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路桥工业化建造技术再创新高

  ——上海S7沪崇高速(S20~月罗公路)新建工程建成通车

  金秋十月,惠风送爽。经过三年多的奋战,在祖国70华诞的喜庆日子里,在第二届中国国际进口博览会即将开幕之际,由上海城投公路投资(集团)有限公司投资建设的上海S7沪崇高速(S20~月罗公路)新建工程,于2019年10月18日上午9﹕30正式通车,为上海北部地区增添一条进入市区的快速通道。

  作为上海规划高速公路网“十二射”中东北方向的重要“射线”,S7沪崇高速(S20~月罗公路)新建工程南起S20外环高速与S6沪翔高速立交,途经宝山区顾村镇、嘉定区马陆镇、宝山区罗店镇,北至月罗公路,线路全长约8.75公里。全线按高速公路标准设计,建设规模为双向6车道。沿线共设置S7-S20-S6及S7-G1503两座枢纽型互通立交,宝安公路及月罗公路两座菱形立交,同步实施陈广路至宝安公路、美兰湖路至月罗公路两段地面辅道。

  城投公路集团在工程建设过程中坚持“低碳、环保、绿色”的建筑工业化发展道路,持续引领“桥梁全预制拼装”技术革新和推广,以“三个有利于”(即:减少人为因素,有利于安全质量控制;减少现场工作量,有利于控制施工对周边环境影响;增加拼装化程度,有利于集约化管理)为抓手,在立柱、盖梁和小箱梁预制装配基础上,对悬臂拼装分节盖梁、组合梁桥面板、桥台(pocket模式)、箱涵、挡土墙、防汛墙、防撞墙、排水沟、管理用房等工程结构成功应用预制装配技术,预制装配化率达到95%以上,在路桥工业化建造技术上再创新高。

  一、坚持技术引领,再树行业标杆

  ?预制拼装灌浆波纹钢管连接技术研发与应用

  针对国内桥梁预制拼装构件连接技术上存在的空白,自主研发钢筋锚固用灌浆波纹钢管,该波纹钢管具有刚度大、可焊性强、易于定制加工形成节点连接模块的突出优势,在本工程的桥梁立柱和盖梁连接节点中得到广泛应用。城投公路集团主编的行业标准——《钢筋锚固用波纹钢管》已于2019年6月25日通过中国标准化协会组织的专家评审,即将正式发布。

  ?预制小箱梁施工标准化

  工程的混凝土小箱梁在预制时将边梁防撞墙与箱体在预制场内同步进行预制,大幅提高了防撞墙的施工质量。将35米长的小箱梁预制钢模版侧模整体进行拆装,并以内拉杆取代传统钢内模压重方式,进一步提升混凝土小箱梁的预制效率,降低产业工人的劳动强度;边梁防撞墙也采用35米长柔性模板整体安拆工艺,并配套设计了模板调节系统,新的模板体系极大提升了混凝土小箱梁预制的工业化水准。在全面总结工程实践经验的基础上,城投公路集团主持编制的企业标准——《预应力混凝土简支小箱梁设计和施工标准》,于2019年5月9日通过了上海市公路协会组织的专家技术审查。

  二、推动技术创新,拓展预制边界

  ?超大盖梁的节段拼装

  长挑臂超重盖梁因受运输和吊装能力的制约,其预制拼装施工一直是桥梁装配技术的难点。对此,城投公路集团联合上海市政设计研究总院与同济大学,共同研发盖梁分节预制悬臂拼装技术,并在本工程中创造了首个胶接缝拼接盖梁实例,最大悬拼节段重量达到173吨,现场施工速度快,对周边环境的影响小,特别适合在中心城区桥梁施工。

  此外,在结合构件预制场与现场吊装设备的实际情况后,城投公路集团针对大型门式墩超重盖梁创新性地提出了将大型盖梁分成一大两小三节进行预制拼装的方式,并研发设计了专用的中间节段临时悬吊体系,解决了大型门式墩盖梁的预制拼装难题,在本工程陈广路段成功应用,该门式墩盖梁平均长度达40米,单体总重约800吨。

