装配式桥梁施工技术在段新建公路工程中的应用资料

交 融 天 下 建 者 无 疆
装配式桥梁施工技术在S26公路入城段
新建工程4标中的应用
主要内容
装配式桥梁施工技术在S26公路入城段新建工程中的应用2
41
概述装配式桥梁施工关键技术取得的效益
3
主要成果及创新点
随着我国高速公路网的规划
建设以及城市化进程的加速，跨
海（江）大桥、城市高架桥、立
交桥及轻轨交通建设数量日益增
多，但施工行业总体水平仍然处
于劳动密集型产业，高尖端、高
科技含量相对不足，机械化程度
仍有较大提升空间，操作人员还
主要以农民工为主体，产业工人
不足，社会上对进度、安全文明
施工及工程质量的要求逐年提高。

传统支架施工方式现场作业人员集中、易发生坍塌事故
桥梁传统建造模式对城市既有交通影响较大
快速化施工工人产业化，
提高工程质量
降低安全风险绿色环保降低对交通影响
桥梁预制安装技术最早起源于法国。

E.弗莱西奈在1945~1948 年期间首先对预应力混凝土桥进行了预制拼装施工。

在过去的几十年间，利用预制安装工艺来缩短桥梁建造时间的方法在欧美各国已逐渐受到重视。

比较著名的有佛罗里达州的John T.Collision Bridge、德州的183 号公路等。

2010 年台湾台中生活圈2 号线东段、台中生活圈4 号线北段及大里联络道工程其中几段采用预制节段桥墩吊装工艺。

新澳凼大桥是连接澳门与凼仔岛的跨海公路大桥，其主桥桥墩采用多层横截面为工字型的钢筋混凝土预制块体为墩身主体，采用装配的方式，对穿过墩身及墩顶横梁的高强预应力钢筋进行张拉锚固，将墩身与桩基承台连成一体。

中国大陆的预制拼装桥墩起步相对较晚，北京积水潭桥试验工程、东海大桥、杭州湾大桥、上海长江大桥等采用了湿接缝连接的节段拼装实体桥墩。

近几年来，随着国家政策导向，预制拼装技术开始推广开来。

比如，上海的S6 沪翔高速公路、嘉闵高架北二期、国定路下匝道、S7 公路（S20- 月罗公路）、S3 公路先期实施段、S26 等其中全部或部分采用了全预制拼装技术。

上海S26公路入城段新建工程，全长7.08km ，途经青浦区华新镇、徐泾镇和闵行区华漕镇，该工程既是连接S26公路与北翟路高架两条快速道的纽带，又为沪苏之间增加一条与中心城沟通的快速通道，作为连接虹桥商务区和国家会展中心的北部快速通道，同时也是上海国际进口博览会的重要配套工程，该工程建设标准高、建设工期短，根据工程建设目标及设计方案要求，工程采用装配式桥梁施工工艺。

1.概述
S26
公路入城段新建工程总体布置图
S26主线高架桥面净宽25m，采用双
向六车道高速公路标准建设，设计使用
年限为100年，高架主线设计行车速度
为100km/h，匝道设计行车速度为
60km/h，桥梁设计荷载为公路—Ⅰ级。

本项目全面应用装配式桥梁施工技
术，立柱、盖梁、小箱梁、钢箱梁和防
撞墙均采用预制装配式施工工艺，承台
以上部分预制装预配率达70%，是上海
首条预制装配率超70%的高架快速道路。

S26公路入城段标准路段效果图
特点一：施工环境复杂，文明施工要求高。

本工程是在既有主干道上施工高架桥及改扩建地面道路，既有交通不能断交，施工环境复杂，地下管线众多，各种安全隐患多，施工难度大。

位于城市核心区，沿线两侧分部大量别墅区、居民区以及国际医疗区和商务区，环境敏感性高，文明施工管理要求高。

特点二：建设标准高，施工质量要求高。

本工程是上海市首个预制装配率超过70％的高架项目，并且为首批品质工程示范项目，建设标准高、过程管理精细化、标准化程度高。

首次大规模试点大体积立柱及盖梁装配式施工工艺，该工艺目前在国内使用较少，由此带来的技术风险和难度大。

特点三：项目工期十分紧张。

根据城投业主要求，本工程需于2018年9月底建成通车。

作为连接虹桥商务区和国家会展中心的北部快速通道，同时也是上海国际进口博览会的重要配套工程，为保证进口博览会顺利召开，业主对项目施工进度提出了更为严格的要求，因此工期十分紧张。

