鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法

《鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法》是中交一公局橋隧工程有限公司完成的建築類施工工法。完成人是余昌平、曹衛平、易佳飛、劉武林、譚強。該工法適用於地質軟弱或容易導致不均勻沉降區域內的預製箱梁梁場的建設。

《鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法》主要特點是：充分發揮了材料優勢，便捷了處理軟弱地區沉降導致的預製箱梁台座頂面不平整、局部開裂等質量缺陷；縱橫型鋼替代了部分混凝土；鋼砼疊合式台座的基座與頂部為兩種常規工藝的組合；鋼砼疊合式台座上部為型鋼結構，下部為混凝土結構。

2020年9月2日，《鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法》被湖南省住房和城鄉建設廳評定為湖南省2019年度工程建設省級工法。

基本介紹

• 中文名：鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法
• 工法編號：HNJSGF199-2019
• 完成單位：中交一公局橋隧工程有限公司
• 完成人：余昌平、曹衛平、易佳飛、劉武林、譚強
• 審批單位：湖南省住房和城鄉建設廳
• 主要榮譽：湖南省2019年度工程建設省級工法

形成原因

珠海市香海大橋工程TJ4標預製梁場建設項目位於珠海市斗門區，該處魚塘縱橫，淤泥層較厚，土質鬆軟，極易沉降，傳統混凝土台座無法滿足施工生產的需要，為解決鬆軟地層局部不均勻沉降、解決污染、後期復耕難度大、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台座進行研究比較分析，在傳統預製箱梁混凝土台座的施工技術和工藝上進行開拓創新，最終形成了《鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法》，鋼砼疊合式預製箱梁台座示意圖、實體圖見圖1、圖2。

圖1 預製箱梁台座示意圖

圖2 鋼砼疊合式預製箱梁台座實體圖

工法特點

《鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法》的特點有：

1.鋼砼疊合式預製箱梁台座充分發揮了材料優勢，便捷了處理軟弱地區沉降導致的預製箱梁台座頂面不平整、局部開裂等質量缺陷；

2.縱橫型鋼替代了部分混凝土，節約了混凝土用量，充分發揮了型鋼安拆便捷、可重複周轉利用的優勢，提高了材料周轉率，減少了資源投入，節約了施工成本；

3.鋼砼疊合式台座的基座與頂部為兩種常規工藝的組合，該工藝簡單、操作要點容易撐握，施工質量易於控制，安全風險源相對較少，安全管理相對容易；

4.該鋼砼疊合式台座上部為型鋼結構，下部為混凝土結構，減少了混凝土原材用量、降低了對生態環境破壞的程度，減少了污染源的排放，保護了環境。且實現了台座材料的回收再生利用，節省了資源。

操作原理

適用範圍

《鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法》適用於地質軟弱或容易導致不均勻沉降區域內的預製箱梁梁場的建設。

技術理論

《鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法》的技術理論是：

施工鋼砼疊合式預製箱梁台座時，首先對地基進行局部換填，然後澆築混凝土基座及擴大基礎，當混凝土基座強度達設計要求後，在其頂部安裝由型鋼、槽鋼、鋼板組焊而成的鋼構件，為便於調整預製箱梁台座頂面的預拱度、平整度，鋼構件與混凝土基座間採用膨脹螺栓加鋼板進行固定。為滿足楔形塊的施工要求，鋼砼疊合式台座施工時先在箱梁楔形塊處預留位置，然後安裝由型鋼、鋼板組焊而成的回形或”U”形預留槽。

施工工藝

《鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法》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。

圖3 施工工藝流程圖

操作要點

一、鋼砼疊合式台座構造設計及製作

鋼砼疊合式台座設計應根據預製箱梁的參數進行設計，並經過計算後進行型鋼部分材料的選擇及間距的設定，以確保型鋼部分的彎曲應力、剪應力、變形指標均滿足設計要求和規範。並應注意以下問題：

