張垚、陳家駿、郭翔宇、夏添
(揚(yáng)州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇揚(yáng)州 225009)
市政橋梁工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分,其建設(shè)質(zhì)量和效率直接關(guān)系到城市交通的安全和暢通。傳統(tǒng)的橋梁建造方法存在施工周期長(zhǎng)、質(zhì)量難以控制、環(huán)保問(wèn)題等不足之處,文章通過(guò)探討時(shí)下先進(jìn)的預(yù)制裝配式建造技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)、實(shí)現(xiàn)方法以及存在問(wèn)題和解決措施,為今后橋梁工程的建設(shè)提供有益的參考。
預(yù)制裝配式技術(shù)可以將橋梁的制作和組裝分離。在傳統(tǒng)的橋梁建造方式中,橋梁的構(gòu)件需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行制作和組裝,這不僅需要大量的人力和物力投入,還會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和天氣等因素的限制,從而使得施工周期長(zhǎng)。采用預(yù)制裝配式技術(shù),第一,可以在工廠內(nèi)先制作好橋梁的構(gòu)件,然后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝安裝,避免了現(xiàn)場(chǎng)制作的時(shí)間和成本。第二,預(yù)制裝配式技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化,減少了制作過(guò)程和人工操作的時(shí)間和成本。第三,預(yù)制裝配式技術(shù)可以提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率。采用預(yù)制裝配式技術(shù)可以減少現(xiàn)場(chǎng)施工的時(shí)間和人力成本,從而提高了現(xiàn)場(chǎng)施工的效率。第四,預(yù)制裝配式技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的精準(zhǔn)配合和組裝,避免了現(xiàn)場(chǎng)拼裝的難度和風(fēng)險(xiǎn)。
第一,預(yù)制裝配式技術(shù)采用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù),可以在工廠內(nèi)對(duì)橋梁的構(gòu)件進(jìn)行精細(xì)化制作。由于工廠內(nèi)的生產(chǎn)環(huán)境和設(shè)備都是固定的,因此可以更好地控制制作過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù),從而保證了構(gòu)件的制作精度和一致性。第二,預(yù)制裝配式技術(shù)可以減少現(xiàn)場(chǎng)操作的不確定性。第三,預(yù)制裝配式技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)全過(guò)程可追溯。通過(guò)對(duì)每個(gè)構(gòu)件的生產(chǎn)記錄、檢測(cè)報(bào)告等信息進(jìn)行存檔管理,可以保證每個(gè)構(gòu)件的質(zhì)量可控,也可以在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)進(jìn)行追責(zé)和追溯[1]。
預(yù)制裝配式技術(shù)可以減少現(xiàn)場(chǎng)施工所需的材料消耗。第一,在傳統(tǒng)的橋梁建造方式中,現(xiàn)場(chǎng)施工需要大量的磚、石、水泥等材料,這些材料的運(yùn)輸和使用會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳等污染物。而采用預(yù)制裝配式技術(shù),則可以在工廠內(nèi)對(duì)橋梁的構(gòu)件進(jìn)行精細(xì)化制作,減少了現(xiàn)場(chǎng)施工所需的材料消耗。第二,預(yù)制裝配式技術(shù)可以減少現(xiàn)場(chǎng)施工所需的能源消耗。在傳統(tǒng)的橋梁建造方式中,現(xiàn)場(chǎng)施工需要大量的人力和機(jī)器設(shè)備,這些設(shè)備需要消耗大量的能源。而采用預(yù)制裝配式技術(shù),則可以將橋梁的制作和組裝分離,減少了現(xiàn)場(chǎng)施工所需的能源消耗。第三,預(yù)制裝配式技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)建筑垃圾的減少和回收利用。在預(yù)制裝配式技術(shù)中,通過(guò)對(duì)每個(gè)構(gòu)件的生產(chǎn)記錄、檢測(cè)報(bào)告等信息進(jìn)行存檔管理,并對(duì)廢棄材料進(jìn)行回收利用,可以將建筑垃圾的產(chǎn)生量減少至最低。
