吳 蕾,方正峰
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隨著我國橋梁建造技術(shù)水平的提升以及新工藝、新材料的普及與應(yīng)用,橋梁建設(shè)質(zhì)量得到了較大的提高。在保證質(zhì)量的同時,工程建設(shè)成本與工期也是項目管理的重要組成部分,尤其是對于中大型橋梁的建設(shè),較高的成本成為制約項目進度的因素之一,而施工工藝與方法等對工程建造成本有著重要影響。改變橋梁施工方法及運用新材料逐步成為企業(yè)探索成本控制的有效途徑,而節(jié)段預制拼裝技術(shù)、樁基處理技術(shù)、梁體澆筑技術(shù)、橋梁拼裝技術(shù)、防水材料等工藝技術(shù)與材料不斷在實體工程中得到應(yīng)用,不僅有效地降低了工程造價,還有利于加快工程進度,提高橋梁建設(shè)質(zhì)量。文章將結(jié)合項目成本管理及橋梁施工技術(shù)探討橋梁施工方法對施工成本的影響,以及加強項目建造中成本控制的方法。
影響橋梁施工成本的因素較多,在管理方面主要體現(xiàn)在施工組織及造價管理上。根據(jù)設(shè)計方案選擇恰當?shù)氖┕し桨覆⒕幹剖┕ゎA算和造價書有利于從整體上控制施工建造成本;施工中合理地安排施工工序,組織好人工、機械、材料的進場等有利于提高施工效率,減少怠工時間,從而有效降低施工成本。在施工方面,受施工方法的限制,成熟的施工工藝在成本的節(jié)約上縮量較少,一些小企業(yè)為獲取利潤只能通過偷工減料來實現(xiàn),因此施工中通過改變施工方法,采用先進的工藝,節(jié)約人工和材料用量,能在保證建設(shè)質(zhì)量的同時,達到節(jié)約成本和縮短工期的目的。施工材料對施工方法的更替具有重要的促進作用,預應(yīng)力混凝土、高強混凝土、碳纖維錨具、真空輔助灌注技術(shù)、防腐材料等在簡化施工工藝的同時,能提高橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量,降低建設(shè)成本[1]。
橋梁基礎(chǔ)施工質(zhì)量對橋梁整體穩(wěn)定性和力學性能有著決定性作用,而不同的基礎(chǔ)處理方式受制于地質(zhì)水文條件以及橋梁類型等因素。基礎(chǔ)處理方式的不同,使成本預算差距較大。目前比較普遍的處理方法有換填法、強夯法、預壓法及樁基處理等[2]。對于中小型橋梁中的淺層軟弱土層,一般進行土層的換填即可,若沒有合適的土層進行換填但有大型設(shè)備的工程,采用樁基處理更有利于節(jié)約成本;對于低飽和度的粉土、黏性土、淤泥質(zhì)土等地基,可以采用添加水泥土填料的方式進行固結(jié)處理,不但具有良好的效果,而且工程成本較低;預壓法通常采用覆土形式解決飽和黏性土的地基沉降和穩(wěn)定問題,但其施工時間較久,利用時要考慮其他工序的安排,否則會影響工程進度,增加成本,在條件允許情況下,充分利用預壓覆土,可有效降低施工成本,控制工程造價;水泥樁、水泥粉煤灰碎石樁、石灰樁等可處理大部分的地基土,石灰樁不適用砂類土,樁基法的施工周期短、造價低,容易控制成本,不會出現(xiàn)造價明顯偏高或偏低的問題,但是受到機械設(shè)備的限制,在工期充足的情況下可對比換填、預壓等方式進行成本核算后比選。在施工中可根據(jù)實際情況綜合利用多種方法,在承重部位進行樁基處理,在其他部分進行換填后壓實,從而提高施工效率,降低成本。
在大跨徑橋梁施工中,常應(yīng)用梁板拼裝工藝,預應(yīng)力混凝土梁板在預制場生產(chǎn)完成后運至施工現(xiàn)場拼裝建造可以極大地加快施工速度。目前,節(jié)段預制梁拼裝一般采用濕接縫或膠接縫的形式,濕接縫是在縫口兩側(cè)節(jié)段梁的翼緣板安裝內(nèi)外模板,通過綁扎鋼筋,安裝預應(yīng)力波紋管后澆筑混凝土,使兩側(cè)節(jié)段梁連在一起。膠接縫是在節(jié)段間采用環(huán)氧樹脂膠結(jié)劑填充,使拼接面更加緊密地貼在一起,膠結(jié)劑具有保護預應(yīng)力筋的作用,防止預應(yīng)力筋產(chǎn)生銹蝕[3]。施工統(tǒng)計顯示,濕接縫拼裝節(jié)段梁施工一處需要耗時79h,膠接縫拼裝節(jié)段梁施工一處需要耗時63h,主要差距在于濕接縫需要綁扎鋼筋,而且底板腹板與頂板分開綁扎,耗時較長,節(jié)段施工中耗時差距更加明顯,體現(xiàn)在綁扎鋼筋、安裝模板、澆筑濕接縫混凝土、混凝土養(yǎng)護等方面,濕接縫工藝每一處要多出132h,是膠接縫工期的2倍。