1.預拱度控制

由於鋼砼疊合式預製箱梁台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線，使預拱值即滿足設計要求，又便於安拆，以方便後期預拱度的調整。經過分析、研究後採用膨脹螺栓+鋼板的連線方式將其上下連線為整體。即滿足了預拱度設定，又方便了拆卸，示意圖見圖4~圖6。

圖4 鋼護筒插打過程垂直度控制原理

圖5 鋼護筒整體一次性插打

圖6 預拱度檢查圖

2.箱梁腹板模板與底座接觸處密封的控制

腹板模板與台座接觸部分為型鋼台座部分，應考慮模板與台座接觸處密封時採用止漿帶或止漿管的方式，以便確定面板底部槽鋼縱肋腹板的位置，該台座採用面板縱肋與模板接觸採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。

圖7 預製台座縱斷面圖和橫斷面圖

圖8 鋼砼疊合式台座效果圖

3.梁端楔形塊多種縱橫坡度的控制

因橋樑處於豎曲線上，存在著多種縱橫坡度，為使簡支預製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了楔形塊，為滿足不同部位楔形塊縱橫坡度的需要，需設定調坡裝置，與生產廠家討論後，採用15毫米厚的鋼板焊接回形或U形槽，並在預留槽的底板上開孔，安裝調節裝置，施工時依據設計坡度調整四角螺栓的高度實現生產緩和、圓曲多種複雜線路預製箱梁調坡的需求，詳見圖9~圖11。

圖9 楔形塊調整裝置

圖10 楔形塊調整裝置

圖11 調整裝置調坡後效果圖

二、台座基礎換填

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

2.拋石後分層回填碎石土，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採用小型設備進行夯實。

3.當碎石土填築至預製箱梁台座基礎底時，嚴格控制其平整度、寬度、壓實度及高程。

三、台座基礎混凝土及基座澆築

1.當台座基礎換填完成後，立即綁紮縱橫向鋼筋網片，並嚴格控制其保護厚度，鋼筋接頭的位置、鋼筋的間距、鋼筋綁紮處的牢固程度；

2.台座混凝土澆築時，應對機械設備進行檢查，確保澆築期間混凝土連續供應，振搗應嚴格控制混凝土的間距、插入深度、距模板的距離、確保混凝土澆築質量；

3.當澆築台座基座時，應嚴格控制基座頂面的預拱度、平整度及預埋鋼筋的間距。

四、型鋼構件安裝

1.當台座基座混凝土強度養護到期後，彈出工字鋼的軸線，安裝工字鋼，並採用膨脹螺栓+鋼板每間隔0.5米進行固定，過程中嚴格按預拱度控制，必要時在混凝土基座與型鋼之間支墊鋼板。

2.按圖紙設計間距垂直型鋼安裝63#槽鋼，與型鋼的翼緣焊接為整體，採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，兩側的縱梁應呈反扣狀，且嚴格控制其間距和線形，縱向槽鋼接長時，在槽鋼的內部利用加設鋼板進行接長，避免焊接時凸凹的質量缺陷，導致模板與台座接觸不緊密質量缺陷的發生，鋼砼疊合式台座效果見圖12。

圖12 鋼砼疊合式台座效果圖

4.在拼裝縱橫分配梁型鋼組件時，應按不同規格的箱梁預留楔形塊的位置，當澆築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.面板採用6毫米厚的不鏽鋼板，採用等離子切割成塊，運輸至施工現場進行分塊安裝，安裝時嚴格控制鋼板的平整度、接縫及線形，並將鋼板與面板後的背肋焊接為整體，嚴格控制焊接質量、不得有夾渣、氣孔等質量缺陷，並對鋼板進行保護，避免燒傷、燒穿影響預製箱梁的外觀。

五、型鋼構件回收再生利用

考慮到鋼砼疊合式預製箱梁台座後期回收，台座的型鋼部分與混凝土基座部分採用膨脹螺栓+鋼板進行臨時固定，當局部有沉降現象時，可鬆開螺栓加墊支撐的方式對台座的型鋼部分進行調整，使預製箱梁台座的預拱度滿足設計要求，當預製箱梁預製完成後，解除台座的型鋼部分與混凝土基座部分的連線，分段割開後，用龍門吊將其吊離，進行再生利用。

