城市高架预制边箱梁防撞墙一体化施工方法.pdf

施工技术 ：城市高架预制边箱梁防撞墙一体化施工方法收稿日期：基金项目：年宁波市建设科研计划项目“工业化预制整体防撞墙施工现场高效建造关键技术与工程示范”作者简介：徐建平（），男，高级工程师，从事桥梁施工工作徐建平，陈家尧，罗征（浙江良和交通建设有限公司，浙江 宁波 ；浙大宁波理工学院，浙江 宁波 ）摘要：研究了城市高架预制边箱梁防撞墙一体化施工方法，旨在解决现场施工制约因素，提高全预制桥梁结构体系的施工效率和质量。防撞墙作为城市桥梁上部附属设施的关键组成部分，在道路行车安全方面具有重要意义。然而，传统的现场现浇施工方法受多种因素制约，限制了全预制桥梁结构的发展。依托宁波市鄞州大道高架快速路工程，提出并成功实施了预制整体防撞墙与边箱梁一体化工厂预制的新型施工工艺。通过工程实践，我们证明了这一方法的可行性和优势，显著提高了施工效率和构件质量。然而，仍需进一步研究和改进，以推动城市道路安全和城市建设产业化的发展。关键词：城市高架；边箱梁防撞墙一体化；施工方法；工业化中图分类号：文献标识码：文章编号：（）引言桥梁防撞墙作为桥梁上部附属设施的重要组成部分，具有诱导交通及避免失控车辆冲出路面的关键作用，对于城市道路行车安全意义重大。然而，受到模板造型、吊装重量及预制构件连接等种种因素的制约，高架防撞墙仍采用现场现浇施工方法，成为城市高架桥梁全预制装配化施工实现的最后壁垒 。虽然国内外对预制拼装技术进行了广泛研究并取得了一定的研究成果，但目前所有构件采用预制拼装的全预制技术所开展的研究仍然不足，尤其是预制护栏方面鲜有报道。从目前调研的情况来看，在国内虽已有个别地方进行了桥梁混凝土预制护栏的研究与实践，但均采用防撞墙独立预制，通过箱梁预留钢筋现浇成为一个整体，整体受力等同现浇结构。如浙江省内台金高速公路东延段二期工程项目进行了钢筋焊接型防撞护栏预制拼装研究与实践，形成了 浙 焊接型防撞护栏预制拼装施工工法 ；特别指出本项目合作单位浙大宁波理工学院提出的 连接预制装配防撞墙，在宁波杭州湾高速等高等级的公路也有了应用先例，工业预制防撞墙构件质量美观，迎撞面平整，加工精度和外观质量明显提高。然而，上述预制独立防撞墙安装定位调整时间较长、预制连接部分钢筋绑扎难度大以及连接部位质量控制难、施工效率低、劳动强度高、临时支撑安全保障困难等问题，限制了其在全预制桥梁结构体系中的推广应用。通过在实际施工中的不断探索和研究，项目提出了装配整体式防撞墙结构施工工法，该工法充分发挥了预制构件安装速度快、位置准确等特点，不仅保证了结构的安全性，而且对提升工业化全预制桥梁建造技术的发展具有重要意义 。工程背景本项目以宁波市鄞州大道高架快速路为研究对象，如图 所示，工程项目于 年 月开工，鄞州大道快速路工程是宁波中心城区快速路网的重要组成部分，对完善鄞州区域路网结构，支持城市空间拓展，促进海曙鄞州的快速联系具有重要的意义。工程采用“主线高架 地面辅道”的建设形式，地面辅道为既有城市主干路，设计车速 ，双向六到八车道规模；新建主线高架标准桥宽 ，设计车速 。根据道路总体设计，综合考虑现场施工条件、交通导行及工期因素，确定本标段主线高架部分采用先简支后连续预制小箱梁。为减少对高架底部既有道路、周边建筑、人居及景观环境的干扰，项目采用防撞墙与边梁一体化工厂预制，现场吊装架设的新型施工工艺。