馬博或

摘要：為對平南三橋基于品質(zhì)工程理念的全過程質(zhì)量管控進行研究，文章從技術(shù)創(chuàng)新、智慧橋梁建設(shè)以及綠色施工典型運用三方面對平南三橋建設(shè)至今全過程典型質(zhì)量管控進行了分析。分析表明：因地制宜進行技術(shù)創(chuàng)新是高質(zhì)量管控的前提，各項技術(shù)創(chuàng)新極大提高了拱座及拱肋等施工管控質(zhì)量;智慧化施工監(jiān)控與管理設(shè)施的運用，極大提高了平南三橋項目的管控質(zhì)量與科技含量，智慧工地建設(shè)應成為今后公路工程重點建設(shè)領(lǐng)域之一;以打造綠色施工示范工程為目標，平南三橋進行了全過程的綠色施工管理，項目建設(shè)至今已達到了較高的綠色施工管理要求。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;品質(zhì)工程;質(zhì)量管控;技術(shù)創(chuàng)新;智慧建設(shè);綠色施工

中圖分類號：U445.1 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.022

文章編號：1673—4874（2020）11—0081-06

0引言

交通運輸部于2016年12月頒布《關(guān)于打造公路水運品質(zhì)工程的指導意見》，文件提出的品質(zhì)工程是踐行現(xiàn)代工程管理發(fā)展的新要求，是追求內(nèi)在質(zhì)量和外在品位的有機統(tǒng)一。其要求公路水運建設(shè)項目達到“優(yōu)質(zhì)耐久、安全舒適、經(jīng)濟環(huán)保、社會認可”的管控要求，這對進一步推進我國交通強國建設(shè)具有重要意義，也為廣西乃至全國高速公路品質(zhì)工程建設(shè)指明了方向。

拱橋具有合理、耐久、超載、極限、超越五大特點，飽含中國文化，極具工程意義。同時鋼管混凝土橋由于設(shè)計施工難度大，對其質(zhì)量管控也提出了極高要求。平南三橋作為跨越潯江的一座特大橋，主橋采用跨徑575m中承式鋼管混凝土拱橋設(shè)計，建成后將成為世界上最大跨徑拱橋。項目科技含量高、制造過程精密、設(shè)計施工技術(shù)尖端，技術(shù)難度位列世界同類型橋梁前列。

本文以平南三橋項目建設(shè)為依托，擬從技術(shù)創(chuàng)新、智慧橋梁建設(shè)以及綠色施工三方面對平南三橋開工建設(shè)至今基于品質(zhì)工程理念的全過程質(zhì)量管控進行分析，通過結(jié)合“世界第一拱”全過程質(zhì)量管控建設(shè)實踐，為橋梁工程乃至公路工程的品質(zhì)工程建設(shè)提供借鑒并樹立標桿。

1技術(shù)創(chuàng)新典型運用

1.1拱座關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新

平南三橋項目橫跨潯江，其北岸地質(zhì)條件相對復雜，含有粉質(zhì)黏土層、強透水卵石層、巖層等多層地層，且卵石層與外部潯江水域相連通，存在涌水隱患。受廣西大部分地區(qū)喀斯特地貌影響，巖層中局部含有不規(guī)則溶洞，進一步加大了基礎(chǔ)施工難度。針對上述地質(zhì)特點，項目創(chuàng)造性地采用“圓形地下連續(xù)墻+加固卵石層”拱座基礎(chǔ)設(shè)計方案，以保證穩(wěn)定性與防水性能滿足拱座施工要求（如圖1所示）。其中，將建筑工程基礎(chǔ)領(lǐng)域地下連續(xù)墻施工工藝運用于大跨徑拱橋建設(shè)屬國內(nèi)首次。本文以拱座基礎(chǔ)地下連續(xù)墻施工、基礎(chǔ)處治及拱座大體積混凝土養(yǎng)護為例對平南三橋基于品質(zhì)工程理念的質(zhì)量管控進行分析。

