鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法形成原因

珠海市香海大橋工程TJ4標預(yù)制梁場建設(shè)項目位于珠海市斗門區(qū)，該處魚塘縱橫，淤泥層較厚，土質(zhì)松軟，極易沉降，傳統(tǒng)混凝土臺座無法滿足施工生產(chǎn)的需要，為解決松軟地層局部不均勻沉降、解決污染、后期復(fù)耕難度大、材料不能再生利用的難題，中交一公局橋隧工程有限公司通過對各種臺座進行研究比較分析，在傳統(tǒng)預(yù)制箱梁混凝土臺座的施工技術(shù)和工藝上進行開拓創(chuàng)新，最終形成了《鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法》，鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座示意圖、實體圖見圖1、圖2。

《鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法》的特點有：

1.鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座充分發(fā)揮了材料優(yōu)勢，便捷了處理軟弱地區(qū)沉降導(dǎo)致的預(yù)制箱梁臺座頂面不平整、局部開裂等質(zhì)量缺陷；

2.縱橫型鋼替代了部分混凝土，節(jié)約了混凝土用量，充分發(fā)揮了型鋼安拆便捷、可重復(fù)周轉(zhuǎn)利用的優(yōu)勢，提高了材料周轉(zhuǎn)率，減少了資源投入，節(jié)約了施工成本；

3.鋼砼疊合式臺座的基座與頂部為兩種常規(guī)工藝的組合，該工藝簡單、操作要點容易撐握，施工質(zhì)量易于控制，安全風險源相對較少，安全管理相對容易；

1.該鋼砼疊合式臺座上部為型鋼結(jié)構(gòu)，下部為混凝土結(jié)構(gòu)，減少了混凝土原材用量、降低了對生態(tài)環(huán)境破壞的程度，減少了污染源的排放，保護了環(huán)境。且實現(xiàn)了臺座材料的回收再生利用，節(jié)省了資源。

鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法適用范圍

《鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法》適用于地質(zhì)軟弱或容易導(dǎo)致不均勻沉降區(qū)域內(nèi)的預(yù)制箱梁梁場的建設(shè)。

鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法技術(shù)理論

《鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法》的工藝原理是：

施工鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座時，首先對地基進行局部換填，然后澆筑混凝土基座及擴大基礎(chǔ)，當混凝土基座強度達設(shè)計要求后，在其頂部安裝由型鋼、槽鋼、鋼板組焊而成的鋼構(gòu)件，為便于調(diào)整預(yù)制箱梁臺座頂面的預(yù)拱度、平整度，鋼構(gòu)件與混凝土基座間采用膨脹螺栓加鋼板進行固定。為滿足楔形塊的施工要求，鋼砼疊合式臺座施工時先在箱梁楔形塊處預(yù)留位置，然后安裝由型鋼、鋼板組焊而成的回形或”U”形預(yù)留槽。

鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法施工工藝

《鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法》的工藝流程及操作要點如下：

• 工藝流程

該工法的施工工藝流程見圖3。

• 操作要點

一、鋼砼疊合式臺座構(gòu)造設(shè)計及制作

鋼砼疊合式臺座設(shè)計應(yīng)根據(jù)預(yù)制箱梁的參數(shù)進行設(shè)計，并經(jīng)過計算后進行型鋼部分材料的選擇及間距的設(shè)定，以確保型鋼部分的彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力、變形指標均滿足設(shè)計要求和規(guī)范。并應(yīng)注意以下問題：

1.預(yù)拱度控制

由于鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座下部為混凝土基座、上部為型鋼、槽鋼、鋼板組焊而成的鋼構(gòu)件，如何將上部型鋼部分與下部混凝土基座部分進行有效連接，使預(yù)拱值即滿足設(shè)計要求，又便于安拆，以方便后期預(yù)拱度的調(diào)整。經(jīng)過分析、研究后采用膨脹螺栓 鋼板的連接方式將其上下連接為整體。即滿足了預(yù)拱度設(shè)置，又方便了拆卸，示意圖見圖4~圖6。