预制整体防撞墙外形尺寸大、几何造型复杂，预制边梁与预制防撞墙需要两次组模浇筑，模具设计与定位工艺复杂；预制整体构件吊装、就位、固定困难，吊装重量大（最重约 ），重心偏离梁体中心值大（约 ）；现场施工条件复杂，吊运安全路径规划和调姿就位等关键技术有待研究，预制一体化构件现场安装经验不足，上述关键技术在宁波均属首次实施，项目研究对我市城市建设产业化转型具有重要意义。预制整体防撞墙工业化生产工艺研究预制构件模具设计作为生产环节的起始环节，在装配式建筑整个建设过程中发挥着巨大的作用，如果设计不合理有设计缺陷，将导致预制混凝土构件无法装配使用，造成直接的经济损失。预制桥梁构件的模具以重复利用率高的钢模为主，预制护栏模具设计主要依据预制构件形第 卷 第 期年 月 山西建筑?状、钢筋布置、预埋件位置和拆装工艺进行，其结构包括面板、支撑结构和工装吊架零部件等，且模具结构应满足承载力、刚度、稳定性和拼拆方便等设计要求，如图 所示。?随着预制混凝土建筑构件产品种类与型号的不断增加（如预制独立防撞墙与预制整体式防撞墙），由于尚未形成标准化的设计与生产模式，导致预制构件模具配套成本大幅增加，从而影响了预制构件的整体造价。为增加预制整体防撞墙构件生产的模具重复利用率、降低模具配套成本，本项目采用了使用两个预制整体防撞墙生产台座同时浇筑的方案，这有助于提高台座模具的利用率，满足工业化生产能力下所需的模具位置数量。通过使用这种预制整体防撞墙生产台座，可以同时浇筑两根护栏，从而提高生产效率。如图 所示，在该工艺中，使用预制整体防撞墙生产台座可同时浇筑两个预制防撞墙，提高模位利用率。首先，浇筑预制边箱梁混凝土，同时预留钢筋供绑扎后期防撞墙。当预制边箱梁达到强度要求后，将其吊装至预制整体防撞墙台座旁边。防撞墙台座位于两根预制边箱梁之间，台座可使用前期试验梁代替，以降低成本。其次，将防撞钢筋与预留在边箱梁上的钢筋焊接连接整体，安装防撞模板，并在防撞墙台座上安装模板支撑。最后，浇筑防撞墙混凝土，使预制边箱梁与防撞墙形成一体化结构。?预制整体防撞墙高效吊装与安装技术研究预制整体护栏构件具有外形尺寸大、结构复杂、起重重量大等特点，对现场的吊装工作提出了极高的要求。研究如何计算复杂构件的重心及吊装位置设计成为重要任务。异形预制构件极易因吊点设置不合理而偏心起吊，造成预制构件损坏。在浇筑混凝土前，需合理布置起吊点，并预埋规定荷载的吊环，之后进行起吊工作。对于吊环如果安放不当，轻者损坏构件，重者造成事故。吊点位置往往是吊装过程中构件的应力集中区域，在预制构件的吊点周围将出现不同程度的应力集中现象，因此应采取加强措施优化吊装设备，保证构件吊装的安全。为了保证预制整体护栏安全、高效地吊装到工作平台，需要针对吊装、就位施工全过程进行受力分析，拆分研究各个最不利受力状态，意在保证构件吊装安装的安全合理，以确保施工过程的流畅，研究预制构件吊装与安装的效率及可行性。根据“预制小箱梁理论重量分析表”，单片最大重量预制小箱梁为 预制小箱梁边板，单片梁包含防撞墙混凝土方量为 ，理论重量为 ，单端防撞墙侧吊重约为 ，内侧吊重约为 。