1.1.1拱座地下連續(xù)墻及密閉卵石層注漿施工

北岸拱座基礎(chǔ)地下連續(xù)墻地質(zhì)復雜，成槽過程中不可預見因素較多，地下連續(xù)墻鋼筋籠截面尺寸大，鋼筋較密，加工精度要求較高。項目采用銑接接頭地下連續(xù)墻設(shè)計，施工采用抓銑結(jié)合成槽工藝（粉質(zhì)黏土及卵石層采用液壓抓斗進行開挖，巖層采用液壓銑槽機成槽），鋼筋籠采用整段預制并采用180t履帶吊吊裝，粉質(zhì)黏土攪拌樁槽壁加固采用高性能泥漿進行護壁。通過對地下連續(xù)墻鋼筋加工質(zhì)量檢測、成槽超聲波檢測及混凝土指標的檢測，其各項指標符合設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求。其中垂直度達到1/4D0以上、接縫良好無滲水且墻身完整性好（I類樁）。

為了降低砂礫石地層的透水性，減少基礎(chǔ)沉降，項目在地下連續(xù)墻密閉空間卵石層中采用袖閥管注漿工藝。為克服卵石層注漿各項技術(shù)難題，注漿前取地下卵石層進行重構(gòu)（見圖2）并于密閉空間內(nèi)模擬注漿，確定相關(guān)指標參數(shù)。經(jīng)注漿處治后，卵石層承載力特征值達到767kPa，摩擦系數(shù)為0.41，地基承載力大幅提升，達到設(shè)計及規(guī)范要求。這表明采用袖閥管工藝及控制技術(shù)參數(shù)可以對密閉深層富水卵石層進行注漿加固，效果良好，可進行推廣應用。

1.1.2拱座大體積混凝土養(yǎng)護

平南三橋北岸拱座采用地下連續(xù)墻設(shè)置，拱座基礎(chǔ)為整體式圓形基礎(chǔ)，幾何形態(tài)為一半徑為27.3m、厚度為6m的圓形大尺寸混凝土構(gòu)件。基礎(chǔ)地面標高為+11m，頂面標高為+17m，基礎(chǔ)持力層為注漿卵石層，兩個分離式拱座均位于圓形基礎(chǔ)之上。圓形拱座底板混凝土設(shè)計強度為C30，澆筑體積達到14048.4m³。大體積混凝土施工由于水化熱放熱量大，易導致與環(huán)境內(nèi)外溫差大，存在養(yǎng)護質(zhì)量差以及開裂隱患。在平南三橋建設(shè)過程中，通過對混凝土水化放熱及熱傳導理論分析研究和大體積混凝土水化熱仿真分析研究，考慮養(yǎng)護質(zhì)量及可操作性，確定了以“外表面5cm厚度棉絮覆蓋+聚氯乙烯薄膜”代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“內(nèi)部冷卻水循環(huán)降溫+外表面覆蓋聚氯乙烯薄膜”的養(yǎng)護方式，順利地完成了平南三橋北岸拱座大體積混凝土底板的澆筑，養(yǎng)護完成后未發(fā)現(xiàn)可見的溫度收縮裂縫。這表明該方法具有較高的澆筑質(zhì)量。大體積混凝土養(yǎng)護取消冷卻管，節(jié)約了材料，免去了大量的冷卻管安裝工作，節(jié)省人力資源，加快了施工進度。

1.2拱肋關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新

平南三橋主拱采用鋼管混凝土桁式結(jié)構(gòu)，整束擠壓鋼絞線吊索體系，計算矢跨比為1/4.0，拱軸系數(shù)為1.50，拱肋中距為30.1m。其中，主拱肋最大截面徑向高17m、寬4.2m、長51m，重量達到214t，且拱肋最大懸臂長度達280m，導致制造、施工極為困難。為保證拱肋建造質(zhì)量，并確保拱肋安裝線形控制在極高水平，項目在拱肋制造及施工安裝方面進行了嚴格管控。