特点四：交叉施工，施工场地狭小。

本工程与诸光路地下通道工程同时进行，施工区域交叉，地道上方荷载要求严格，可用于高架施工的场地被严重压缩，施工场地狭小，跨地道上方3跨连续钢箱梁施工难度大，施工作业面难以展开。

上海S26公路入城段新建工程，该工程建设标准高、建设工期短。

基于工程的特点及难点，如何减少工程施工对周边环境和居民造成的不利影响，又满足严格的安全质量和文明施工管理要求，就需要应用到即绿色又快速有效的装配式桥梁施工技术，以确保工程目标的实现，给类似工程提供技术积累和经验借鉴。

4装配式桥梁施工-柔性吊点技术研究
5装配式桥梁施工-边梁防倾覆工艺研究
1装配式桥梁施工-预制标准化施工工艺研究
2装配式桥梁施工-钢筋定位模具技术研究
3装配式桥梁施工-钢筋灌浆套筒连接及压浆工艺研究
组织专业行业调研
S26装配式桥梁
施工技术研究成理论论证与现场典型试验相结合
果
与科研单位及专业厂家合作
本工程建立标准化生产预制构件厂，根据标准化工业制造流水线管理模式，建立制造执行系统（MES），把各类产品划分为钢筋半成品制作、钢筋笼制作及构件预制等三个生产阶段，对主要工艺和质检节点采用数字化监管，实现数字化生产。

构件数字化制造执行系统
构件加工厂借鉴互联网电商思维，建立协同生产管理平台（CPM），采用线上交易模式，把施工现场需要的钢筋套件、立柱、盖梁、箱梁等产品，通过订单式管理，在产品基本信息、生产计划、生产状态及产品交付等环节实现数字化协同。

构件数字化协同生产管理系统
标准化预制构件厂面积为19497m2，联合加工中心的布局，按照设备配置齐全状态下进行布局，形成钢筋加工区（5601 m2），钢筋笼绑扎区（2643 m2），立柱、盖梁、箱梁预制区（共11253 m2）。

S26预制构件联合加工中心
钢筋原材堆放区拌合楼环保型料仓预制构件生产场地
钢筋笼加工车间
数控设备钢筋弯曲中心
预制盖梁加工区
预制立柱加工区
每个出厂构件均植入高科技监测和数据嵌入芯片，每个构件原材及成品都有自己的二维码身份证，通过预制构件的预埋芯片和二维码，将工程产品建造各阶段信息串联汇总，实现产品信息可追溯。

钢筋原材标签盖梁构件成品标签
构件内置RFID 芯片钢筋加工标签
预制构件生产实现流水化，钢筋加工、模板安装、浇筑养护成型、构件转场、装车出厂。

高精度钢筋定位胎架钢筋笼转场钢筋笼加工
钢筋笼转场
钢筋笼加工钢筋笼入模翻转树立转场至浇筑区
混凝土浇筑
模板拆除成品养护
本工程大体积立柱整
体安装精度要求高，为了
提高立柱安装精度，通过
与国内知名模具厂商共同
开展技术研究，设计形成
标准化立柱预埋钢筋定位
模具。

双立柱钢筋定位模具结构图
施工现场使用的定位模具与预制加工厂立柱加工使用同一单元模具，保证了生产与施工安装时的对接精度。

定位模具安装定位模具拆除后
2.3.1装配式桥梁构件连接方式
2.3.2钢筋灌浆套筒连接工艺
本项目研究采用钢筋灌浆套筒连接工艺，钢筋套筒灌浆连接是装配式桥梁施工技术的一项重要技术，在保证结构安全、连接质量及抗震要求的同时，满足项目快速高效率建设施工的目标。