2.箱梁腹板模板與底座接觸處密封的控制

腹板模板與臺座接觸部分為型鋼臺座部分，應(yīng)考慮模板與臺座接觸處密封時采用止?jié){帶或止?jié){管的方式，以便確定面板底部槽鋼縱肋腹板的位置，該臺座采用面板縱肋與模板接觸采用面接觸的方式取得了較好的成效，成功解決了箱梁腹板模板與底座接觸處密封的問題，詳見圖7及圖8。

3.梁端楔形塊多種縱橫坡度的控制

因橋梁處于豎曲線上，存在著多種縱橫坡度，為使簡支預(yù)制小箱梁底板與支座頂面緊密接觸，故在箱梁底板支座處增設(shè)了楔形塊，為滿足不同部位楔形塊縱橫坡度的需要，需設(shè)置調(diào)坡裝置，與生產(chǎn)廠家討論后，采用15毫米厚的鋼板焊接回形或U形槽，并在預(yù)留槽的底板上開孔，安裝調(diào)節(jié)裝置，施工時依據(jù)設(shè)計坡度調(diào)整四角螺栓的高度實現(xiàn)生產(chǎn)緩和、圓曲多種復(fù)雜線路預(yù)制箱梁調(diào)坡的需求，詳見圖9~圖11。

二、臺座基礎(chǔ)換填

1.因該預(yù)制場所處的區(qū)域為超厚淤泥層，當挖至一定深度厚僅能進行拋石擠淤處理，當進行拋石時應(yīng)嚴格控制石料的粒徑，并將石料大面朝下進行放置。

2.拋石后分層回填碎石土，每層的厚度控制0.3米，壓實度為93%以上，邊角或壓實不到位的部位采用小型設(shè)備進行夯實；

3.當碎石土填筑至預(yù)制箱梁臺座基礎(chǔ)底時，嚴格控制其平整度、寬度、壓實度及高程。

三、臺座基礎(chǔ)混凝土及基座澆筑

1.當臺座基礎(chǔ)換填完成后，立即綁扎縱橫向鋼筋網(wǎng)片，并嚴格控制其保護厚度，鋼筋接頭的位置、鋼筋的間距、鋼筋綁扎處的牢固程度；

2.臺座混凝土澆筑時，應(yīng)對機械設(shè)備進行檢查，確保澆筑期間混凝土連續(xù)供應(yīng)，振搗應(yīng)嚴格控制混凝土的間距、插入深度、距模板的距離、確?；炷翝仓|(zhì)量；

3.當澆筑臺座基座時，應(yīng)嚴格控制基座頂面的預(yù)拱度、平整度及預(yù)埋鋼筋的間距。

四、型鋼構(gòu)件安裝

1.當臺座基座混凝土強度養(yǎng)護到期后，彈出工字鋼的軸線，安裝工字鋼，并采用膨脹螺栓 鋼板每間隔0.5米進行固定，過程中嚴格按預(yù)拱度控制，必要時在混凝土基座與型鋼之間支墊鋼板。

2.按圖紙設(shè)計間距垂直型鋼安裝63#槽鋼，與型鋼的翼緣焊接為整體，采用拉線方式嚴格控制63#槽鋼的邊線，確保橫向槽鋼分配梁線形順直。

3.在橫向分配梁的頂部縱向安裝63#槽鋼縱梁，兩側(cè)的縱梁應(yīng)呈反扣狀，且嚴格控制其間距和線形，縱向槽鋼接長時，在槽鋼的內(nèi)部利用加設(shè)鋼板進行接長，避免焊接時凸凹的質(zhì)量缺陷，導(dǎo)致模板與臺座接觸不緊密質(zhì)量缺陷的發(fā)生，鋼砼疊合式臺座效果見圖12。

4.在拼裝縱橫分配梁型鋼組件時，應(yīng)按不同規(guī)格的箱梁預(yù)留楔形塊的位置，當澆筑箱梁時將其安裝就位，嚴格控制其平面位置、軸線、高程及楔形塊的坡度。

5.面板采用6毫米厚的不銹鋼板，采用等離子切割成塊，運輸至施工現(xiàn)場進行分塊安裝，安裝時嚴格控制鋼板的平整度、接縫及線形，并將鋼板與面板后的背肋焊接為整體，嚴格控制焊接質(zhì)量、不得有夾渣、氣孔等質(zhì)量缺陷，并對鋼板進行保護，避免燒傷、燒穿影響預(yù)制箱梁的外觀。

