城市高架桥装配式施工方法研究

黎 芳，杜鹏广，吴 多，刘福明

（1.江西省宏发路桥建筑工程有限公司，江西 南昌 330029；2.南昌工程学院土木与建筑工程学院，江西 南昌 330099）

随着城市化进程的加快，传统的平面道路交通已经远远不能满足日益增加的城市道路交通负荷，交通问题已成为制约城市扩展、发展的重要因素之一[1]。在此背景下，快速路、城市环道高架等立体交通形式在各大城市的发展中的地位越来越重要[2-3]。

作为城市立体交通系统中的重要组成部分，高架桥因其施工速度快、承载能力高，成桥后可连续行驶、无纵横干扰等优点被广泛应用于我国现代化城市建设中，为提升城市形象、增强城市交通能力做出了重大贡献[4-5]。但目前，受限于行业水平，城市高架桥在施工期、运营期的安全性能、成本控制、现场管理等方面还存在一定的不足，各类安全、质量事故时有发生，给人们的生命和财产安全造成了较大的损失[6-8]。对此，文章以城市高架桥为研究对象，以提高其安全性能为研究目的，对其进行进一步研究，具有较强的现实意义和较好的经济前景。

1 城市高架桥发展现状

1.1 结构形式

为适应现代化城市的复杂交通状况，通常，城市高架桥的表现形式主要有匝道口分叉式立交、小半径曲线桥和异性变宽桥等桥型。城市高架桥在外观形式上线型的多变性，除满足繁重的交通需求外，还承担着城市的美学功能。从受力方面进行说明，高架桥结构复杂，既要承担常规的弯矩、剪力和偏压荷载，又要承受较大的扭矩和翘曲应力的作用。为了适应复杂的力学性能，城市高架桥的桥型主要以简支T梁、预应力连续箱梁和组合梁的形式为主，具体形式及适用条件如表1所示。

表1 城市高架桥常用桥梁形式的特点

1.2 施工方式

对于一般的城市高架桥来说，由于跨度、标高要求较低，因此基于传统满堂支架施工的就地浇筑方法现浇的简支T梁、连续箱梁等常用桥型即可满足其适用性。通常，这类桥型施工快捷方便、成桥速度快，特别适用于城市曲线、弯坡、斜交等异形桥。

近年来，随着一体化施工技术的发展以及预制梁、板结构制作工艺的改进，越来越多的城市高架桥采用梁厂提前预制空心板、预制箱梁构件，现场装配构件的方式进行预制拼装，这样可以在保障施工质量的前提下，显著提高施工速度、构件的质量、预应力张拉性能等。

2 城市高架桥装配式施工原理、流程及具体工艺

2.1 原理与施工流程

城市高架桥装配式施工主要分为上部结构施工和下部结构施工。上部结构的施工一般多在施工现场附近搭建临时梁场，提前预制好梁、板构件，后期通过运梁车运至现场进行拼接施工。某桥的梁场构件如图1所示。

图1 桥梁上部结构的梁、板预制构件

对于下部结构，传统的高架桥仍多采用满堂支架法进行现场架设支撑、就地浇筑的方式。但这种施工方法对交通影响较大且施工质量依赖于现场工程队伍的操作工艺，具有较大的不稳定性。近年来，随着预制技术和一体化施工水平的发展，城市高架桥下部结构的施工也开始采用提前预制构件、工厂化生产，最后运至现场拼装的方式。这种通过构件的提前预制，继而在现场进行标准化的绑扎钢筋、浇筑混凝土、构件起吊与调平、接缝处理的模式，极大地提高了施工效率与工程质量，具有很好的推广前景与工程意义。某城市高架桥下部构件的装配式施工程序如图2所示。

图2 城市高架桥的装配式施工流程

2.2 施工工艺

（1）盖梁的施工。盖梁的施工主要包括盖梁吊装、盖梁垫层坐浆、盖梁精调和套筒灌浆等工序。

第一，盖梁吊装。盖梁吊装工艺的关键在于调节与之匹配的测量高程、水平度及相对位置。

第二，盖梁垫层坐浆。盖梁的垫层坐浆主要包括坐浆前的准备工作和垫层坐浆工作，如图3所示。坐浆前的准备工作由安装调节垫块、立柱顶面湿润清理、安装挡浆模板等工序组成。安装调节垫块时应首先安放调节垫块，再调整盖梁安装标高，通常采用橡胶支座作为调节垫块，其下设置薄钢板以调节高度。清理立柱时先用高压水枪除尘湿润，再用高压气管清除表面多余积水，以确保立柱顶面无积水。完成以后再在立柱顶面安装挡浆模板，并在模板与立柱间加垫泡沫条。垫层坐浆主要分为拌浆、起吊、铺浆和最后的止浆工作。其关键在于砂浆的制备及拌浆，常采用自制配合比进行拌浆，然后倒入料斗后用汽车吊起吊并倾倒至预设的立柱顶面，接着用铁板刮平垫层，最后在盖梁预留钢筋上套上止浆垫（预留一定安全高度）。坐浆时应注意监控盖梁安装高程，坐浆后及时测量盖梁安装的高程、水平度及盖梁的相对位置。盖梁灌浆结束标志着盖梁施工完成。