  ?地面中小桥全预制拼装

  为减少新、改建工程的地面中小桥施工对周边交通的影响,集团联合上海市政设计研究总院革新地面中小桥建造体系、创新设计理念,如:桩基础采用钢管桩或预制PHC管桩,桥台采用桩柱式pocket模式预制拼装,上部结构采用刚接空心板梁取代铰接空心板,从根源上解决铰缝病害,台后挡土墙采用装配式施工等等。这一中小桥全预制装配的应用,加速了从沉桩开始到上部结构贯通的全过程,速度是原有现浇工艺的7倍。

  三、挑战精度极限,彰显建设匠心

  ?组合梁桥面板预制装配

  工程主线跨宝安公路,采用大跨度组合梁结构形式,桥面板纵向分块预制拼装。为确保预制板与钢梁栓钉的匹配精度,建设者们运用工业级航拍器对钢板梁的栓钉位置进行实测测量,高清晰的影像结果可直接反映焊钉的相对位置关系,极大提高了测量速度和精度,且图像化的测量成果可以直接通过cad制图软件辅助预制图的深化设计,为个性化定制桥面板打下坚实基础。

  ?防撞墙单独预制装配

  针对混凝土小箱梁边梁带防撞墙整体预制的方式不适用于组合梁桥面板、钢梁和空心板梁等结构的现状,工程在近10公里路段的上述结构体系中成功应用混凝土防撞墙单独预制装配的创新工艺——通过少量UHPC后浇接头,将防撞护栏与相应结构相连。适用范围较广,可同时满足车撞和风荷载(声屏障)两种工况下的使用要求。

  四、革新设计施工,再创速度神话

  ?箱涵快速化施工

  为实现工程G1503互通立交两处匝道跨联杨路箱涵结构的快速施工,集团联合上海市政设计研究总院积极开展混凝土箱涵预制拼装方案的研究与应用。该方案将每跨箱涵分成4个重约200吨的U型构件,拼缝通过遇水膨胀橡胶和预应力措施保证其防水性能。两处箱涵在两天内拼装完成,将对联杨路交通的影响降到了最小。

  ?装配式收费站管理用房

  为加快收费站管理用房的建设进度,践行清水混凝土外墙的先进理念,进一步深化及完善预制装配技术,在借鉴国外先进的房屋PC技术基础上,城投公路集团提出对房屋构件的拼装工艺进行了深入研究,并创新性地使用了高强螺栓、钢丝绳扣件等构件连接形式,与设计、施工单位在BIM平台上深入讨论和研究节点碰撞、吊点设置和施工顺序等关键问题,真正做到了以BIM指导实际的预制和吊装工作。工程主线收费站管理用房主体结构的现场装配施工仅用8名工人10天完成,与传统现浇施工相比节省了90%的工期和劳动力。

  五、注重低碳环保,打造“绿色公路”

  ?建筑碎石再生资源化利用

  工程道路路基施工中,将红线范围内房屋动迁产生的建筑旧料经筛选和破碎后形成路基填料,用于路基填筑,大幅减少了建筑垃圾外运和土方进出对周边环境的污染,同时缩短了路基施工周期。共使用超过40万立方的建筑碎石再生料,对保护上海环境做出了巨大贡献。

  ?全线采用预制桩基础

  工程全线采用PHC管桩和钢管桩,从根源上杜绝了传统钻孔灌注桩基施工产生的泥浆污染现象。同时为降低钢管桩沉桩作业的噪音,减少对周围环境的影响,在充分调研比选的基础上,引进液压高频免共振等先进施工装备,最大程度减少了桩基施工造成的土体共振和噪音污染。践行了“绿色公路”的建设理念。

  经过全体参建者的深入研究和不断探索,S7沪崇高速(S20~月罗公路)新建工程的预制装配化率超过了95%,施工现场的作业人数减少了90%,施工功效提高了7倍以上。工程的全面建成通车,为上海北部地区交通路网连上了关键“一笔”,也为城投公路集团主导推动的“桥梁全预制拼装技术”拼上了一块完美的“拼图”,其技术进步所带动的产业革新,将推动我国桥梁工业化建造水平持续提高。