李茂彬

(中國雄安集團(tuán)基礎(chǔ)建設(shè)公司，河北 保定 071000)

隨著城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，與其配套的城市道路交通建設(shè)也必須與之匹配。而橋梁作為城市交通的重要組成部分，是不可或缺的?，F(xiàn)階段，城市橋梁工程項(xiàng)目在實(shí)踐中取得了很大的技術(shù)進(jìn)步，但其安全性、使用壽命和抗震能力層面還存在許多技術(shù)難題。在政策導(dǎo)向的指引下，裝配式建筑得到了廣泛的發(fā)展空間。而裝配式建筑是指在工廠生產(chǎn)混凝土構(gòu)件(預(yù)制梁、疊合板、預(yù)制柱等)后，通過交通工具將其運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，通過可靠的方式進(jìn)行連接安裝的。此類把部分預(yù)制件的生產(chǎn)放在工廠生產(chǎn)的建筑就是裝配式建筑。在城市橋梁建設(shè)中，裝配式建造技術(shù)，以其工作效率高、節(jié)能環(huán)保、低碳綠色等特點(diǎn)被越來越多的選用[1]。

1 市政橋梁發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)狀以及存在的不足

截止2022年7月4日，據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國各地一共有橋梁73.53萬座，橋梁全長(zhǎng)3977.8萬m，比前年底各自提升2.19萬座、315.02萬m。在其中，大橋3075座546.14萬m，立交橋67677座1704.34萬m。在我國，城市人口非常多，橋梁使用率非常高，因此對(duì)工程質(zhì)量的要求也是非常嚴(yán)格的。現(xiàn)階段裝配式工程建筑技術(shù)在市政橋梁工程項(xiàng)目中的運(yùn)用是擁有廣闊的發(fā)展空間的。市政橋梁工程項(xiàng)目有必要大力推廣裝配式技術(shù)的應(yīng)用。大中型橋梁工程項(xiàng)目的工業(yè)化水平不會(huì)改變，選用預(yù)制構(gòu)件組裝工程的項(xiàng)目許多。雖然發(fā)展速度快、前景廣，但仍然存在許多問題，如領(lǐng)域規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)不夠精細(xì)、工程項(xiàng)目技術(shù)有待提升等。

1.1 施工技術(shù)中的結(jié)構(gòu)難題

伴隨著城市體量的擴(kuò)張，城市的建設(shè)要從大局出發(fā)。需要兼顧的方面也越來越多。在這種條件下，相關(guān)部門對(duì)橋梁建設(shè)的要求就會(huì)越來越嚴(yán)格。這就導(dǎo)致了部分新型材料、新技術(shù)無法運(yùn)用，施工加工工藝不健全，給建筑結(jié)構(gòu)造成難題。例如：應(yīng)用新型材料保護(hù)生態(tài)環(huán)境，具體在工程項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)其抗壓強(qiáng)度難以滿足要求；一些技術(shù)不符新舉措，碰到極端天氣以及重大壓力的情況下，或出現(xiàn)一定程度的塌陷。甚至有一些新項(xiàng)目存有技術(shù)缺陷，橋梁整體的強(qiáng)度使用期限不能得到合理確保。

1.2 城市橋梁建設(shè)的管理能力有待提升

要想建設(shè)高規(guī)格的城市橋梁工程，不僅需要高新技術(shù)作為支撐，管理方法也是不可或缺的一部分。不過，截至現(xiàn)在，管理問題常常不會(huì)被很多施工企業(yè)重視，這就導(dǎo)致工程管理的滯后。市政工程項(xiàng)目一定會(huì)用到建筑鋼材。道路橋梁的支撐鋼筋一旦浸蝕到一定程度，便會(huì)減少橋梁正常的使用期限，嚴(yán)重危害人民的財(cái)產(chǎn)和人身安全。

2 裝配式建設(shè)方案的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)階段，在我國城市橋梁主要采用傳統(tǒng)預(yù)制混凝土施工方式，不僅現(xiàn)場(chǎng)工作強(qiáng)度大、不利于周邊環(huán)境，而且資源利用率低、工作進(jìn)展緩慢。而ABC橋梁的建設(shè)定義是從法國最早出現(xiàn)的。E.Freyssinet通過縱向的預(yù)制箱梁段(1945)和配對(duì)連接頭(1952)的方式建設(shè)了預(yù)制混凝土橋梁。而美國在20世紀(jì)70年代開始推行橋梁的快速建設(shè)技術(shù)。即在工廠預(yù)制構(gòu)件，如承重梁、臺(tái)面、暗板涵等。并運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速拼裝[2]。1979年，在美國佛羅里達(dá)州，J.muller設(shè)計(jì)的Long Key以及Seven Mile兩架橋，就是在預(yù)制件與現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)的協(xié)作下完成的。從那時(shí)起，該技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。諸如美國、韓國、泰國等在20世紀(jì)90年代都通過該技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了橋梁的建設(shè)。與傳統(tǒng)橋梁修建方式對(duì)比，裝配式橋梁的優(yōu)點(diǎn)主要包含。