图3 盖梁垫层坐浆流程

第三，盖梁精调。通过盖梁吊装调整后，基本可确定其大概位置，后期利用立柱顶面安放的垫块进行标高控制，端部的中垂线进行水平位置控制，以满足施工精度要求。

第四，套筒灌浆。套筒内的浆料一般现场配制、搅拌，并在垫层砂浆终凝后进行压浆。用汽车吊将拌好的浆料倒入压浆机并起吊至高空作业平台开始压浆，根据现场条件通常由从下部注浆孔道压浆、上部孔道出气排浆，待压浆管压力稳定、出浆口浆液流出后，拔出压浆枪头并封堵注浆孔道，孔道采用橡胶止浆塞进行封堵。

（2）预制立柱拼装施工工艺。预制立柱拼装工艺是目前桥梁装配一体化施工的主要发展方向之一，特别适用于城市高架桥等工期短、场地紧张的快速施工。预制立柱拼装施工主要包括拼装前的准备、施工测量、吊机和吊索具的选用、预制立柱的运输吊装、就位校正以及现场灌浆作业等工序，施工工艺流程如图4所示。根据现场施工组织及规程要求，明确吊装方案、做好现场交通协管工作。

图4 预制立柱拼装施工工艺流程

第一，立柱拼装前准备工作。首先，立柱拼装前在拼截面中心放置垫块、安装止浆环并调节四个方向上的千斤顶（30t），拼截面中心位置采用“橡胶垫块+钢板”的方式进行控制，拼截面中心采用2cm厚橡胶垫块（200mm×200mm×21.4mm）。在止浆环下方应先插上橡胶环，再安上止浆环，如图5所示。其次，在立柱上口观测点所在面，以钢筋中为基准贴上刻度条，在立柱下口四面，以混凝土面中为基准画出中线，如图6所示。最后，承台凿毛。在承台上标出拼截面位置，并画上墨线。为增强立柱与承台拼接面的黏结性，对立柱范围内的承台拼接面进行凿毛，凿毛要求露出混凝土骨料为止，如图7所示。凿毛作业区如图8所示，斜线包围的区域为凿毛部分。凿毛后用高压水枪冲洗干净，并用吸尘器将凿毛区域内的水和灰尘吸干净。立柱中心安放调节垫块位置不凿毛。

图5 止浆环

图6 贴刻度条画中分线

图7 现场凿毛

图8 凿毛作业区

第二，预制立柱施工测量。预制立柱拼装施工前，应进一步复核现场主要高程基准点、预制构件横纵轴线和基准线标高标识、主要构造图标注的轴线中心和标高等各部分相关参数。复测承台中心点标高，并根据复测结果设置调节钢板的厚度，偏低调节钢板加厚，偏高调节钢板减薄。

第三，预制立柱运输。根据项目特点和运输路况，一般预制立柱的装运选用六轴低平板半挂车。装运作业时，要根据构件的几何特性确定前后拖车位置，并尽量保持在同一轴线，通常构件下部用枕木作填衬。构件装车后，两侧及前后用钢丝绳或尼龙绳进行绑扎，并拉设警示绳、悬挂示宽灯。车辆行驶过程要确保构件的运输安全，尽量夜间进场，配合交通协管工作。

第四，预制立柱吊装。吊装前应清理承台面及立柱端面，使用空气压力设备对工作台面进行现场凿毛处理。立柱卸车采用汽车吊起吊、空中翻转竖立、旋转至承台位置进行套筒插筋，将立柱吊装就位，按照此流程依次吊装完成所有墩号立柱。

第五，立柱就位与校正。在基础承台上划出定位十字中心线，放置定位框架并与预埋钢筋焊接固定。立柱安装过程需采用缆风绳进行微调整、防止倾覆和偏移。立柱起吊后与定位框架对准，基于档块固定位置，下落吊装到位。吊装就位后通过顶升液压杆进行立柱的垂直度校正，并通过缆风绳、花篮螺丝的精调，保证安装精度为±2mm。当立柱垂直度符合要求时，紧固四周的调整钢锲，完成校正。在承台表面立柱四周边沿墨线5cm位置，安装挡浆模板，材料用硬木，尺寸为15cm×5cm。模板与承台采用膨胀螺丝固定。为了固定和微调立柱拼装时的纵横位置，防止立柱纵横向偏位超出规定值，在下口四倒角位置设置型钢L形限位板进行限位调整。限位板与承台采用膨胀螺丝连接，L形每边设置一个孔，调节螺杆穿过孔洞顶住钢板，钢板在拼装立柱时与立柱紧贴，利用车丝螺杆进出调整立柱纵横向位置。试吊完成后，正式吊装。摊铺砂浆完成，进行第二次下放立柱，立柱沿四周倒角限位板下放，并复测下口中线，中心垫块未受力前可再次进行微调。中线垫块受力后，分级卸力，复测立柱上口中线，微调千斤顶，进行最终精调工作。下放过程中确保四周都有浆液挤出，保证坐浆密实。将挤出砂浆清理干净，并将砂浆面与档浆板抹平，如图9所示。

图9 立柱安装

第六，立柱现场灌浆作业。为了更快捷地完成预制构件的装配安装，充分实现一体化施工的目标，现场整合了快速安装集成系统，主要包括汽车吊、拌浆机、灌浆机、调节千斤顶、发电机、高压清洗组合设备等。立柱的灌浆作业可参考盖梁工艺进行操作。

3 小结

文章以城市高架桥的施工为研究对象，对其当前的结构形式、施工工艺进行讨论分析，并重点对高架桥的装配式施工展开研究，得到了如下结论：（1）目前城市高架桥的桥梁形式仍以梁式桥为主；（2）高架桥的施工方法逐渐由现场浇筑发展到预制构件的装配式；（3）城市高架桥的装配式不仅仅局限在上部梁板结构的预制，下部盖梁、立柱也逐渐向预制装配式技术发展。