预制盖梁与立柱连接结构图
灌浆连接套筒采用高强球墨铸铁制作，整体灌浆连接型套筒一端为预制安装端，另一端为现场拼装端，套筒下端设置压浆口，套筒上端设置出浆口。

注浆套筒止浆采用橡胶塞进行封堵，防止混凝土浇筑过程中，水泥砂浆流入。

灌浆套筒结构分解
灌浆套筒止浆塞安装
灌浆套筒止浆塞
针对灌浆套筒连接工
艺，对灌浆套筒连接构造
开展试组件的拟静力循环
反复加载试验，验证其预
制拼装墩柱的抗震性能。

试验表明与传统现浇混凝
土桥墩破坏现象比较，灌
浆套筒连接的预制拼装桥
墩立柱破坏现象与之基本
相近。

加载试验
通过试验确定了预制拼装构造连接的几个关键参数
①、拼接缝要求
立柱与承台、立柱与盖梁等构件拼接缝间设置高强砂浆垫层。

施工中需通过垫层厚度调整立柱高度和平整度等的要求，同时考虑到预制立柱受力要求，砂浆垫层厚度不宜过大。

预制拼装桥墩中立柱与承台或立柱与盖梁之间的拼装接缝砂浆垫层厚度宜为10mm～30mm。

不同类型构件拼接缝间的砂浆垫层，应采用高强无收缩砂浆，28d抗压强度应不小于60MPa且高出被连接构件强度等级的一个等级(7MPa)，28d竖向膨胀率应控制在0.02％～0.10％。

②、锚固长度要求
灌浆连接套筒预制安装端及现场拼装端钢筋伸入长度均不应小于10d（被连接纵筋直径）。

常规设计钢筋最小锚固长度:20d-25d。

构件（以立柱安装为
例）现场安装环节，钢筋
注浆套筒连接工艺，要求
现场安装前构件连接之间
拼接缝设置砂浆垫层，垫
层厚度20mm 。

施工准备承台座浆面清理设置座浆挡板润湿拼接面座浆料搅拌座浆料浇筑
安装立柱
承台座浆表面清理：施工前先清理将与砂浆接触的混凝土界面，将其表面浮尘、油污、松动颗粒等清理干净，并用水充分润湿，但不得存在积水；承台预埋钢筋在施工过程中，采用PVC管等进行包裹保护，防止在施工过程中，对预埋钢筋污染或损伤。

搭设座浆挡板：座浆挡板采用钢结构加工成型，外形尺寸根据不同规格型号的立柱加工而成，挡板的高度控制在20mm，确保座浆料的厚度达到设计要求。

座浆挡板设置
座浆料搅拌：采用高速搅拌机进行搅拌，加水量为砂浆干粉质量的12%，用水量称量好拌合用水，精确至1g，建议搅拌时间为从投料完毕开始计为4分钟(低速1分钟，高速3分钟)，搅拌时间应根据所用搅拌机实际情况调节。

浇筑座浆料：将浆料倒入到浇筑桶中，人工浇筑到预先铺设好的承台顶面挡板内，并采用人工刮平的工艺进行收平，确保座浆厚度达到设计要求的20mm厚度，拌合用水应为饮用水。

座浆料浇筑
安装立柱：在座浆料浇筑完成后马上进行立柱的安装工作，确保在30min内完成
吊装就位工作，当座浆料的强度达到
35MPa 后，方可拆除
预制构件的临时支撑及进行灌浆料的施工。

2.3.3钢筋灌浆套筒压浆工艺
压浆施工工艺流程：施工准备→搅拌压浆料→预制构件套筒内压浆→压浆孔封闭→养护。

施工准备搅拌压浆料预制构件套筒压浆养护
压浆孔封闭
施工准备：灌浆施工的操作人员应经专业培训后上岗，对于首次施工，宜选择有代表性的单元或部位进行试制作、试安装、试灌浆。

