刘宝森

（厦门路桥工程投资发展有限公司,福建 厦门 361000）

0 引言

“十三五”规划以来，厦门市综合交通体系日臻完善。随着厦门交通基础设施建设的加快推进，厦门临近地市（厦漳泉金）“一小时生活圈”、厦门市域“半小时通勤圈”已然基本形成，其中包括厦门新机场、福厦高铁有条不紊地建设，为周边地市交通创造更多便利。海沧隧道、翔安大桥建成后，厦门市域形成“五桥两隧”的交通新局面，“两环八射”的快速路网逐渐形成，轨道交通逐步运营，陆续实现轨道交通厦门岛内外三向跨岛联系……这一系列交通基础设施的不断完善，均有力地支撑着跨岛发展[1]。当然，在这一系列“岛内大提升、岛外大发展”的厦门市综合交通基础设施建设中，装配式施工技术在各个项目中均起着关键性作用。

1 装配式施工概念及优劣势

1.1 装配式概念

作为建设工程中的重要组成部分，装配式结构在设计中应注重概念设计、结构分析模型的建立以及预制构件的连接设计。2017 年住建部颁布的《装配式混凝土建筑技术标准》（GB/T 51231—2016）和《装配式钢结构建筑技术标准》（GB/T 51232—2016）中明确给出了装配式施工的定义，即指采用干式工法将工厂生产的构件在现场进行组合安装的施工方式。

装配式建筑结构系统，则是指通过可靠的连接方式，将用于承受或传递荷载作用的结构或构件，通过工厂预制、车辆运输、现场组装等环节，装配而成的整体结构系统。装配式施工是指将大量构件和配件（如楼板、墙板、楼梯、阳台等）从施工现场转移到工厂，在工厂加工和制造，运输到施工现场后，在现场通过可靠的连接、组装、安装完成的施工工艺。

一个工程施工是否规划为装配式施工，主要通过现场施工的“预制装配率”来判断。预制装配率，即PC 率，是指建设工程主体结构施工过程中，预制构件采用的混凝土用量，与建设工程施工混凝土总量的体积比。

1.2 装配式应用场景

如今，建筑工程领域的装配式产品应用范围已经从局部应用逐渐发展到全体系应用，且有日益拓宽的趋势。从建设性质上讲，新建工程的建设和既有建筑的改造，均在加大装配式构件的投入使用。从工程领域上看，建筑工程、交通工程等多个领域中，装配式构件也全面推广使用。从结构类型上看，混凝土结构、钢结构等均因装配式构件具有传统施工无法比拟的优势而逐渐被接受。

早期，在我国装配式施工最常见用于混凝土建筑施工，其作为采用工厂进行预制和加工构配件，然后在施工现场进行安装的施工方式，不仅质量可靠，而且在很大程度上保障了城市建设的绿色、节能发展。随着城市建设和经济的发展，为缓解城市交通拥堵，提高城市车辆通行率，越来越多的地区采用建设城市快速路，作为提高城市空间通行效率的解决方案，高架桥也因此成为城市快速路建设的主流设计方案。传统高架桥梁施工主要分为下部结构、上部结构以及附属结构三个部分。其中，下部结构施工一般采用现场支模和浇筑的方法。该方法在施工过程中会对城市周边交通环境产生恶劣影响，且时间较长。因此，国内外研究人员提出高架桥梁下部结构采用装配式施工的方法，如立柱和盖梁主要采用工厂集中预制、现场拼装、连接部位压浆等，以实现缩短施工周期、降低施工成本，解决传统高架桥梁下部现场施工带来的诸多问题。

1.3 装配式建筑优缺点

装配式建筑优点包括：

（1）量化生产。构件可以标准化量产，不会受天气等其他不确定因素影响。

（2）节能环保。装配式建筑的配构件由工程标准化生产，很大程度上节省了材料，减少了资源浪费，也减少了现场的建筑垃圾。

（3）减少人力。构件是由生产车间完成后直接运到现场装配，减少了人力需求。

（4）缩短工期。预制构件加工完成后，直接拉到施工现场组装，加快了施工进度。根据国外经验，装配式施工模式与传统现浇模式工期相比，工期可缩短30%以上。

（5）降低安全风险。装配式建筑构件的生产由工厂统一机械化生产，极大地降低了现场安全生产风险。

装配式建筑的缺点如下：

（1）和普通建筑相比，装配式建筑的构造价格相对较高，特别是构件从工厂运到施工现场，由于距离太远，运输费用明显增加。

（2）由于生产设备的限制，尺寸较大的构件在生产上有一定的困难，尚未能实现全面推广。

2 装配化施工技术在厦门翔安大桥项目建设中的应用

随着社会的快速发展，在交通工程建设方面，各单位大力推进绿色公路、品质工程建设，在现代化工业发展进程中，工程行业“装配化”施工也备受各单位推广，特别是在涉海工程中，装配化施工已逐渐常态化。厦门翔安大桥项目通过工艺技术的改进与优化，不仅在海上墩台安装、钢箱梁安装方面采用预制安装技术，而且在互通区墩柱及现浇箱梁施工中，也采用了装配式支架和模块化梯笼，既保证了施工精度，又提高了安全保障和施工进度。