箱梁吊装时近似竖直角度受力，为充分考虑梁体倾斜角、腹板斜度、受力不均 匀 性 等 因 素，选 用 型 号 为 的第 卷 第 期年 月徐建平，等：城市高架预制边箱梁防撞墙一体化施工方法 交互捻钢丝绳，钢 丝 绳 公 称 抗 拉 强 度 ，最少破断拉力为 ，安全系数取 ，单根钢丝绳的安全承载力为 ，小箱梁吊装时，护栏侧吊点 钢 丝 绳 对 折 成 道，其 承 载 力 为 ，选用的钢丝绳满足要求。内侧吊点钢丝绳对折成 道，其承载力为 ，选用的钢丝绳满足要求。工艺采用多组并排的高强度钢绞线作为吊点，锚固在上部的吊装钢梁上，如图 所示。箱梁吊装见图 。?整体防撞墙架桥机水平旋转施工法预制整体防撞墙的架梁工艺采用了架桥机进行抬吊、水平旋转施工。这种工艺解决了架梁过程中大重量异形构件需要调整位置的问题，因此大大提高了工作效率并能够精确地将构件定位到指定位置。该方法适用于大重量、几何形状不规则的预制整体防撞墙，可以通过架桥机的高承重能力和小范围移动性来完成施工，并且不受现场限制条件的影响。水平旋转施工可以使预制整体防撞墙在施工过程中保持稳定性，从而减少了施工风险。同时，这种施工方式还可以避免整体防撞墙在提升过程中与上部盖梁发生摩擦和碰撞，从而避免了防撞墙的损伤。该方法具体为：）使用运梁车把预制整体防撞墙运送到待安装桥跨区间内，防撞墙在桥跨斜向放置，架桥机下放吊具吊好整体防撞墙，预制整体防撞墙前端水平向距离盖梁约 ，如图 所示。）启动起重小车卷扬机起升预制防撞墙，使其底部高于盖梁约 ，启动纵移桁车?往前方移动预制防撞墙，直至预制防撞墙的整体离开盖梁上方，此时，预制整体防撞墙依然与盖梁斜交，预制防撞墙临时就位。）在次启动起重小车卷扬机起升预制防撞墙，使其底部高于盖梁约 ，启动横移桁车水平移动预制防撞墙，直至预制防撞墙与盖梁正交，并且将其移至盖梁一边，预制防撞墙就位、落梁安装，临时固定。）梁跨另外一侧的整体防撞墙同理提升、横移到位，并临时锚固；梁跨内的中梁依次从中间向两外侧对称安装，待梁跨内的梁全部安装完毕后，浇筑横隔梁，利用横隔梁横向联结隔片主梁，拆除预制整体防撞墙的临时支座，施工顺序如图 所示。?第 卷 第 期年 月山西建筑 结论本研究的城市高架预制边箱梁防撞墙一体化施工方法为城市道路行车安全和城市建设产业化转型提供了重要的创新解决方案。通过采用工厂预制和一体化施工工艺，不仅大幅提高了施工效率，缩短了工程周期，还显著提高了构件质量，从而更好地保障了道路行车安全。尽管仍存在一些挑战需要进一步研究和改进，但本研究为城市道路建设和全预制桥梁技术的发展提供了有益的经验和指导，具有重要的实际意义。参考文献：李靖宇 城市高架桥预制混凝土挂板防撞墙施工技术 城市建筑，（）：，苏爱俊，杨辉，胡忠轩 带防撞墙的边梁安装 港工技术与管理，（）：谢望 预制混凝土挂板防撞墙在市政高架桥梁中的应用 华东科技（综合），（）：蒋玉明 城市高架桥曲线防撞墙与箱梁整体预制工艺 建筑施工，（）：李俊兰 小箱梁与防撞墙整体预制构件安装工艺研究 上海建设科技，（）：朱志强 大跨度钢结构箱梁和防撞墙整体施工技术 中国市政工程，（增刊 ）：，（，；，）：，：；櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 （上接第 页）刘静，唐园，陈立 深圆形基坑内衬墙防渗方法研究 建筑结构学报，（）：王亮，杨盛，于鹏 圆形基坑内衬墙注浆防渗方法研究 岩土工程勘察，（）：（，）：，：；第 卷 第 期年 月徐建平，等：城市高架预制边箱梁防撞墙一体化施工方法