主拱肋拼裝采用“側(cè)造法”，即以主拱肋的外邊為胎架面，其他單元件對合地樣線進行安裝定位。預拼胎架作為主拱肋組裝的外胎，對結(jié)構(gòu)的幾何形狀、尺寸精度的控制起著關(guān)鍵作用。主拱肋及各類總裝胎架經(jīng)檢查合格后，方可投入生產(chǎn)，且每輪主拱肋制造時，隨時對胎架各類數(shù)據(jù)進行復測，確保主拱肋總裝質(zhì)量。

為控制接頭法蘭盤制造質(zhì)量，保證接頭法蘭盤的密貼，首先采用工裝安裝加勁板，焊接法蘭盤與加勁板，焊接完工后加工法蘭盤接觸面并用鉆孔模板鉆制栓接孔，兩兩匹配檢查貼合面間隙后預置到主弦管內(nèi)，待節(jié)段焊接工作全部完工再進行加勁板與主弦管的焊接。

拱肋現(xiàn)場安裝施工時，為保證拱肋施工質(zhì)量達到較高要求，采用如下質(zhì)量控制標準進行施工控制（見表1）。

對平南三橋1^#拱肋安裝進行首件工程驗收結(jié)果顯示，拱肋安裝軸線偏位、標高誤差、已施工焊縫尺寸外觀及接頭法蘭盤安裝等質(zhì)量控制良好，綜合得分達到95分，檢驗合格，工藝可推廣全橋應用。

2智慧橋梁建設(shè)

研究表明，大型復雜橋梁工程智能化施工和管理對橋梁建設(shè)目標的實現(xiàn)至關(guān)重要。平南三橋作為在建“世界第一拱”，存在技術(shù)工藝復雜、施工質(zhì)量要求高、人員設(shè)備管理調(diào)控難度大、社會關(guān)注度高以及環(huán)保要求嚴等管控難點。為滿足精細化管理要求，打造全過程信息化智慧管理，平南三橋項目建有專門的監(jiān)控指揮中心，輻射安全監(jiān)管、生產(chǎn)調(diào)度、智慧辦公、智慧展廳等幾大模塊，包括人員、機械設(shè)備及場站管理、施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)監(jiān)控以及智慧辦公等管理、施工、展示、科研等全過程。平南三橋信息化智慧建造涵蓋內(nèi)容如圖3所示。

2.1施工過程監(jiān)控

為保證高質(zhì)量完成平南三橋施工，項目對部分關(guān)鍵施工工藝進行動態(tài)監(jiān)控。作為在建的特大型鋼管混凝土拱橋，施工時必須采用纜索起重裝置對構(gòu)件進行吊裝。為保證吊裝質(zhì)量與安全，項目對纜索電氣系統(tǒng)進行全面改造升級，并設(shè)置纜索起重機監(jiān)控系統(tǒng)。為保證吊裝質(zhì)量，纜索起重機設(shè)置2套主索道系統(tǒng)、4套工作索道系統(tǒng)，額定吊裝分別為：主索2×110t，工作索4×5t。實行塔架吊扣合一、塔腳固結(jié)設(shè)計，承載索支點相對地面高程200m。卷揚系統(tǒng)電機驅(qū)動采用變頻驅(qū)動，調(diào)速穩(wěn)定、起重機運行平穩(wěn)。起重機電氣系統(tǒng)由電源系統(tǒng)、拖動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)等組成，采用模塊化設(shè)計，分組布置。每組各為一套獨立系統(tǒng)，并通過光纖連接組成一套完整以太網(wǎng)通信系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)可實現(xiàn)24臺卷揚機的集中控制，并保證2套纜索吊機智能同步運行。

設(shè)置纜索起重機監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)主界面可實時顯示系統(tǒng)的運行狀況、運行位置、吊重重量以及風速風級等，并能查看系統(tǒng)出現(xiàn)的報警信息（如下頁圖4所示）。為方便管理人員快速做出決策、保證施工安全，項目管理人員可通過界面直接查看吊重是否超重，判斷實時狀況下系統(tǒng)是否安全。系統(tǒng)也會實時顯示變頻器的各項數(shù)據(jù)，包括電流、電壓、轉(zhuǎn)矩以及卷揚機的限位狀態(tài)、制動狀態(tài)等。當設(shè)備運行異常時，管理人員可通過面板直接查看卷揚機各部位是否異常，有助于及時找出問題、快速解決問題，在有效節(jié)省時間保證工作效率的同時可在第一時間消除安全隱患。

