像“搭積木”般利落，上海橋梁建設(shè)開始采用裝配式技術(shù)
2016-08-25
上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院首次在上海中心城區(qū)的橋梁施工中全面采用裝配式技術(shù)，沒有擁堵、沒有噪聲和粉塵地“搭建”了中環(huán)國定東路下匝道工程項(xiàng)目。
交通阻塞、噪聲四起、塵土飛揚(yáng)是濕法施工（即現(xiàn)場澆筑）給大家的普遍印象，而由上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司（簡稱上海市政總院）承擔(dān)設(shè)計(jì)的上海中環(huán)線國定東路下匝道工程，就通過拼裝“積木”一樣的裝配式技術(shù)，在25個(gè)沒有擁堵的凌晨，變魔術(shù)般實(shí)現(xiàn)了工程的全線結(jié)構(gòu)貫通。
項(xiàng)目首次在上海中心城區(qū)的橋梁施工中全面采用裝配式技術(shù)，從7月15日凌晨起吊第一根立柱開始，至8月9日凌晨最后一段鋼箱梁吊裝完成，16根立柱、8個(gè)蓋梁、17片小箱梁、1跨鋼砼組合梁、3跨鋼箱梁，共50個(gè)構(gòu)件全部拼裝完畢。
“工程承臺以上立柱、蓋梁、混凝土小箱梁、鋼結(jié)構(gòu)箱梁等構(gòu)件預(yù)制裝配率達(dá)到82%，在國內(nèi)遙遙領(lǐng)先。”上海市政總院副總工程師盧永成說，“未來上海城市橋梁建設(shè)主要采用裝配式技術(shù)為主，上海在全國已經(jīng)走出了第一步。”該工程也被列為上海市交通建設(shè)工程首批裝配式示范項(xiàng)目，以及楊浦區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“雙十”重大項(xiàng)目。
高效安全無污染
所謂裝配式技術(shù)，就是“工廠化”制作工程所需預(yù)制構(gòu)件后，將一塊塊猶如“積木”的橋梁構(gòu)件運(yùn)至工地現(xiàn)場進(jìn)行拼裝。沒有一般工地常有的噪音和粉塵，施工占地面積大大減校同時(shí)預(yù)制構(gòu)件拼裝作業(yè)均在凌晨零時(shí)至5時(shí)進(jìn)行，除了夜間臨時(shí)占一根車道拼裝施工外，施工期間地面及中環(huán)線高架車道數(shù)不變。既減少對大氣環(huán)境和道路交通的影響，又減輕對市民生活造成的干擾。
而且由于工廠預(yù)制，工程的立柱、蓋梁和上部結(jié)構(gòu)安裝速度極快，以每天2-3個(gè)構(gòu)件的速度進(jìn)行，雖然項(xiàng)目不大，但是橋梁部分按照傳統(tǒng)工藝，至少要8個(gè)月，而這個(gè)項(xiàng)目4個(gè)月就完成了，相較于傳統(tǒng)的澆筑式濕法施工縮短一半工期。
除了高效和環(huán)境友好，安全節(jié)約也是裝配式技術(shù)的另一大優(yōu)勢。一方面預(yù)置裝配可以減輕現(xiàn)場工人的勞動強(qiáng)度，保證施工人員的安全作業(yè)。另一方面，降低了全壽命成本。雖然裝配式技術(shù)前期投入略高，但項(xiàng)目本身的質(zhì)量好，后期養(yǎng)護(hù)成本低，以100年的項(xiàng)目壽命區(qū)間看，大大降低了成本。
同時(shí)，設(shè)計(jì)施工引入專業(yè)化、數(shù)據(jù)化的BIM技術(shù)，在上海市政總院自主設(shè)計(jì)的BIM管理平臺上實(shí)現(xiàn)實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度的查詢、對比和工程量等統(tǒng)計(jì)工作，針對預(yù)制構(gòu)件的狀態(tài)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，施工中各類型監(jiān)測點(diǎn)位進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、預(yù)警提示和監(jiān)測點(diǎn)位的查詢。吊裝工作的每道工序，都通過BIM技術(shù)經(jīng)過多次3D模擬及調(diào)整后現(xiàn)場實(shí)施，大大提高預(yù)制構(gòu)件的制作精度和建設(shè)效率，使裝配化設(shè)計(jì)施工更加規(guī)范有序，質(zhì)量可查。