預(yù)制裝配式技術(shù)可以將構(gòu)件的制作和組裝分離,減少現(xiàn)場(chǎng)加工和施工的安全隱患,如圖1 所示。第一,在傳統(tǒng)的施工方式中,需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行大量的加工和調(diào)整,需要使用大量的機(jī)械設(shè)備和工具,存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。而預(yù)制裝配式技術(shù)可以將這些工作轉(zhuǎn)移到工廠進(jìn)行,從而減少了現(xiàn)場(chǎng)施工的工作量和安全風(fēng)險(xiǎn)。第二,預(yù)制構(gòu)件的精準(zhǔn)尺寸和質(zhì)量可靠性也可以提高施工的安全性。預(yù)制構(gòu)件可以在工廠中通過(guò)精細(xì)化制造和精準(zhǔn)的加工工藝來(lái)保證尺寸的精確度和質(zhì)量的可靠性。這樣可以減少現(xiàn)場(chǎng)施工中由于構(gòu)件尺寸不準(zhǔn)確或質(zhì)量不可靠而導(dǎo)致的安全隱患,如構(gòu)件錯(cuò)位、掉落等問(wèn)題。第三,預(yù)制構(gòu)件的可靠性也可以減少現(xiàn)場(chǎng)施工中的人為因素和人為操作導(dǎo)致的安全問(wèn)題,如操作失誤等。預(yù)制裝配式技術(shù)可以通過(guò)將構(gòu)件的制作和組裝分離、精準(zhǔn)的制造和加工工藝等手段來(lái)提高施工安全性。這樣可以減少現(xiàn)場(chǎng)施工的工作量和安全風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)可以提高工程的質(zhì)量和效率,降低工程成本。
圖1 預(yù)制裝配式技術(shù)施工圖
預(yù)制裝配式技術(shù)可以采用大規(guī)模工廠化生產(chǎn)和精細(xì)化制造、利用標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件等手段來(lái)降低生產(chǎn)成本和施工成本。第一,在制造過(guò)程中,預(yù)制構(gòu)件可以在工廠中通過(guò)精細(xì)化制造和精準(zhǔn)的加工工藝來(lái)保證質(zhì)量和尺寸的精確度,從而可以提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量,并大幅度降低生產(chǎn)成本[2]。第二,在施工過(guò)程中,可以減少現(xiàn)場(chǎng)施工中由于構(gòu)件尺寸不準(zhǔn)確或質(zhì)量不可靠而導(dǎo)致的重復(fù)施工和修補(bǔ),從而可以降低工程成本。總而言之,通過(guò)減少現(xiàn)場(chǎng)加工和調(diào)整、提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量,以及減少重復(fù)施工和修補(bǔ)等手段,預(yù)制裝配式技術(shù)可以降低工程成本。
工程設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)預(yù)制裝配式技術(shù)的特點(diǎn),合理設(shè)計(jì)橋梁的構(gòu)件。預(yù)制裝配式技術(shù)的特點(diǎn)是精細(xì)化制作和離散化組裝,因此在工程設(shè)計(jì)階段,第一,應(yīng)該合理設(shè)計(jì)橋梁的構(gòu)件,以便在工廠內(nèi)進(jìn)行精細(xì)化制作和離散化組裝。第二,還應(yīng)該考慮到構(gòu)件的尺寸、重量、形狀等因素,以便在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全、高效的組裝。第三,工程設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮橋梁的整體穩(wěn)定性和安全性。預(yù)制裝配式技術(shù)雖然可以提高橋梁的制作效率和質(zhì)量,但在組裝過(guò)程中也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。因此,在工程設(shè)計(jì)階段,應(yīng)充分考慮橋梁的整體穩(wěn)定性和安全性??梢圆捎孟冗M(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和優(yōu)化,以確保橋梁的整體穩(wěn)定性和安全性。第四,工程設(shè)計(jì)還應(yīng)合理規(guī)劃預(yù)制裝配式技術(shù)的應(yīng)用流程。在橋梁工程中,預(yù)制裝配式技術(shù)的應(yīng)用流程包括構(gòu)件制作、運(yùn)輸和組裝等環(huán)節(jié)。在工程設(shè)計(jì)階段,應(yīng)合理規(guī)劃這些環(huán)節(jié)的順序和時(shí)間,以便在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中實(shí)現(xiàn)高效、快速的施工[3]。