為滿足吊裝施工要求，項目塔架設(shè)計高度達200m。為保證施工吊裝質(zhì)量，項目對塔架穩(wěn)定性進行了動態(tài)位移監(jiān)控。該系統(tǒng)偏位控制精度為±20mm、h/10000。當塔架發(fā)生偏移超過設(shè)定閾值時，通過北斗衛(wèi)星對塔頂?shù)膭討B(tài)監(jiān)測第一時間將預警反饋至智能調(diào)載系統(tǒng)，通過指令控制智能張拉系統(tǒng)張拉或放松，保證塔架的穩(wěn)定，進而確保后續(xù)拱肋、橋面梁吊裝等各類吊裝施工的質(zhì)量與安全。

為了監(jiān)測塔架偏位以及拱肋吊裝時的拱肋線型，項目采用測量機器人實現(xiàn)了定時自動測量、數(shù)據(jù)自動采集以及自動分析，保證施工質(zhì)量達到設(shè)計要求。與普通全站儀相比，大大減輕了管理人員的工作量。測量機器人對拱圈安裝進行動態(tài)自動跟蹤測量，可達到O.5測角精度、O.6mm+1ppm測距精度，且具有ATR plus超強鎖定性能，在通視條件不好（雨霧夜間）、強光乃至長距離測量的情況下都可以鎖定棱鏡完成測量。其中，安裝拱肋時對施工環(huán)境、纜索系統(tǒng)、斜拉扣掛體系以及拱肋主體結(jié)構(gòu)等進行了全過程監(jiān)控。主要監(jiān)測內(nèi)容如表2所示。

為保證平南三橋北岸拱座底板施工質(zhì)量，通過預埋溫度、位移傳感器，施工及后期建設(shè)過程中系統(tǒng)可自動讀取監(jiān)測元件采集的數(shù)據(jù)，并生成變化曲線，免去了管理人員數(shù)據(jù)處理的工作，減輕了工作量，為及時了解位移、溫度等的變化提供了便利。如數(shù)據(jù)超出預期設(shè)定值，平臺將及時報警，避免安全質(zhì)量事故發(fā)生，減少損失（見圖5）。

通過對施工全過程進行有效監(jiān)控，可以及時了解設(shè)備及施工狀態(tài)，出現(xiàn)問題及時進行糾偏處理，極大地保證了施工質(zhì)量及施工安全。通過上述各項監(jiān)控技術(shù)，平南三橋主拱于2020—01—10實現(xiàn)極高精準合龍，合龍誤差<3mm，表明施工全過程監(jiān)控技術(shù)運用為項目高品質(zhì)建設(shè)提供了有力保證。

2.2智慧化施工管理

項目在北岸工區(qū)打造了混凝土集控中心，主要作用為實現(xiàn)項目拌和站材料采購、混凝土生產(chǎn)、成本核算、庫存核算、運輸監(jiān)控、人力調(diào)配運行效率最大化，打造智慧工地。同時改善工作環(huán)境，打造無塵生產(chǎn)拌和站，規(guī)避塵肺病等職業(yè)病，有效保障員工職業(yè)健康安全。集控中心改變了傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，由分散辦公轉(zhuǎn)為集中辦公。以往的混凝土生產(chǎn)過程中，相關(guān)人員在各自的位置上辦公，溝通需要行動或者打電話，現(xiàn)項目集混凝土生產(chǎn)過程中相關(guān)人員于一起辦公，使信息傳達更即時，溝通更順暢，辦公生產(chǎn)更高效。