技術(shù)含量并不低
雖然裝配式技術(shù)聽起來很像“搭積木”，但是“積木”之間的可靠連接并不容易實(shí)現(xiàn)。為保證構(gòu)件的牢固連接，上海市政總院自主研發(fā)并首次使用“新型灌漿金屬波紋管鋼筋連接技術(shù)”，而這個(gè)小小的連接技術(shù)，也讓上海市政總院的設(shè)計(jì)師們花費(fèi)一番周折。
他們先后研究了裝配式結(jié)構(gòu)合理構(gòu)造、受力機(jī)理、抗震性能等關(guān)鍵性技術(shù)，以及構(gòu)件制作、運(yùn)輸安裝、裝配校正、連接定位等方面的核心施工工藝，并通過100多次的拉拔試驗(yàn)以及抗震實(shí)驗(yàn)研究，證實(shí)了新型連接技術(shù)具有便于操作、安全可靠、且造價(jià)較省的特點(diǎn)。
這個(gè)新技術(shù)也是第一次應(yīng)用在城市橋梁建設(shè)里面，由于國內(nèi)缺乏相關(guān)研究與經(jīng)驗(yàn)資料，上海市政總院的大量試驗(yàn)既指導(dǎo)了工程，又為裝配式橋梁技術(shù)規(guī)范的編制提供了依據(jù)。
其實(shí)，裝配式的理念并不新鮮，上海市政總院在80年代末就已經(jīng)將其部分應(yīng)用到跨江跨海的項(xiàng)目中，比如南浦大橋的上部結(jié)構(gòu)，東海大橋、上海長江大橋的裝配率更高，包含了下部結(jié)構(gòu)樁、承臺、墩柱和主梁和防撞墻等。
但是城市橋梁建設(shè)不具備像江海一樣良好的運(yùn)輸條件，構(gòu)件不能做的很大，而且構(gòu)件之間的連接比較多，所以為了將裝配式理念推廣到城市橋梁中，上海市政總院6年前就開展了全預(yù)制裝配式橋梁關(guān)鍵技術(shù)的研究。
推廣應(yīng)用靠政策
“沒有國家政策的引導(dǎo)和行業(yè)應(yīng)用的推廣，裝配式技術(shù)的應(yīng)用可能到目前為止都有障礙。”盧永成解釋，2016年，中共中央、國務(wù)院《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》中提出，大力推廣裝配式建筑，加大政策支持力度，力爭用10年左右時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%。
上海市政府在2014年發(fā)布的《上海市綠色建筑發(fā)展三年行動（2014年-2016年）》，以及上海市交通委2016年發(fā)布的《上海市交通建設(shè)裝配式技術(shù)應(yīng)用推廣方案（2016年-2018年）》也都為裝配式技術(shù)的發(fā)展提供了政策支持。
本次的中環(huán)線國定東路下匝道工程地處繁華商圈，自中環(huán)路內(nèi)圈五角場環(huán)島“彩蛋”以東約120米處拼橋引出，與沿翔殷路與中環(huán)線并行約200米，至國定東路路口右轉(zhuǎn)，沿國定東路路中布置，跨越規(guī)劃安波路后落地，匝道工程全長約520米。
工程需在中環(huán)線五角場段主線南側(cè)高架橋拓寬4.35米車行道，再往南與國定東路中分帶內(nèi)設(shè)置8米寬下匝道。工程的建成對完善中環(huán)線北段匝道系統(tǒng)，緩解現(xiàn)有中環(huán)內(nèi)圈交通壓力將起到重要作用，也對促進(jìn)五角場副中心能效提升有著積極的作用。
由于要現(xiàn)場裝配，對施工的精度要求更高。“我們提出2毫米的連接精度控制目標(biāo)，這對施工技術(shù)和設(shè)備的要求是非常高的。”盧永成說，“設(shè)備的專業(yè)化智能化才能做出比較高質(zhì)量的產(chǎn)品，這也推動了行業(yè)施工技術(shù)的提升，進(jìn)而推動整個(gè)行業(yè)的升級，真正實(shí)現(xiàn)行業(yè)工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化。”