第一,構(gòu)件制作需要采用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和工藝。在預(yù)制裝配式技術(shù)中,構(gòu)件的精細(xì)化制作需要借助現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備和工藝。例如,采用數(shù)控機(jī)床、激光切割機(jī)等高精度設(shè)備,可以確保構(gòu)件的尺寸精確。同時(shí),還需要選擇高質(zhì)量的原材料,進(jìn)行精細(xì)化制作,以保證構(gòu)件的質(zhì)量可靠。第二,構(gòu)件制作需要進(jìn)行全過(guò)程的質(zhì)量控制。在預(yù)制裝配式技術(shù)中,構(gòu)件從制作到組裝都需要進(jìn)行全過(guò)程的質(zhì)量控制??梢圆捎矛F(xiàn)代化的質(zhì)量控制方法,例如,對(duì)每個(gè)構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)識(shí)和追溯,對(duì)構(gòu)件的制作過(guò)程進(jìn)行全面監(jiān)控和記錄,以便在出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)進(jìn)行溯源和處理。第三,構(gòu)件制作還需要充分考慮材料的環(huán)保性。在預(yù)制裝配式技術(shù)中,應(yīng)該選擇環(huán)保型、低碳型的原材料進(jìn)行構(gòu)件制作,以減少對(duì)環(huán)境的影響。例如,可以采用可回收利用的建筑廢料、再生型材料等,實(shí)現(xiàn)材料的可持續(xù)利用。
第一,預(yù)制構(gòu)件在制作完成后需要進(jìn)行運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝,因此需要采取嚴(yán)格的保護(hù)措施,以避免在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)損壞。具體措施可以包括:采用合適的包裝材料和方法,如木箱、鋼框等;選擇合適的運(yùn)輸工具和路線,避免顛簸和碰撞等因素對(duì)構(gòu)件造成影響;制訂嚴(yán)格的運(yùn)輸方案和操作規(guī)程,確保運(yùn)輸過(guò)程中的安全和穩(wěn)定。
第二,在組裝和安裝階段,需要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)條件,采取相應(yīng)的安裝方式。預(yù)制構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)組裝和安裝時(shí)需要考慮現(xiàn)場(chǎng)的具體條件,如場(chǎng)地平整度、周圍環(huán)境、交通條件等因素。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,制訂合適的組裝和安裝方案,選擇合適的工具和設(shè)備進(jìn)行組裝和安裝。同時(shí)需要注意現(xiàn)場(chǎng)安全,采取相應(yīng)的安全措施,如設(shè)置安全警示標(biāo)志、使用安全帶等。預(yù)制裝配式技術(shù)在運(yùn)輸和裝配方面需要采取一系列措施,確保構(gòu)件在運(yùn)輸過(guò)程中不受損壞,同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)組裝和安裝階段需要考慮現(xiàn)場(chǎng)條件,采取合適的安裝方式和安全措施,以確保施工順利進(jìn)行。
加強(qiáng)技術(shù)支持應(yīng)引進(jìn)先進(jìn)的制造設(shè)備和工藝,以及優(yōu)化生產(chǎn)流程和制造工藝。第一,隨著科技的進(jìn)步和制造工藝的發(fā)展,新型的制造設(shè)備和工藝不斷涌現(xiàn),可以更加高效地生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件。例如,采用先進(jìn)的數(shù)控加工設(shè)備和智能化制造工藝,可以提高構(gòu)件的制造精度和生產(chǎn)效率。此外,通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)流程和制造工藝,可以減少生產(chǎn)過(guò)程中的浪費(fèi)和損耗,從而降低生產(chǎn)成本。第二,采用新型材料和構(gòu)件設(shè)計(jì),以減少材料成本和提高構(gòu)件的性能。新型的材料可以更加經(jīng)濟(jì)高效地生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件,并且可以提高構(gòu)件的性能。例如,采用輕質(zhì)高強(qiáng)度材料,可以減少材料的使用量,降低生產(chǎn)成本;采用具有隔熱、隔音、防水等特性的新型材料,可以提高構(gòu)件的性能。第三,優(yōu)化構(gòu)件的設(shè)計(jì),可以使構(gòu)件的結(jié)構(gòu)更加合理,減少材料浪費(fèi)和生產(chǎn)成本。加強(qiáng)技術(shù)研發(fā),可以通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)的制造設(shè)備和工藝,以及優(yōu)化生產(chǎn)流程和制造工藝,提高構(gòu)件的制作效率和制造精度;同時(shí),采用新型材料和構(gòu)件設(shè)計(jì),可以減少材料成本和提高構(gòu)件的性能。這些措施可以幫助降低生產(chǎn)成本,提高預(yù)制裝配式技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力。