2.1 跨海大桥装配化施工技术攻关

翔安大桥全长12.371 km，全桥包括桥梁和隧道，其中隧道长2.8 km，跨海段桥梁长4.5 km，其余为陆域段现浇桥梁。海中段中有3.27 km 为全预制装配式桥梁形式，其中包括210 根钢管复合桩、83 件墩台及墩身的预制安装、36 榀大节段钢箱梁标准工厂化加工。墩台单件最大吊重近2 600 t，钢箱梁吊装单件最长108 m、最宽53 m、最大吊重约3 300 t。项目施工通过陆上预制后，再由半潜驳船运至桥位，经4 000 t 起重船吊装就位，整个过程就像“搭积木”一般[2]。为了达到毫米级安装的精度要求，项目团队积极开展了装配化技术的研究，通过研发三层可伸缩抱桩臂船载式导向架沉桩、三维千斤顶高精度调位、梁顶临时支撑调位系统等一系列新工艺，打造了毫米级精度的装配化施工方法，并顺利完成跨海段装配化施工建造，主桥完成时间，比交通部批复合同工期整整提前了5 个月。

2.2 装配化施工技术应用

翔安大桥建设团队，沿用装配化的施工思路来对翔安大桥建设进行思考和挖掘，不仅在海中预制装配区使用装配化技术，而且在陆域现浇墩柱和箱梁施工上也对装配化施工进行了推广应用。

（1）现浇墩柱钢筋笼装配化施工技术应用。常规墩柱钢筋笼采用现场散绑工艺，绑扎效率低，绑扎质量不保证。采用墩柱钢筋笼装配化施工技术，将钢筋笼由现场绑扎改为工厂内加工，采用定型胎架进行钢筋定位控制，绑扎完成后运输到现场，由起重设备整体吊装。工厂化钢筋笼加工，钢筋间距合格率可达97%以上，现场安装的墩柱钢筋笼，通过精准定位胎架，可精准地控制钢筋笼垂直度和平面位置，并提高墩柱施工效率近50%。

（2）装配式现浇支架体系施工技术应用。传统现浇箱梁支架基础为条形基础，不仅一次性投入大，而且支架钢管桩之间、钢管桩与平联斜撑之间为焊接工艺，施工进度慢。采用装配式现浇支架，将条形基础改为预制混凝土块基础，一联施工完成后周转使用，周转效率高，施工成本降低近20%。钢管立柱采用模数式定尺下料加工，立柱之间连接采用法兰盘连接，钢管桩与平联斜撑之间采用抱箍方式连接，减少了平联斜撑的切割和焊接作业，提高了现浇支架施工作业效率，降低了材料损耗，提高了材料周转效率[3]。

（3）现浇横梁装配化施工技术应用。常规匝道横梁钢筋为现场绑扎，钢筋绑扎效率低。采用现浇梁横梁装配化施工技术，将现场散绑的匝道横梁钢筋转为工厂化生产，固定胎架绑扎，绑扎钢筋质量合格率高，流水线生产效率高。钢筋绑扎完成运输到现场整体安装，提高工效近30%。

3 装配化施工技术在厦门的发展方向

厦门虽有一些桥梁部分采用装配化施工工艺，如海沧大桥全漂浮钢箱梁悬索桥施工、集美大桥在国内首次采用“短线匹配法节段预制悬拼”海上箱梁施工，但整体建设中，装配式施工的应用比例还比较低，主要原因包括：①结构自重大，尺寸大，受运输和大型吊装设备制约，装配式施工受限于在大型桥梁应用；②装配化桥梁拼装接头是结构的薄弱环节，不易推广。

近年来，大吨位的海上浮吊（半潜船、4 000 t 起吊船）、大吨位吊具、高精度三维千斤顶等新设备的研发与投入使用，一定程度上解决了大吨位、高精度的装配式施工难点。钢管复合桩、高性能混凝土、高性能环氧钢筋、长效防腐涂料等新材料的应用，有效解决了复杂海域跨海桥梁耐久性、抗震及优化受力体系等一系列问题[4]。同时，工厂化建造的大节段钢箱梁的装配式应用，日益显示出“重量轻、跨度大、施工快、耐久性好”等优势，装配式施工越发受到国内桥梁界所推广使用。