1)工期和費(fèi)用可控性增加：裝配式橋梁實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)統(tǒng)一、預(yù)制生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)組裝和智能化建設(shè)。零件在工廠加工成型，能用施工機(jī)械設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)施工和拼裝，能夠大幅提高高效率，降低人力任務(wù)量，有效控制施工周期和建設(shè)成本。

2)品質(zhì)安全有保障：規(guī)?；圃斓牧慵z修標(biāo)準(zhǔn)更強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)比較容易實(shí)現(xiàn)，不可控因素越來越少，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)施工程序流程越來越少，進(jìn)而會(huì)獲得高效的工程施工質(zhì)量。

3)低碳綠色：橋梁施工所需要的零部件在工地預(yù)制構(gòu)件，大大減少了廠房的任務(wù)量，降低了水、電等能源消耗，節(jié)約了工業(yè)廠房模版和施工當(dāng)場(chǎng)所使用的原材料，防止了工廠建筑裝飾材料的消耗和規(guī)模性施工所帶來的高耗能、高噪聲等污染環(huán)境。

3 裝配式橋梁的建設(shè)注意事項(xiàng)

3.1 上部結(jié)構(gòu)的拼裝

3.1.1 預(yù)制鋼筋混凝土橋

預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)橋梁技術(shù)通常是將公路橋梁梁豎向按段，在工地預(yù)制，隨后運(yùn)送去現(xiàn)場(chǎng)公路橋梁開展拼裝，再對(duì)整個(gè)橋梁增加預(yù)應(yīng)力鋼筋。依據(jù)預(yù)制階段連接方式的不一樣，可以分為濕接縫、粘接接縫、干接縫等。三個(gè)區(qū)別在于鄰近預(yù)制梁間的填充料不一樣。一般用混凝土、干硬質(zhì)混合砂漿或環(huán)氧樹脂膠等進(jìn)行填充。干接縫根據(jù)凸榫以及預(yù)應(yīng)力鋼筋連接。

3.1.2 拼裝箱梁

珠港澳大橋選用裝配式箱梁，具備重量輕、側(cè)風(fēng)性能穩(wěn)定、抗震能力好等特點(diǎn)。珠港澳立交橋是世界最大的水上鋼結(jié)構(gòu)橋梁，有大概16km長(zhǎng)箱梁和6km長(zhǎng)組合梁。

3.1.3 裝配式鋼-混凝土組合構(gòu)造

1)鋼腹板組合梁：桁架結(jié)構(gòu)預(yù)制混凝土組合橋梁結(jié)構(gòu)是組合式橋梁，選用桁架結(jié)構(gòu)腹板替代混凝土腹板，通常用于跨度較大的市政橋梁；2)組裝式箱梁：裝配式箱梁選用銹蝕鋼板、波形鋼腹板等新型材料，與雙鋼箱截面技術(shù)融會(huì)貫通，使得橋梁的承載力大幅度提升，而且橋梁的自重較小。例如G4高速保定段小半徑彎橋，橋墩、梁板、承重梁都完成了規(guī)?；a(chǎn)與拼裝工程施工；3)波形鋼腹板組合梁：在波形鋼腹板和預(yù)制混凝土預(yù)制箱梁的組合梁中，混凝土腹板被波形厚鋼板取代；4)波形鋼腹板-鋼管混凝土組合梁：該技術(shù)建設(shè)的組合橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造新奇，由混凝土現(xiàn)澆板、鋼管混凝土下弦桿和波形鋼腹板構(gòu)成，在其中，該類型組合梁最核心的技術(shù)突破點(diǎn)是生產(chǎn)時(shí)的斜面焊接技術(shù)；5)鋼箱組合梁：混凝土橋面板與半封閉式箱梁合二為一，產(chǎn)生鋼箱組合梁。該類型的梁會(huì)使得建筑鋼材以及混凝土抗壓能力得到充分展現(xiàn)；6)厚鋼板組合梁。組合鋼柱是通過露出的H型鋼和混凝土結(jié)構(gòu)平屋面根據(jù)剪應(yīng)力切向鍵而成組合結(jié)構(gòu)。該種類橋型使得建筑鋼材、混凝土本身的性能得到充分發(fā)揮。其承載性、抗震性以及加速性都是十分優(yōu)異的，而且建設(shè)過程也較為簡(jiǎn)單[3]。

