工成本。目前，虽然装配式盖梁在桥梁建设中得到了部分应用，但占比不高且比较杂乱。随着时间发展，装配式是桥梁发展的大势所趋。但其中技术的突破和积累、配套流程的完善、工艺及管理措施的优化是促进装配式桥梁发展的关键。通过这些问题的积累深入研究，我们有理由相信装配式桥梁在今后的工程中，得到大规模推广应用。

参考文献：

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