平南三橋主跨采用鋼結(jié)構(gòu)，其中拱肋為鋼管混凝土桁架結(jié)構(gòu)，橋面梁為工字形截面鋼格子梁，全橋鋼結(jié)構(gòu)用量共14926t。為提高項目對鋼結(jié)構(gòu)的有效管理，公司研發(fā)了預制件加工動態(tài)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對拱肋節(jié)段以及格子梁進場、加工、出廠、運輸、吊裝等全過程的管控，實現(xiàn)了“一數(shù)一源”的BIM全生命周期應用。

為優(yōu)化相關(guān)施工工程量計算，提高計算的準確性，項目采用無人機測繪、計算技術(shù)對南岸拱座基礎(chǔ)開挖土方量進行了計算。計算結(jié)果與人工計算相差僅3%，與人工算量相比，算量更快更精準，并省去了復雜的計算過程，同時也為平南三橋后續(xù)相關(guān)工程量計算以及對應計量工作提供了參考與依據(jù)。

平南三橋項目在南北岸施工現(xiàn)場、拱肋加工廠、現(xiàn)場塔吊、班前講評臺、拌和站以及將要施工的纜索系統(tǒng)等地安裝了鷹眼或普通攝像頭，對重點部位實施了安全監(jiān)管。項目施工現(xiàn)場利用鷹眼的360。覆蓋范圍以及37倍的數(shù)字變焦功能，結(jié)合現(xiàn)場塔吊監(jiān)控，實現(xiàn)了施工現(xiàn)場全方位無死角高清監(jiān)控。在日常工作中，安全管理人員通過監(jiān)控進行安全檢查，當發(fā)現(xiàn)安全隱患時，通過lP廣播系統(tǒng)及時喊話制止，防止事故發(fā)生。在班前講評臺設(shè)置監(jiān)控，保證班前交底按時召開，施工人員在上崗前接受了安全教育;在纜索系統(tǒng)上設(shè)置監(jiān)控，確保拱肋及格子梁安全吊裝。

采用公路工程管理信息系統(tǒng)，以全生命周期BIM模型為公路工程數(shù)據(jù)載體，將WBS作為公路工程信息化系統(tǒng)管理標準和體系，應用GIS為核心的空間分析、三維可視化技術(shù)，可對公路工程建設(shè)與運營進行信息化、精細化、可視化管理。以工程結(jié)構(gòu)部位BIM與工序WBS進行映射，將試驗、質(zhì)檢資料、進度、計量等各項業(yè)務系統(tǒng)進行串聯(lián)互通。辦公系統(tǒng)界面見圖6。

將各類施工資料上傳至系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)BIM模型，項目管理人員通過點擊構(gòu)件即可知道與構(gòu)件相關(guān)的所有施工信息，實現(xiàn)了多人可同時查看同一文件，對構(gòu)件事件、施工資料進行一體式管理。

3綠色施工典型運用

基于品質(zhì)工程理念，為將平南三橋打造成全國品質(zhì)工程示范項目，在保證工程控制質(zhì)量并升級打造智慧化管理的同時，進行了全過程的綠色施工管理。項目最大限度地保護環(huán)境和減少污染，節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材），努力打造一個環(huán)保、經(jīng)濟、社會綜合效益最大化的全國綠色施工示范工程。

3.1臨時設(shè)施建設(shè)

項目開工前，成立了以項目經(jīng)理為第一責任人的綠色施工管理領(lǐng)導小組，確定了領(lǐng)導小組分工并形成了完備的綠色施工管理體系。項目從臨建階段開始，即對施工場站、辦公場地進行優(yōu)化布局，進行施工現(xiàn)場花園式建設(shè)（如圖7所示）。

為減少對當?shù)丨h(huán)境資源的占用，節(jié)約臨建費用及提高工程完成后對當?shù)亟?jīng)濟社會的貢獻率，項目實施初期對南北兩岸進行充分調(diào)研，在保證工程施工組織及沿線居民利益的前提下，聯(lián)合當?shù)卮逦?、街道辦及政府主管部門共同研討制定便道建設(shè)方案，工程完工后該便道可用于村民生產(chǎn)生活。項目租用當?shù)匚词褂玫姆课萁ㄖ?，降低或不使用林地耕地，在項目撤離后留予當?shù)卮逦?、集團、公司用于其他生產(chǎn)或非生產(chǎn)性活動使用，達到永臨結(jié)合的目的。