3.1 注重设计源头管理

作为装配化施工产业链的源头，在设计阶段就需对装配化生产进行策划，并贯穿整个设计和施工过程。装配化设计时需充分考虑安全、适用、耐久、美观、环保、经济、先进等相关因素，坚持大型化、标准化、工厂化、装配化的设计理念，加强新材料、新工法、新技术的应用，提高装配化设计水平，为全过程装配化施工创造条件。

3.2 不断研究结构之间的力学性能

厦门海域具有高盐、高湿、高温的特点，对桥梁结构的耐久性要求较高。除海工高性能混凝土提高其结构耐久性以外，应针对性采用新工艺、新材料以保障装配式施工结构间的力学性能，如采用高性能环氧钢筋提高桥梁结构的钢筋耐腐蚀性能、采用硅烷浸渍防腐涂装提高桥梁结构的耐久性等。装配式施工，应从设计使用年限方面进行考虑，明确涂层性能与质量指标等要求，精细设计，采取准确的防腐措施。

3.3 建立区域预制厂

建立区域预制厂，可以在预制构件生产过程中，实现“海中施工转移到陆上施工，陆上施工转移到工厂施工”。同时，为了提升厦门地区预制装配化集中生产的优势，未来应持续提高装配式施工专业化水平、质量管理和监督的可控性，使预制构件的生产进度、质量和安全得到保障，进而提高工程质量的耐久性，减少后期运营、维护费用[5]。

3.4 建设管养一体化

从建设、运营、养护管理角度，通过科学、合理地规划与分析，实现全寿命周期内项目营运的高品质功能定位。构建交通工程建养一体化平台，通过“桥隧结构按单元、附属设施按段、设备按件”三个维度建立施工和检测信息档案，将施工过程中的结构监控量测、质量检测数据形成完整信息纳入一体化平台，有效指导交通工程运营维护管理。

4 厦门交通工程建设绿色发展方向

4.1 加强新技术推广应用

以创新驱动发展为引领，从施工技术难点和质量安全控制难点着手，开展科研课题攻关，开展课题成果创新，组织质量控制小组进行设备微改造、工法微改良、工艺微改进的二次创新。注重成果转化的同时，坚持将总结成果与推广应用并重、开发与引进消化并举作为技术创新推广。在积极申请知识产权成果保护的同时，用新技术、新材料、新工艺、新设备，把技术创新成果转化为生产力。

4.2 构件生产工厂化

借鉴港珠澳大桥、翔安大桥装配化设计、施工的成功经验，结合工程建设条件，以《福建省高速公路桥梁设计标准化指南》为基础，深化标准化设计的同时，积极推行桥梁装配化设计。

4.3 施工指导数字化

结合当下大数据、物联网、5G、人工智能等互联网技术，建设一套具有先进工程管理理念、信息化顶层建设思路、技术卓越、功能强大的工程管理一体化平台。采用BIM+GIS 技术实现从设计到施工的模型信息管理，将项目管理模式从传统人工粗放型向现代信息化精确型转变，将桥梁建造从传统的作业方式向现代化施工模式提升，减轻桥梁在建造、使用、拆除的全生命周期内对环境资源的压力，提高交通工程的现代化建设管理水平[6]。

4.4 施工装备智能化

施工实现设备配置GPS 定位精调系统，精准定位；钢箱梁的原材切割采用数控下料，合理规划材料的匹配和使用，钢箱梁板单元的切割、机器人自动化喷涂和热轧变厚度U 肋机器人焊接检测，钢桥面浇筑式沥青采用北斗无人驾驶自动摊铺和碾压，实现下料、焊接、喷涂、沥青混凝土、焊缝的均质化，全面提升施工过程质量管理水平。

5 结语

装配化施工技术在厦门翔安大桥的成功应用，充分验证了装配化施工技术的先进性和适用性，为翔安大桥顺利完成奠定了坚实的基础。装配化施工技术不仅缩短施工周期，提高施工效率，降低施工成本，而且减少现场作业工序和作业人员数量，大幅度降低施工过程中的安全风险，减少了对海洋生态环境的影响。翔安大桥采用了大量的新技术、新材料并全面推进装配化施工技术的落地生根，取得了较好的经济效益和社会效益，对类似项目的实施推广具有借鉴意义。