①座浆料达到24小时养护时间或者35Mpa强度；
②高速搅拌机一台（输出转速宜大于 250r/min）；
③计量设备一套；
④压浆设备一套；
⑤准备好连接管、阀门及其它辅助工具若干；
⑥冬期施工时，灌浆料应用温水拌合，搅拌后的砂浆料温度不应低于15℃，且应不高于35℃；
⑦在每次构件安装之前的24小时必须对座浆料取样做试块，在使用前将试块进行试压，达到规定的强度
要求才能进行使用，不符合要求的不得使用，严禁使用超过保质期的材料。

搅拌压浆料：设备选用2台日本进口设备压浆设备OKG-10ME-200V-30s
搅拌压浆设备
压浆料选择：无收缩水泥灌浆料性能应符合现行行业标准《钢筋套筒连接用灌浆料》JG/T 408的有关规定， 参数如下：
时间（龄期）
抗压强度（MPa）1d
≥353d
≥6028d ≥100
项目竖向膨胀率3h
≥0.0224h与3h差值0.02~0.5项目工作性能要求流动度（mm）初始
≥300
30 min
≥260泌水率（%）0灌浆料强度要求
竖向膨胀率要求拌合物性能要求
预制构件套筒内压浆：
①对竖向钢筋套筒灌浆连接，灌浆作业应采用压浆法从灌浆套筒下灌浆孔注入，当灌浆料拌合物从构件上灌浆孔或出浆孔流出后应及时封堵。

②对于未密实饱满的竖向连接灌浆套筒，当在灌浆料加水拌合 30min 内时，应首选在灌浆孔补灌；当灌浆料拌合物已无法流动时，可从出浆孔补灌，并应采用手动设备结合细管压力灌浆。

本项目装配式立柱和盖梁吊装研究首创柔性吊点技术。

柔性吊点传力性能好、便拆卸、经济性高，该技术在吊装材料上创新应用了钢绞线作为吊点材料，首次在本项目中试点应用，取得了十分显著的效果。

立柱柔性吊点：立柱吊装吊点为双点预制吊环，每处预埋10根φ15.2钢绞线（吊环受力计算书附后），预埋2个吊点，吊点布置于柱顶，吊点间距1100mm。

单个立柱最大尺寸为2.5m×2.5m×12.478m，立柱重
2.5×2.5×12.478×24.3=1895.1kN，考虑施工器材，取G=1950 kN。

根据工程实际，立柱采用双吊点，考虑2倍的安全系数，因此钢绞线根数取10根，每个吊点布置5根。

由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004，钢绞线必须满足锚固长度50d要求，取800mm。

吊点钢绞线布置如下图所示。

盖梁柔性吊点：以尺寸7.35m×2.6m×2.6m的盖梁为例，钢绞线吊索采用单根绕环，即一根吊索两端均锚固在盖梁内，吊装盖梁所需要的钢绞线根数n=G/2Fpk=904/（2×193.9）=2.3根。

根据工程实际，盖梁采用四个吊点，考虑3.5倍的安全系数，因此盖梁钢绞线根数取8根，每个吊点布置2根。

吊点距离盖梁端部距离为0.25L（L为盖梁长度）。

吊点钢绞线布置如下图所示。

盖梁吊点布置
盖梁局部承压的分析：以尺寸7.35m×2.6m×2.6m盖梁为例，盖梁重G=782kN。

盖梁采用四个吊点，考虑3.5倍的安全系数，因此盖梁钢绞线根数取8根，每个吊点布置2根。

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）局部承压构件计算，盖梁采用4个吊点满足局部承压的要求。

盖梁吊点局部分析
本项目上部结构采用箱梁与防撞护
栏整体预制安装工艺，相比箱梁预制防
撞墙采用现浇法施工，该工艺极大的的
提升了施工效率，保证了施工安全。

由
于边梁带预制防撞墙，边梁在架设完成
后，存在一定的偏心力，为防止边梁倾
覆，保证结构安全，本项目研究出一套
边梁防倾覆工艺。

（1）精轧螺纹钢拉结工艺
在箱梁两端盖梁上分别预埋两根
30mm圆钢，形状如下图。

锚筋锚入混
凝土20cm。

使用精轧螺纹钢使盖梁预埋
精轧螺纹钢拉结工艺示意图件及小箱梁预留拉孔连接。

（2
）锚固连接件设计
预埋锚筋为
25mm 圆钢，拉杆采用
20mmPSB830
精轧螺纹钢，拉杆上部设置钢垫板，拉杆下部通过连接件与
10.7吨级
卸扣与锚筋连接。