3.2施工過程管理

本項目橫跨潯江，而潯江為平南地區(qū)主要的水源及水上通道。為減少水資源浪費及水源污染，項目在北岸混凝土拌和站建立以ZWGT—I滾筒型砂石分離機及XMZ40/800-UB自動程控廂式壓濾機為核心的污水一集料回收處理系統(tǒng)。處理系統(tǒng)可對混凝土生產(chǎn)污水全過程進行處理，并對90%余料進行回收（分細集料和粗集料回收），達到環(huán)保減材的目的。處理過的污水可以直接用于混凝土攪拌運輸車、裝載機等設(shè)備清洗以及養(yǎng)護、場區(qū)地面除塵等，在減少了水資源浪費及降低水源污染的同時，也提高了集料的回收利用率，符合綠色施工標準（如下頁圖8所示）。

如前所述，平南三橋塔架設(shè)計高度達200m，為保證塔架建設(shè)質(zhì)量，斜拉扣掛體系扣塔設(shè)計為裝配化鋼管格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，塔架縱向、豎向設(shè)計模數(shù)為4m，橫向為4.9m。為實現(xiàn)標準化施工質(zhì)量控制，桿件均為標準件，采用螺栓連接，立柱主管采用法蘭盤連接，平桿、水平斜桿及立面斜桿與豎向主管間用節(jié)點板連接。經(jīng)過塔架結(jié)構(gòu)優(yōu)化、塔架基礎(chǔ)優(yōu)化，塔架可依據(jù)受力狀態(tài)進行排列組合，通用性強、安拆便利，極大地提高了周轉(zhuǎn)使用率，符合綠色施工管理要求。

區(qū)別于以往就地挖坑造漿的施工方法，項目樁基施工時采用埋地式泥漿循環(huán)系統(tǒng)，設(shè)置磚砌制漿池、循環(huán)池與棄渣池，設(shè)孔位集漿池，管道及泥漿泵實現(xiàn)泥漿循環(huán)，有效保持了場地整潔，避免了周邊水土污染，綠色環(huán)保。

根據(jù)項目制定的綠色施工評價標準對平南三橋項目進行綠色施工管理批次評價，由于目前還未進入上構(gòu)施工階段，本階段僅對下構(gòu)施工進行評價。按月為一個評價批次，共進行了14個評價批次，各批次評價結(jié)果如表3所示。根據(jù)評價結(jié)果可知，各批次均已達到合格標準（≥75分）。

4結(jié)語

本文以平南三橋項目建設(shè)為依托，從技術(shù)創(chuàng)新典型運用、智慧橋梁建設(shè)以及綠色施工典型運用等三方面對平南三橋基于品質(zhì)工程理念的全過程質(zhì)量管控進行了分析，得到如下認識：

（1）因地制宜進行技術(shù)創(chuàng)新是高質(zhì)量管控的前提。平南三橋首次在國內(nèi)將地下連續(xù)墻施工工藝運用于大跨徑拱橋建設(shè)，因地制宜采用密閉卵石層空間重構(gòu)試驗確定了富水卵石層注漿工藝，并創(chuàng)造性地提出了改進的大體積混凝土養(yǎng)護技術(shù)，同時對拱肋制造、安裝關(guān)鍵技術(shù)進行創(chuàng)新，各項技術(shù)創(chuàng)新極大地提高了拱座及拱肋等制造、施工管控質(zhì)量。

（2）智慧化施工監(jiān)控與管理設(shè)施的運用，極大提高了平南三橋項目的管控質(zhì)量與科技含量，智慧工地建設(shè)應成為今后公路工程重點建設(shè)領(lǐng)域之一。

（3）以打造綠色施工示范工程為目標，平南三橋進行了全過程的綠色施工管理，在保證工程控制質(zhì)量并升級打造智慧化管理的同時，項目建設(shè)至今已成功實現(xiàn)各批次綠色施工管理評價要求，達到了較高的綠色施工管理要求。