五、型鋼構(gòu)件回收再生利用

考慮到鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座后期回收，臺座的型鋼部分與混凝土基座部分采用膨脹螺栓 鋼板進行臨時固定，當局部有沉降現(xiàn)象時，可松開螺栓加墊支撐的方式對臺座的型鋼部分進行調(diào)整，使預(yù)制箱梁臺座的預(yù)拱度滿足設(shè)計要求，當預(yù)制箱梁預(yù)制完成后，解除臺座的型鋼部分與混凝土基座部分的連接，分段割開后，用龍門吊將其吊離，進行再生利用。

《鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法》的材料設(shè)備要求如下：

1.材料要求見表1。

2.設(shè)備要求見表2、表3、表4。

施工企業(yè)采用《鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法》施工時，應(yīng)采取的質(zhì)量控制要求如下：

一、工程質(zhì)量控制標準

《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50-2011）；

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017－2003）；

《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50205-2001)；

《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81-2002）。

二、質(zhì)量保證措施

1.預(yù)制箱梁模板安裝時，應(yīng)沿著面板底部的縱肋粘接止?jié){膠條，并在粘接止?jié){膠條之前清除縱向槽鋼腹板表面的銹，以防止?jié){條脫落；

2.焊接時應(yīng)嚴格控制焊縫質(zhì)量，并應(yīng)按質(zhì)量檢驗標準進行外觀檢查，并填寫檢查記錄，所有焊縫不得有裂紋、未熔合、焊瘤、夾渣、未填滿及漏焊等缺陷，外觀檢查不合格的焊接件，在未返修合格前不得進入下一道工序；

3.安裝面板時應(yīng)嚴格控制面板表面的平整度、拼縫處的高差及兩側(cè)的線形，確保預(yù)制箱梁臺座的線形順暢。

4.嚴格控制楔形塊的位置及楔形塊處的拼縫、表面平整度、線形，并每次檢查楔形處的縱橫坡度。

5.基座澆筑過程應(yīng)嚴格控制預(yù)制箱梁臺座的預(yù)拱度，確保預(yù)拱度滿足設(shè)計和規(guī)范要求。

6.施工過程中加強監(jiān)控量測，避免因不均勻沉降導(dǎo)致的預(yù)制箱梁底面平整度出現(xiàn)異常。

7.施工過程中定期不定期對預(yù)制箱梁臺座的型鋼部分、混凝土基座部分進行檢查，確保預(yù)制箱梁臺座型鋼部分與混凝土基座連接牢固，無松動現(xiàn)象。

施工企業(yè)采用《鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法》施工時，除應(yīng)執(zhí)行國家、地方的各項安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項：

1.起吊設(shè)備應(yīng)用之前，應(yīng)對吊具、吊鉤、鋼絲繩及機械設(shè)備的性能進行檢查，確保設(shè)備運營期間性能均處于良好的狀態(tài)。

2.操作人員在電焊期間應(yīng)用好勞動保護用品，避免燒傷、燙傷、電傷等事故的發(fā)生。

3.起吊期間應(yīng)設(shè)專人指揮，嚴禁在起吊重物范圍或起重設(shè)備旋轉(zhuǎn)半徑范圍之內(nèi)站人。

4.對臨時用電進行定期、不定期、專項檢查，確保臨時用電電纜不破損、工具保護設(shè)施完好無損。

5.做好運輸線路的疏導(dǎo)，并設(shè)專人指揮，杜絕因無人指揮，造成人員、設(shè)備碰撞、擠壓等傷害。

6.氧氣瓶與乙炔瓶隔離存放，嚴格保證氧氣瓶不沾染油脂、乙炔發(fā)生器和間距除按安全規(guī)定要求進行。

7.施工現(xiàn)場使用的手持照明燈使用36V的安全電壓。

8.龍門吊停用期間應(yīng)將夾軌器夾緊，避要時用手拉葫蘆拉緊，避免因臺風造成損失。

施工企業(yè)采用《鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法》施工時，應(yīng)采取的環(huán)保措施是：

