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装配式桥梁“桩柱一体化”建造技术及应用

   发布时间:2023-05-25 09:45     浏览:817    
核心提示:来源:广西交通建设工程试验检测协会简介:广西北部湾投资集团有限公司投资建设的兰州至海口高速公路广西钦州至北海段改扩建工程(以下简称钦北改扩建工程)应用的装配式桥梁桩柱一体化建造工艺技术是国内首创的装配式建造技术,被列入交通运输部科技示范工程实施清单。目前,桥梁装配式下构桩柱一体化工艺已成功入选广西壮
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来源: 广西交通建设工程试验检测协会

 

 

简介:广西北部湾投资集团有限公司投资建设的兰州至海口高速公路广西钦州至北海段改扩建工程(以下简称“钦北改扩建工程”)应用的装配式桥梁“桩柱一体化”建造工艺技术是国内首创的装配式建造技术,被列入交通运输部科技示范工程实施清单。目前,桥梁装配式下构“桩柱一体化”工艺已成功入选广西壮族自治区交通运输厅2020年“科技示范”创新典型案例,并斩获中国公路学会举办的首届全国公路“微创新”大赛铜奖。本文从装配式桥梁“桩柱一体化”的研究背景、意义、安全性及应用等方面进行了分析。
为什么研究装配式桥梁“桩柱一体化”建造技术?
    道路作为我国经济发展的助推剂,在过去40多年发挥了十分重要的作用。但是,由于我国经济的快速发展,一些干线公路和城市道路已经无法满足日益增长的通行要求,同时由于部分道路修建的年限已久,运输压力大,道路损坏的情况较为突出,再加之近年来汽车车型结构及车辆轴载结构的变化,使得道路的运输效率低,维护成本高。
通过对道路改扩建的方式能够很好的利用既有道路,提高原有道路的通行能力。在改扩建工程中为了尽可能的减少对既有交通的影响,对临时施工场地、永久场地、施工时间均提出了严苛的要求,如何保障施工质量又要保障建设速度成为了改扩建工程中十分棘手的问题。
目前,常用的桥梁下部结构形式分为现浇式和装配式。现浇式需要现场支模,由于其工艺的特性而导致施工临时场地占用大、现场整洁性较差的问题,同时浇筑完成后需要持续多天养护,施工养护时间长。
常规装配式下部结构多是采用预制群桩的形式,然后现浇承台,通过承台将预制墩柱连接。群桩施工多是采用锤击打入,存在施工临时场地占用时间长、施工噪音大的特点,同时由于需要承台而加大了永久场地占用面积。
可以看出,已有的施工工艺并不能很好的满足改扩建工程中对桥梁下部结构施工迅速、场地占用小的要求。因此,针对上述问题,形成一种施工迅速、占地小、无需养护的桥梁下部结构创新工艺就显得十分必要。
装配式桥梁“桩柱一体化”建造技术是什么?
    装配式桥梁“桩柱一体化”建造技术是一种通过将预制桩基础及墩柱进行有效连接的一种在改扩建工程中减小占地和迅速施工的桥梁下部结构建造技术。首先,桩基、桩柱以及盖梁全部采用工厂化预制生产;然后,桩基旋挖成孔后植入大直径预制桩,再通过与桩柱等直径的法兰盘连接预制桩柱;接着,桩周采用反循环填充改良的水泥搅拌土,桩底下导管灌入水泥垫层,再通过坐浆法将桩柱下放至孔底;最后,安装预制盖梁,完成下部结构施工。
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             “桩柱一体化”工艺结构示意图
    钦州至北海高速公路改扩建工程建设对完善沿海港口的高速公路网,增强沿海港口集疏运能力意义重大。在对项目中存在的桩基不深、墩柱不高、施工场地有限以及施工时间短的特点进行了充分调研的基础上,创新性的提出了装配式桥梁“桩柱一体化”建造技术,解决了常规技术工艺存在的持续时间长、场地要求大、施工质量难以保证的难题。同时,由于盖梁安装对桩柱的垂直度等施工精度的控制要求十分严格,研发出空间姿态实时控制系统,保证了“桩柱一体化”施工工艺安装高精度、空间位置实时控制。针对预制构件拼装过程中空间姿态定位控制效率低、精度差以及缺乏配套监测控制手段的问题,研发了一套实时、高精度、可视化空间姿态控制系统,解决了全拼装桩柱垂直度控制和水平位置控制的难题,实现了预制拼装空间姿态位置控制反应时间达毫秒级、方位精度达0.05°、坐标定位精度达0.1mm以及安装构件姿态的三维可视化展示。
如何看待装配式桥梁“桩柱一体化”建造技术?