對比兩者的費用,以建造單片32m+48m+32m的連續(xù)梁橋為例,梁板運輸以及各項臨時工程的費用造價按相同計算,主要為混凝土、鋼筋及環(huán)氧樹脂用量的差別。經(jīng)計算,膠接縫拼裝需要926.1萬元,濕接縫拼裝需要884.5萬元,膠接縫比濕接縫高41.6萬元,占費用總額的4.5%,相差較小??紤]到施工工期的差距,膠接縫拼裝工期明顯較短,可減少更多的人工成本,在工期充足時可考慮濕接縫,工期緊張時可選擇膠接縫。
在橋梁現(xiàn)澆施工過程中,普遍采用支架法進行支護澆筑,根據(jù)支護的材料和規(guī)模又分為滿堂支架、鋼管貝雷梁支架等[4]。在進行滿堂支架時,需要滿足地基承載力>100kN的需求,地基采用夯實或者換填澆筑找平,搭架采用的是WDJ碗扣式鋼管組合,尺寸為φ48mm,壁厚3.0~3.5mm。此外,還需要頂托、底托、方木、扣件等。貝雷梁式是采用2層貝雷梁支撐在承臺,因此對基礎(chǔ)要求較低且不需要混凝土鋼管處理,貝雷梁支架按照3+5+4+5+3排列,并利用槽鋼縱向連接。施工中根據(jù)橋梁高度和地基承載需求,按支架高度9m進行成本預估,材料及用量如表1所示。根據(jù)材料用量計算費用,滿堂支架為816048元,貝雷梁支架為922134元,可見滿堂支架方法成本較低,而且在材料組織、搭建難度和基礎(chǔ)處理上更便捷,搭建速度是貝雷梁法的1.6倍,但是搭建結(jié)構(gòu)的節(jié)點多,穩(wěn)定性稍差,對地基承載力有要求。對比施工難度和施工周期,最終選擇滿堂支架法進行施工。但是在地質(zhì)條件成熟以及施工條件允許的情形下,可優(yōu)先選用貝雷梁方法,以減少對地基的處理,增加施工安全性。
表1 支架材料用量對比表
在支架法現(xiàn)澆橋梁中,由于橫梁承重及跨度較大,需要對支架進行預加載。傳統(tǒng)上采用堆載預壓的方式,即在支架上鋪滿沙袋,從而得到結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的非彈性變形。但是根據(jù)實際工程經(jīng)驗,在進行堆載預壓時,需要進行砂包的裝料、搬運,而且受到預壓設(shè)計荷載的限制[5],需求荷載越高準備的預壓料就越多。施工中遇到的高墩橋梁需要1500t的設(shè)計荷載,采用堆載預壓就會帶來巨大的工程量,費時費力,延長施工工期和增加成本,而且堆載面積較大容易引起安全事故。施工中采用反支點預壓的方法,通過鋼筋或者鋼絞線對支架結(jié)構(gòu)施加預應(yīng)力,采用張拉鋼筋容易出現(xiàn)接頭不牢靠問題;采用鋼絞線張拉可以利用到下橫梁上,按下橫梁的3倍備料,預壓完成后截成3段后可重復利用,而且鋼絞線可直接錨于承臺上,錨固點牢靠。模擬加載和施工效果顯示,鋼絞線反支點預壓方式安全可靠,而且費用成本較低,加快了工程進度,提高了預壓效果。
新材料和新技術(shù)在工程中的應(yīng)用提高了橋梁建設(shè)的質(zhì)量,某些新技術(shù)的應(yīng)用甚至會改進一些建造工藝。例如,在白龍江13號大橋[6]中用橫隔板、系梁鋼筋預埋混凝土后澆筑,通過后期現(xiàn)澆一次實施,簡化了模板安裝過程,縮短了工期,有效控制了施工成本;箱梁預應(yīng)力管道采用塑料波紋管代替金屬波紋管,有效減小了孔道摩阻系數(shù)和孔道偏差系數(shù),不僅性能優(yōu)越而且成本更低;預應(yīng)力管道采用真空輔助壓漿技術(shù),保證管道漿體的飽滿、密實,提高了鋼鉸線的防腐能力;箱梁預制養(yǎng)生采用噴淋養(yǎng)生裝置,改變了傳統(tǒng)的灑水養(yǎng)生模式,濕水時間長,并通過設(shè)置地面集水槽,做到了水資源循環(huán)利用,降低了工程成本。
選擇合適的施工方法不僅有利于保障橋梁建設(shè)質(zhì)量,還能縮短工期,降低工程造價。文章通過橋梁基礎(chǔ)施工方法、節(jié)段拼裝方法、支架施工方法等詳細分析了不同橋梁施工方法對工程成本的影響,可知在施工作業(yè)中借鑒和運用相關(guān)的施工方法,可有效加強對施工成本的控制,提高橋梁建設(shè)質(zhì)量。