3.1.4 預(yù)制路面

預(yù)制橋面板通常是全尺寸混凝土橋面板。通常分為鋼架結(jié)構(gòu)橋面、波形管橋面以及華夫板橋面三種類型。三者中，波形管橋面系選用地腳螺栓將波形鋼板固定在鋼梁上，并且用混凝土或?yàn)r青混合料填充地面找平。

3.2 下邊結(jié)構(gòu)組件

3.2.1 裝配式電纜橋架

橋墩一般包含梁板、墩身和樁帽。裝配式橋墩是把橋墩轉(zhuǎn)化成多個(gè)預(yù)制構(gòu)件，如樁承臺(tái)、立桿、梁板(墩帽)等。在工地或當(dāng)場(chǎng)預(yù)制，運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)拼裝。

有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，橋墩迅速拼裝的核心在于實(shí)用有效的鏈接方案以及結(jié)構(gòu)對(duì)策?，F(xiàn)在，裝配式暗板涵的探索和設(shè)計(jì)分析比較多，而對(duì)裝配式暗板涵的探索偏少，研究綜述尚需進(jìn)一步開展。

3.2.2 裝配式橋臺(tái)技術(shù)

暗板涵一般由梁板、臺(tái)身和翼墻構(gòu)成。構(gòu)件區(qū)劃和聯(lián)接與橋墩類似。因?yàn)榘蛋搴倲?shù)低于橋墩，有關(guān)的探索與應(yīng)用偏少，典型性方式為承插式預(yù)制暗板涵和H型鋼樁。

組裝式鋼管腳手架是將大鋼管腳手架按縱向、前模、垂直方向分為多個(gè)預(yù)制構(gòu)件，設(shè)在橋址四周的預(yù)制澆筑，陸運(yùn)或海運(yùn)至當(dāng)場(chǎng)，進(jìn)行起吊組裝。裝配式鋼管腳手架的主要特征是能夠預(yù)制，對(duì)周邊影響小，但要注意以下幾點(diǎn)。

1)對(duì)墩、臺(tái)、柱預(yù)制構(gòu)件及頂部預(yù)埋獨(dú)立基礎(chǔ)總數(shù)，查驗(yàn)各墩、臺(tái)相對(duì)高度及坐標(biāo)相對(duì)高度是否滿足設(shè)計(jì)要點(diǎn)；基坐與柱端中間間隙不可少于2cm。

2)坐落于墩身里的起吊基杯，要從縱、橫向全面把控，要做到柱身在垂直角度、傾斜程度和水平部位都要滿足要求。針對(duì)又重又細(xì)橋墩，必須使用風(fēng)繩或支撐桿固定不動(dòng)之后才能放進(jìn)掛鉤。

3)在墩身頂端組裝梁板前，務(wù)必查驗(yàn)梁板預(yù)埋槽部位是否滿足設(shè)計(jì)要點(diǎn)。不然務(wù)必先修。

4)待立柱和梁板(墩帽)安裝好，經(jīng)檢測(cè)符合規(guī)定后，可在瓶口和梁板槽處澆制薄水泥砂漿。硬底化后，拆卸楔子、支撐架或風(fēng)繩，并且用水泥砂漿鋪滿楔孔。

伴隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)成熟的與發(fā)展，預(yù)應(yīng)力鋼筋已用于橋墩，特別是后張預(yù)應(yīng)力筋混凝土裝配式橋墩。其施工工藝與裝配式橋臺(tái)類似。除安裝中連接連接頭處理工藝外，預(yù)應(yīng)力鋼束是預(yù)制構(gòu)件之間的主要連接方式[4]。

4 橋梁工程建設(shè)對(duì)BIM技術(shù)的運(yùn)用

2002年由Autodesk最先通過BIM服務(wù)集成工程建筑信息。以期實(shí)現(xiàn)一個(gè)建筑物從提出到設(shè)計(jì)，從建設(shè)到后期投入使用，直至該建筑物生命周期終結(jié)的全過程中，所有的信息都會(huì)集成在一個(gè)三維模型數(shù)據(jù)庫內(nèi)。

BIM的關(guān)鍵在于創(chuàng)建工程建筑的虛擬三維模型，并通過數(shù)字化技術(shù)為建模給予詳細(xì)好用的數(shù)據(jù)庫。該庫不僅含有該建筑的圖形信息、技術(shù)專業(yè)特性和情況數(shù)據(jù)，也包含預(yù)制構(gòu)件之外的對(duì)象情況信息(如室內(nèi)空間與運(yùn)動(dòng)個(gè)人行為)。通過各種包括施工信息的三維模型，施工信息的集成化獲得了很大的發(fā)展。為施工工程項(xiàng)目的相關(guān)負(fù)責(zé)人帶來了工程項(xiàng)目信息溝通與互通的服務(wù)平臺(tái)。