①、预埋锚筋长度70cm ，锚入盖梁50cm 。

②、锚固钢筋与连接件同样使用 25mmU
型圆钢连接，U 型圆钢上口开丝，使用螺
母固定，连接构造如右图：锚筋示意图
连接构造示意图
③、连接件为200mm长8#槽钢，顶部焊接10×60×180mm的钢板，中部开圆孔3个，连接件的构造如下所示：
连接件构造示意图连接件构造实物图
为确保建设目标的实现，上海S26入城段新建工程施工过程中，项目部以工程实际为依托，围绕解决高效率、高品质、绿色环保完成桥梁工程施工为目标，以装配式桥梁施工技术为突破口，进行了大量技术工艺创新，使得建设目标得以快速高效的实现。

具体创新点如下：
1.构件预制实现标准化和管理的信息化，创新的形成预制构件厂标准化工业制造流水线管理模式，建立制造执行系统（MES），协同生产管理平台（CPM）使得构件预制生产、交付质量效率大幅度提高。

2.针对本工程大体积立柱整体安装精度要求高、安装困难等特点，研发专用钢筋定位模具，对承台上立柱预埋钢筋进行精确定位，将预埋钢筋位置偏差控制在2mm之内，提升了预制立柱安装对接精度，加快了施工效率。

3.采用钢筋灌浆套筒连接技术，通过大量试验验证灌浆套筒连接技术在装配式桥梁结构连接中的可靠性。

开发了一套桥梁构件灌浆套筒连接、压浆新工艺，通过本项目工程实践，取得了显著成果，为国内装配式桥梁施工提供了重要的技术积累和经验借鉴。

4.首次创新开发传力性能好、便拆卸、经济性高的柔性吊点技术，该技术在吊装材料上创新应用了钢绞线作为吊点材料，首次在本项目中试点应用，取得了十分显著的效果。

通过柔性吊点技术研究，缩短加工周期，加快了现场安装速度，实现吊点快速预埋快速拆卸，保证了吊装安全的前提下，新吊点材料的应用获得了较好的经济效益。

5.本项目上部结构采用箱梁与防撞护栏整体预制安装工艺，相比箱梁预制防撞墙采用现浇法施工，该工艺极大的的提升了施工效率，保证了施工安全。

本项目研究开发出一套边梁防倾覆工艺，该工艺的成功应用，保证了结构安全，使得装配式桥梁施工由下而上实现生产、运输、安装在质量优质的条件下保证了施工安全。

S26入城段全景图
取得的效益
4.取得的效益
本课题研究成果源于上海S26公路入城段新建工程，
并在该项目实施过程中得以成功应用，取得了显著效果。

通
过课题研究成果的成功应用，上海S26公路入城段新建工程，
桥梁施工全过程绿色、低碳、安全、快速，施工工期短、施
工效率高，作为上海国际进口博览会交通配套工程，在博览
会召开前1个月顺利通车，赢得了社会各界的认可，为企业
创造了极大的社会效益，创造了国内装配式桥梁施工水平的
新高度。

本课题研究所形成的装配式桥梁施工成套施工方案
及工艺，符合未来桥梁施工发展的方向，也使得我公司在桥
梁工程施工领域具备了核心竞争力，对我国装配式桥梁施工
技术的发展起到很大的助推作用，对类似工程的实施也具有
较高的参考意义。

并且S26R-4标被评为上海市优质结构奖交
通类前10名，上海市品质工程，上海市文明工地，该工程被
推荐为上海市首批交通部品质工程参评项目。

第七项目部凭
S26公路入城段俯瞰实物照借该工程取得全国质量信得过班组。