材料設備

《鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法》的材料設備要求如下：

1.材料要求見表1。

2.設備要求見表2、表3、表4。

質量控制

施工企業採用《鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法》施工時，應採取的質量控制要求如下：

一、工程質量控制標準

1.《公路橋涵施工技術規範》（JTG/TF50-2011）；

2.《鋼結構設計規範》（GB50017－2003）；

3.《鋼結構工程施工質量驗收規範》(GB50205-2001)；

4.《建築鋼結構焊接技術規程》（JGJ81-2002）。

二、質量保證措施

1.預製箱梁模板安裝時，應沿著面板底部的縱肋粘接止漿膠條，並在粘接止漿膠條之前清除縱向槽鋼腹板表面的銹，以防止漿條脫落。

2.焊接時應嚴格控制焊縫質量，並應按質量檢驗標準進行外觀檢查，並填寫檢查記錄，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.安裝面板時應嚴格控制臺表面的平整度、拼縫處的高差及兩側的線形，確保預製箱梁台座的線形順暢。

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，並每次檢查楔形處的縱橫坡度。

5.基座澆築過程應嚴格控制預製箱梁台座的預拱度，確保預拱度滿足設計和規範要求。

6.施工過程中加強監控量測，避免因不均勻沉降導致的預製箱梁底面平整度出現異常。

7.施工過程中定期不定期對預製箱梁台座的型鋼部分、混凝土基座部分進行檢查，確保預製箱梁台座型鋼部分與混凝土基座連線牢固，無鬆動現象。

安全措施

施工企業採用《鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.起吊設備套用之前，應對吊具、吊鉤、鋼絲繩及機械設備的性能進行檢查，確保設備運營期間性能均處於良好的狀態。

2.操作人員在電焊期間套用好勞動保護用品，避免燒傷、燙傷、電傷等事故的發生。

3.起吊期間應設專人指揮，嚴禁在起吊重物範圍或起重設備旋轉半徑範圍之內站人。

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、工具保護設施完好無損。

5.做好運輸線路的疏導，並設專人指揮，杜絕因無人指揮，造成人員、設備碰撞、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、乙炔發生器和間距除按安全規定要求進行。

7.施工現場使用的手持照明燈使用36伏的安全電壓。

8.龍門吊停用期間應將夾軌器夾緊，避要時用手拉葫蘆拉緊，避免因颱風造成損失。

環保措施

施工企業採用《鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法》施工時，應採取的環保措施是：

1.施工現場垃圾設專門的垃圾堆放區，禁止將施工廢棄鋼材、焊條等隨意亂丟。

2.定期對施工現場進行灑水，確保施工便道濕潤，減少揚塵污染。

3.對技術性落後、耗能高、噪聲大的設備禁入場，運輸設備進入現場後減速慢行，禁止鳴笛。

4.加強噪音監測，採取專人檢測、專人管理的原則，及時對施工現場超標的有關因素進行調整，達到施工噪音符合要求的目的。

5.施工過程應將生產用水、生活用水分離，並設定沉澱池進行沉澱、淨化，進行集中處理，嚴禁污水亂排亂放。-

6.對生活垃圾、生產垃圾進行集中處理，嚴禁亂扔、亂棄。

效益分析

中交一公局橋隧工程有限公司採用《鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法》施工的效益有：

一、經濟效益

（一）直接經濟效益

1.以傳統30米砼預製台座為例：混凝土預製台座採用長30.5米，寬0.925米，高0.35米，單個台座安裝與拆除費用為5220.4元，具體費用分析如表5：

表5 傳統砼預製台座費用分析表

序號	類別	數量	單價/元	費用/元
1	砼材料費	9.87立方米	328	3237.4
2	人機費	9.87立方米	80	789.6
3	砼拆除費	9.87立方米	120	1184.4
小計				5220.4
24個台座合計				125289.6