装配式桥梁“桩柱一体化”建造技术以“无感化施工、高品质扩容、智慧化保障”为目标,在充分结合全线工程实际情况的基础上,创新性的提出了“桩柱一体化”施工工艺,形成了全装配式桥梁结构技术的完整技术体系,为建设交通强国提供了广西智慧。
技术首创了包含设计、制造、施工、检测在内的“桩柱一体化”工艺。通过桩柱间采用法兰盘连接代替传统的承台连接,不但能够减少现场浇筑承台的环节,缩短建造时间,还解决了桩基处于中央分隔带时对占地要求小的问题,起到了缓解改扩建工程中交通压力大,施工周期长的作用。
装配式桥梁“桩柱一体化”建造技术与传统桥梁下部结构建造技术相比,具有施工工序简单、占用场地小、对已有交通影响降到最低,真正做到无感化施工,满足了改扩建工程“保畅通、保安全”的要求。同时,在形成全装配式桥梁结构的完整技术体系以及产业化应用的过程中,进一步带动产业链升级,推动广西乃至全国绿色建筑技术产业的发展。
装配式桥梁“桩柱一体化”建造技术的安全性如何?
“桩柱一体化”工艺为国内首创,可供参考的经验不多。同时,安全生产在项目建设中占据了所有施工过程中的首要地位,在结构安全没有充分论证的前提下进行建设,是对项目的不负责和对人民生命安全和财产安全的不尊重。
因此,本着对项目安全建设为目标,为进一步研究“桩柱一体化”工艺构想的可行性,项目组通过在钦北改扩建项目开展“桩柱一体化”工艺试验桩工作。模拟了装配式桥梁“桩柱一体化”建造的全过程,研究掌握“桩柱一体化”技术的设计、制造、施工、检测、科研等各方面的技术参数及工程特点,从而指导装配式桥梁“桩柱一体化”建造技术在工程实体中运用。
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钦北改扩建 “桩柱一体化”工艺试验盖梁安装   
    在充分进行理论论证的基础上,“桩柱一体化”工艺试验取得了良好的效果,验证了包含设计、制造、施工、检测在内的全过程工艺可行性,并由具有相应检测资质的企业出具试验检测报告。检测试验结果表明:使用“桩柱一体化”工艺建造桩柱的竖向承载力、水平承载力以及法兰连接可靠性均满足设计及国家相关规范要求,该技术对法兰盘采用三重防腐措施的防腐技术,保证了连接部位的耐久性能。工艺试验的成功,为下一步进行实体工程的建设打下了坚实的基础。
装配式桥梁“桩柱一体化”建造技术的应用情况
    选择钦北改扩建工程K2197+592.367天桥、K2199+621.215天桥进行示范性运用,为技术后续的大规模推广奠定基础。有了工艺试验成功的经验,在建造“桩柱一体化”装配式天桥时对法兰设计以及钢筋与端板的连接工艺进行了优化,进一步加强了连接性能的可靠性。从两座天桥施工资源消耗对比结果看,“桩柱一体化”技术在消耗的时间和场地要求方面,相比较于常规方式具有明显的优势。
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装配式管桩吊装
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钦北改扩建“桩柱一体化”天桥
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钦北改扩建“桩柱一体化”天桥
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钦北改扩建“桩柱一体化”天桥
有哪些问题有待研究和完善
    新技术的运用不仅能够促进装配式桥梁施工的顺利进行,有利于提高施工效率,改善交通环境,还能够推动技术的创新和施工经验的总结。然而,在具体实施中需考虑很多因素,但限于目前的技术水平,仍有很多问题有待研究和完善。
    进一步研究装配式桥梁“桩柱一体化”结构的耐久性能及长期运营性能。目前装配式桥梁“桩柱一体化”建造技术还处在初步应用阶段,对建成桥梁的运行数据及长期性能的研究还未有足够的数据支撑,下一步结合健康监测的数据成果,进一步优化结构体系,建立相应的长期性能效果评价机制。
    制定出台相应的施工及验收规范势在必行。装配式桥梁“桩柱一体化”建造技术还未有针对性的施工及验收规范,细化各建造过程的标准及要求,充分应用钦北改扩建工程项目成功应用的成果,建立完善的建造标准或指南。

 

 

 

 

 

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