1.施工現(xiàn)場垃圾設(shè)專門的垃圾堆放區(qū)，禁止將施工廢棄鋼材、焊條等隨意亂丟。

2.定期對施工現(xiàn)場進行灑水，確保施工便道濕潤，減少揚塵污染。

3.對技術(shù)性落后、耗能高、噪聲大的設(shè)備禁入場，運輸設(shè)備進入現(xiàn)場后減速慢行，禁止鳴笛。

4.加強噪音監(jiān)測，采取專人檢測、專人管理的原則，及時對施工現(xiàn)場超標的有關(guān)因素進行調(diào)整，達到施工噪音符合要求的目的。

5.施工過程應(yīng)將生產(chǎn)用水、生活用水分離，并設(shè)置沉淀池進行沉淀、凈化，進行集中處理，嚴禁污水亂排亂放。-6.對生活垃圾、生產(chǎn)垃圾進行集中處理，嚴禁亂扔、亂棄。

中交一公局橋隧工程有限公司采用《鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法》施工的效益有：

一、經(jīng)濟效益

（一）直接經(jīng)濟效益

1.以傳統(tǒng)30米砼預(yù)制臺座為例：混凝土預(yù)制臺座采用長30.5米，寬0.925米，高0.35米，單個臺座安裝與拆除費用為5220.4元，具體費用分析如表5：

2.采用鋼砼疊合式預(yù)制臺座，具體費用分析如表6：

3.經(jīng)濟效益對比分析如:表7：

采用鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座與傳統(tǒng)混凝土臺座相比可以節(jié)省施工成本10.55萬元，同時減少資源投入，提高了型鋼組件再生利用率，并降低了預(yù)制箱梁臺座后期復(fù)耕難度。

（二）間接經(jīng)濟效益

由于梁場場址位于超厚淤泥層軟弱地質(zhì)區(qū)，沉降對于混凝土臺座的影響非常之大，若發(fā)生不均勻沉降則預(yù)制箱梁預(yù)拱度無法得到保障，同時臺座發(fā)生開裂將無法繼續(xù)使用，將對混凝土臺座進行拆除和重建。而采用型鋼臺座可進行支墊鋼板進行預(yù)制型鋼臺座預(yù)拱度調(diào)整。

單個混凝土臺座拆除及重建費用按照3W/個/次計算，24個臺座費用則為72W元（僅考慮一次臺座拆除和重建費用）。

二、社會效益

鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座，充分發(fā)揮了鋼砼疊合式臺座材料的優(yōu)勢，克服了混凝土抗拉方面差的缺陷，充分利用了型鋼整體抗彎性較好的優(yōu)勢，從而解決了超厚淤泥地質(zhì)處理地基難度大的問題，并且減少或避免了因澆筑混凝土或拆除混凝土造成的環(huán)境污染，加大了材料循環(huán)周轉(zhuǎn)次數(shù)，節(jié)省了材料投入，縮短了施工工期，節(jié)約了施工管理成本

注：施工費用以2017—2020年施工材料價格計算

中交一公局橋隧工程有限公司采用《鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法》的應(yīng)用實例如下：

實例1：珠海市香海大橋工程TJ4標項目

珠海市香海大橋工程TJ4標施工標段東起磨刀門特大橋主航道橋終點（TJ3施工標段設(shè)計終點），起點樁號K12 512.938，向西跨磨刀門水道副航道，上跨斗門區(qū)的規(guī)劃道路及X584后，向西跨界河后，與江珠高速交叉設(shè)置昭興圍互通，后上跨圍甲正涌，止于主線收費站終點，終點樁號K18 540.000，線路長度6.027千米。本標段預(yù)制小箱梁975片，其中磨刀門特大橋引橋為先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力小箱梁，40米預(yù)制梁240片；燈籠高架橋為預(yù)應(yīng)力簡支小箱梁，30米預(yù)制梁420片，30.5米預(yù)制梁80片；昭興圍互通主線橋1#-22#墩為預(yù)應(yīng)力簡支小箱梁，30米預(yù)制梁150片，28.5米預(yù)制梁85片。該鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座于2017年10月28日建成，于2018年4月11日投入使用，已順利完成30片預(yù)制箱梁的施工，施工質(zhì)量安全可靠，可以滿足超厚淤泥層軟弱地質(zhì)區(qū)預(yù)制箱梁施工需求。