2.採用鋼砼疊合式預製台座，具體費用分析如表6：

表6 鋼砼疊合式預製台座費用分析表

序號	類別	數量	單價/元	費用/元
1	砼材料費	2.8立方米	328	918.4
2	砼人機費	2.8立方米	80	224
3	砼拆除費	2.8立方米	120	336
4	型鋼	4.4噸	4500	19800
5	型鋼二次利用	4.18噸	-2600	-10868
6	型鋼回收	3.97噸	-2250	-8935.5
小計				1477.9
24個台座合計				35469.6

3.經濟效益對比分析如:表7：

表7 經濟效益分析表

項目	工程量	單價/元	合計/元
節省台座澆築、拆除混凝土費用	表5合計-表6合計		89820
節省台座清理費用	198.288立方米	35	6940.08
節省台座棄渣征地費用	132.19平方米	65.97	8720.57
節省總計	-	-	105480.65

採用鋼砼疊合式預製箱梁台座與傳統混凝土台座相比可以節省施工成本10.55萬元，同時減少資源投入，提高了型鋼組件再生利用率，並降低了預製箱梁台座後期復耕難度。

（二）間接經濟效益

由於梁場場址位於超厚淤泥層軟弱地質區，沉降對於混凝土台座的影響大，若發生不均勻沉降則預製箱梁預拱度無法得到保障，同時台座發生開裂將無法繼續使用，將對混凝土台座進行拆除和重建。而採用型鋼台座可進行支墊鋼板進行預製型鋼台座預拱度調整。

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

二、社會效益

鋼砼疊合式預製箱梁台座，充分發揮了鋼砼疊合式台座材料的優勢，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勢，從而解決了超厚淤泥地質處理地基難度大的問題，並且減少或避免了因澆築混凝土或拆除混凝土造成的環境污染，加大了材料循環周轉次數，節省了材料投入，縮短了施工工期，節約了施工管理成本

註：施工費用以2017—2020年施工材料價格計算

套用實例

中交一公局橋隧工程有限公司採用《鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法》的套用實例如下：

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，上跨斗門區的規劃道路及X584後，向西跨界河後，與江珠高速交叉設定昭興圍互通，後上跨圍甲正涌，止於主線收費站終點，終點樁號K18+540.000，線路長度6.027千米。本標段預製小箱梁975片，其中磨刀門特大橋引橋為先簡支後連續預應力小箱梁，40米預製梁240片；燈籠高架橋為預應力簡支小箱梁，30米預製梁420片，30.5米預製梁80片；昭興圍互通主線橋1#-22#墩為預應力簡支小箱梁，30米預製梁150片，28.5米預製梁85片。該鋼砼疊合式預製箱梁台座於2017年10月28日建成，於2018年4月11日投入使用，已順利完成30片預製箱梁的施工，施工質量安全可靠，可以滿足超厚淤泥層軟弱地質區預製箱梁施工需求。

實例2：興寧至汕尾高速公路海豐至紅海灣開發區段項目

該工法已在興寧至汕尾高速公路海豐至紅海灣開發區段項目成功推廣，有效解決了當地軟弱地質區域台座不均勻沉降處理的難題，充分發揮了鋼砼疊合式台座材料的優勢，規避了傳統混凝土台座澆築、拆除及復耕期間造成的環境污染，方便了拆除，減少了資源投入，節約施工成本。

實例3：花莞高速公路第SG14契約段項目

同時工法被套用於花莞高速公路第SG14標段，鋼砼疊合式預製箱梁台座充分發揮了材料優勢，便捷了處理軟弱地區沉降導致的預製箱梁台座頂面不平整、局部開裂等質量缺陷，縱橫型鋼替代了部分混凝土，節約了混凝土用量，充分發揮了型鋼安拆方便、可重複周轉利用的優勢，提高了材料周轉率，減少了資源投入，節約了施工成本。

榮譽表彰

2020年9月2日，湖南省住房和城鄉建設廳以湘建科〔2020〕136號檔案發布《關於公布2019年度省級工程建設工法的通知》，《鋼砼疊合式預製箱梁台座施工工法》被評定為湖南省2019年度工程建設省級工法。