采用專業(yè)的運(yùn)輸設(shè)備和保護(hù)措施,對(duì)構(gòu)件進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)控和管理。第一,在運(yùn)輸過(guò)程中,可以采用專業(yè)的運(yùn)輸設(shè)備和保護(hù)措施,如低底盤(pán)車輛、護(hù)角、緩沖材料等,對(duì)構(gòu)件進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)控和保護(hù),避免在運(yùn)輸過(guò)程中受到損傷。同時(shí),可以采用現(xiàn)代化的監(jiān)控技術(shù),對(duì)運(yùn)輸過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問(wèn)題。第二,加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理,制訂詳細(xì)的施工方案和監(jiān)督措施,確?,F(xiàn)場(chǎng)施工的效率和質(zhì)量,包括施工流程、安全措施、質(zhì)量要求等方面,以確保施工的效率和質(zhì)量。第三,需要加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督和管理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理,確保施工的順利進(jìn)行[4]。
為了確保供應(yīng)鏈和施工管理的穩(wěn)定性和可靠性,需要與供應(yīng)商和承包商建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的合作關(guān)系,共同推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和流程改進(jìn),提高預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量和效率。應(yīng)制定詳細(xì)的合同和標(biāo)準(zhǔn),明確雙方的責(zé)任和義務(wù)。合同和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括合作期限、產(chǎn)品質(zhì)量、交付時(shí)間、付款方式等方面的內(nèi)容。同時(shí),還需要建立健全的質(zhì)量管理和監(jiān)督機(jī)制,對(duì)供應(yīng)商和承包商的質(zhì)量和施工進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督和管理。
預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)和施工涉及多個(gè)環(huán)節(jié)和多個(gè)參與方,需要進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理,以確保各個(gè)環(huán)節(jié)之間的銜接和協(xié)同。第一,在協(xié)調(diào)和管理方面,應(yīng)加強(qiáng)溝通,明確各方的責(zé)任和義務(wù),建立健全的協(xié)調(diào)機(jī)制,及時(shí)解決問(wèn)題和糾正偏差,確保生產(chǎn)和施工的順利進(jìn)行。第二,優(yōu)化生產(chǎn)和施工計(jì)劃。預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)和施工計(jì)劃應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理安排,并制訂相應(yīng)的施工方案和技術(shù)措施。在計(jì)劃制訂方面,應(yīng)充分考慮各個(gè)環(huán)節(jié)之間的關(guān)系和依賴,合理安排時(shí)間和資源,盡量避免生產(chǎn)和施工中的瓶頸和沖突。第三,應(yīng)采取科學(xué)的施工管理方法,如進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、安全管理等,確保施工質(zhì)量和進(jìn)度的穩(wěn)定和可控。通過(guò)加強(qiáng)協(xié)調(diào)和管理、優(yōu)化生產(chǎn)和施工計(jì)劃等措施,可以有效地縮短預(yù)制裝配式技術(shù)在市政橋梁工程中的施工周期,提高生產(chǎn)和施工效率,降低施工成本,從而更好地推動(dòng)預(yù)制裝配式技術(shù)在市政橋梁工程中的應(yīng)用。
預(yù)制裝配式技術(shù)在市政橋梁工程中的應(yīng)用,具有施工周期短、質(zhì)量可控、環(huán)保節(jié)能等諸多優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)也存在一些需要注意的問(wèn)題。通過(guò)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)、完善運(yùn)輸和安裝體系、加強(qiáng)與供應(yīng)商和承包商的合作等多種措施,可以進(jìn)一步提高預(yù)制裝配式技術(shù)在市政橋梁工程中的應(yīng)用效果,為城市交通的安全和暢通作出更大的貢獻(xiàn)。