4.1 溝通合作

在橋梁施工建設(shè)的過程中，會(huì)有眾多企業(yè)參與。施工方、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方以及甲方等。各個(gè)角色應(yīng)全力配合、互相支持。在作業(yè)過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)交叉施工狀況，導(dǎo)致協(xié)調(diào)溝通艱難，危害工程施工質(zhì)量，牽制工程進(jìn)度。通過BIM搭建的項(xiàng)目管理平臺(tái)，可以進(jìn)一步提高各行為主體的協(xié)調(diào)能力和管理方式。

4.2 仿真模擬

BIM技術(shù)性能夠創(chuàng)建各個(gè)建設(shè)階段的三維數(shù)模，進(jìn)一步提升建設(shè)過程的管理效率，使工程管理人員的規(guī)劃以及決策更加科學(xué)、有效。而且通過BIM技術(shù)所建立的三維模型，可以對(duì)橋梁工程的過程和進(jìn)度進(jìn)行全程模擬仿真，形象化表明具體進(jìn)展與計(jì)劃進(jìn)度的差別，有利于新項(xiàng)目管理人員依據(jù)進(jìn)度偏差調(diào)節(jié)當(dāng)場(chǎng)產(chǎn)業(yè)布局。

4.3 施工仿真模擬動(dòng)漫

一些高危新項(xiàng)目能用三維模型仿真模擬。在公路橋梁施工和模板起吊過程中，模板有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生搖晃。當(dāng)模板搖晃較大時(shí)，會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)施工人員造成安全障礙。通過BIM的仿真模擬，可以大幅度提升施工人員的安全。對(duì)于橋樁的模擬仿真，利用REVIT軟件鑒別項(xiàng)目的施工問題，對(duì)于設(shè)計(jì)中的缺失可以及時(shí)起到提醒作用。當(dāng)作業(yè)者工作難度過大，有跌落風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，可及時(shí)糾正。

4.4 視覺效果展示

在橋梁工程中，運(yùn)用BIM技術(shù)性能將全部工程項(xiàng)目以三維模型的方式直接地表現(xiàn)出來，使工作人員在施工時(shí)更便捷，企業(yè)形象更加深入。結(jié)合直接地施工進(jìn)度計(jì)劃方案，仿真動(dòng)畫和三維效果圖，工程管理者和操作人員可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備關(guān)鍵部位的三維可視化，避免因?qū)こ虉D紙和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)掌握不健全而導(dǎo)致的工程施工難點(diǎn)。

4.5 碰撞檢查

在以往設(shè)計(jì)和施工中，難以發(fā)覺二維平面圖的差異對(duì)接扣件的沖擊，造成工程變更和返修導(dǎo)致非常大的成本費(fèi)消耗與時(shí)間煙霧。倘若運(yùn)用BIM新技術(shù)，能有效防止這種情況[5]。

4.6 工程量統(tǒng)計(jì)

按照實(shí)際工程階段對(duì)工程開展三維建模，解決了傳統(tǒng)手工制作沒辦法快速精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)混凝土工程實(shí)際工程量難題，以協(xié)助新項(xiàng)目工程量管理與財(cái)政預(yù)算。

5 裝配式橋梁實(shí)用價(jià)值分析

近些年來城市化的進(jìn)程加快，橋梁市政建設(shè)項(xiàng)目的基建項(xiàng)目規(guī)定還在持續(xù)提高。在我國大力開展城市更新的過程中，許多老舊的市政橋梁工程項(xiàng)目必須開展檢修和結(jié)構(gòu)加固。在這樣的發(fā)展方向條件下，裝配式建筑工程技術(shù)發(fā)展是橋梁基本建設(shè)與維護(hù)的關(guān)鍵對(duì)策。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁采用兩種原料的構(gòu)成，可以充分利用混凝土抗壓強(qiáng)度和鋼材抗拉強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)，避免混凝土拉伸開裂和工程建筑鋼材抗拉強(qiáng)度不穩(wěn)。

6 結(jié)語

未來市政橋梁基建項(xiàng)目能從系統(tǒng)架構(gòu)、專業(yè)性、原料、施工技術(shù)等各個(gè)方面充分考慮，因時(shí)制宜，融合城市園林景觀和地形特點(diǎn)。在挑選建筑裝飾材料時(shí)，應(yīng)關(guān)鍵挑選對(duì)周圍環(huán)境影響小(耗能和CO2廢氣排出)的原材料。與此同時(shí)，將來橋梁構(gòu)造將更加重視工程建筑造型藝術(shù)、橋梁藝術(shù)美學(xué)和景觀規(guī)劃、生態(tài)效益，追求完美自然景觀和景觀設(shè)計(jì)的完美結(jié)合。裝配式橋梁以與眾不同的技術(shù)特點(diǎn)，具有許多傳統(tǒng)橋梁建造方式所不具備的優(yōu)點(diǎn)，符合在我國節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)的核心理念。