實例2：興寧至汕尾高速公路海豐至紅海灣開發(fā)區(qū)段項目

該工法已在興寧至汕尾高速公路海豐至紅海灣開發(fā)區(qū)段項目成功推廣，有效解決了當?shù)剀浫醯刭|(zhì)區(qū)域臺座不均勻沉降處理的難題，充分發(fā)揮了鋼砼疊合式臺座材料的優(yōu)勢，規(guī)避了傳統(tǒng)混凝土臺座澆筑、拆除及復(fù)耕期間造成的環(huán)境污染，方便了拆除，減少了資源投入，節(jié)約施工成本。

實例3：花莞高速公路第SG14合同段項目

同時工法被應(yīng)用于花莞高速公路第SG14標段，鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座充分發(fā)揮了材料優(yōu)勢，便捷了處理軟弱地區(qū)沉降導(dǎo)致的預(yù)制箱梁臺座頂面不平整、局部開裂等質(zhì)量缺陷，縱橫型鋼替代了部分混凝土，節(jié)約了混凝土用量，充分發(fā)揮了型鋼安拆方便、可重復(fù)周轉(zhuǎn)利用的優(yōu)勢，提高了材料周轉(zhuǎn)率，減少了資源投入，節(jié)約了施工成本。

2020年9月2日，湖南省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳以湘建科〔2020〕136號文件發(fā)布《關(guān)于公布2019年度省級工程建設(shè)工法的通知》，《鋼砼疊合式預(yù)制箱梁臺座施工工法》被評定為湖南省2019年度工程建設(shè)省級工法。

鋼砼把在澆筑混凝土之前把鋼筋預(yù)先埋在其中，或者在澆筑混凝土之后（后張法，預(yù)應(yīng)力鋼砼）穿入鋼筋，在結(jié)構(gòu)中受力時由混凝土來承受壓力，而由鋼筋來承受拉力的可塑性高的高級建筑材料。鋼砼是鋼筋抗拉和混凝土抗壓的結(jié)合，比混凝土有更高的承載力。

鋼筋混凝土的發(fā)明出現(xiàn)在近代，通常為人認為發(fā)明于1848年。1868年一個法國園丁， 獲得了包括鋼筋混凝土花盆，以及緊隨其后應(yīng)用于公路護欄的鋼筋混凝土梁柱的專利。1872年，世界第一座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑在美國紐約落成，人類建筑史上一個嶄新的紀元從此開始，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在1900年之后在工程界方得到了大規(guī)模的使用。1928年，一種新型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土出現(xiàn)，并于二次世界大戰(zhàn)后亦被廣泛地應(yīng)用于工程實踐。鋼筋混凝土的發(fā)明以及19世紀中葉鋼材在建筑業(yè)中的應(yīng)用使高層建筑與大跨度橋梁的建造成為可能。

一種常見的發(fā)生混疊的情況就是電影。 這是因為不斷以24幀/秒的速率對變化的圖像進行離散采樣。 奈奎斯特抽樣定理告訴我們，如果在圖像平面中的任何一點出現(xiàn)混疊存在比

考慮一個有八個輻條車輪以3轉(zhuǎn)/秒（或180rpm）的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。 在這種情況下，車輪會在每幀內(nèi)移動一個輻條，因為：

因此，貨車輪將看起來靜止不動。 但是這種情況非常少見，因為車輪恰好按照這個速度旋轉(zhuǎn)的概率非常小。

考慮如果車輪以一個低于這個數(shù)值的速率轉(zhuǎn)動，比如2.5轉(zhuǎn)/秒。 車輪將移動83%個輻條間距每幀。 所以，比較兩個相鄰的幀，我們會看到下面的現(xiàn)象：

人的大腦在看這些電影幀的時候會存在兩個解釋。 一個解釋是輪子已經(jīng)移動了83%沿順時針方向輪輻間隔。 另一種解釋就是它已經(jīng)沿著逆時針方向移動了17%的輻條間隔。 事實證明大腦喜歡后者的解釋，所以你感覺到的結(jié)果是車輪以比實際速度慢的速度向后（逆時針）移動移動。