李飛虎

（江西安源路橋集團(tuán)有限公司，江西 萍鄉(xiāng) 337000）

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加速和交通需求的不斷增長(zhǎng)，高架大跨度橋梁已成為現(xiàn)代城市的標(biāo)志性建筑之一。為確保橋梁的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和安全性，并提高施工效率和降低成本，應(yīng)持續(xù)推進(jìn)施工工藝與技術(shù)的創(chuàng)新。預(yù)應(yīng)力混凝土、高性能混凝土和模塊化施工等新技術(shù)和材料的出現(xiàn)，為橋梁施工帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。因此，應(yīng)進(jìn)一步分析這些創(chuàng)新技術(shù)在高架大跨度橋梁施工中的應(yīng)用，以更好地發(fā)揮相關(guān)技術(shù)與材料的質(zhì)量，保證施工質(zhì)量。

1 高架大跨度橋梁施工現(xiàn)存問題與挑戰(zhàn)

高架大跨度橋梁作為現(xiàn)代城市交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，其建設(shè)和施工面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，由于大跨度橋梁施工規(guī)模較大，跨度長(zhǎng)、高度高，因此施工難度較大，對(duì)施工技術(shù)要求較高。其次，為了確保橋梁的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和安全性，其施工質(zhì)量必須得到嚴(yán)格控制[1]。最后，橋梁施工周期和投入成本也是施工企業(yè)必須考慮的重要因素，特別是在城市交通密集區(qū)域，由于施工會(huì)對(duì)交通造成較大影響，因此需要盡可能縮短施工時(shí)間。

1.1 施工效率不高

面對(duì)大跨度橋梁施工，傳統(tǒng)的施工工藝和方法往往存在效率低下的問題。特別對(duì)于那些跨度較長(zhǎng)、高度較高的橋梁。施工效率不高會(huì)導(dǎo)致施工周期加長(zhǎng)，可能影響城市的正常交通秩序。

1.2 成本控制難度大

高架大跨度橋梁的建設(shè)投資較大，如何有效控制施工成本是一個(gè)重要問題。傳統(tǒng)的施工方法存在資源浪費(fèi)、材料及人工成本高昂等問題，使得整體項(xiàng)目的成本難以得到有效控制。同時(shí)，施工效率不高也是導(dǎo)致施工成本增加的重要原因之一。

1.3 橋梁質(zhì)量和安全性風(fēng)險(xiǎn)

大跨度橋梁建成后，將長(zhǎng)期承受車輛荷載和自然環(huán)境的影響，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，不僅后期維修成本高昂，還可能存在嚴(yán)重的安全隱患，因此其施工質(zhì)量和安全性必須得到高度重視。

1.4 長(zhǎng)期穩(wěn)定性問題

高架大跨度橋梁需要具備良好的抗風(fēng)、抗震等性能，以確保在復(fù)雜的自然環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，傳統(tǒng)施工方法可能難以滿足這些要求。為此，需要對(duì)施工工藝與技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，為高架大跨度橋梁施工提供更高效、更安全、更經(jīng)濟(jì)的解決方案。

第一，引入先進(jìn)的施工設(shè)備與技術(shù)，如大型起重機(jī)、懸臂吊以及模塊化施工系統(tǒng)等，以提高高架大跨度橋梁施工效率與準(zhǔn)確性。同時(shí)，應(yīng)積極推行數(shù)字化設(shè)計(jì)與施工管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)施工過程的信息化與智能化，進(jìn)一步優(yōu)化施工流程。

第二，可以借助新型材料，如高性能混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土等具有較高強(qiáng)度與穩(wěn)定性的材料，降低橋梁結(jié)構(gòu)自重，并提高橋梁的承載能力和耐久性。

第三，采用模塊化施工技術(shù)。采用模塊化施工技術(shù)時(shí)，將橋梁結(jié)構(gòu)劃分為多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化模塊，并在工廠進(jìn)行預(yù)制加工，隨后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，這樣不僅可以大幅度縮短施工周期，還可以降低施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)與成本。

第四，采用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)與傳感器裝置對(duì)高架大跨度橋梁進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問題并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行預(yù)防和修復(fù)。

盡管高架大跨度橋梁施工面臨諸多問題和挑戰(zhàn)，但通過施工工藝與技術(shù)方面的創(chuàng)新，可以有效解決這些問題，并為未來城市交通建設(shè)提供更加可靠的支持。

2 傳統(tǒng)施工工藝的局限性

傳統(tǒng)的高架大跨度橋梁施工工藝在面對(duì)現(xiàn)代城市交通網(wǎng)絡(luò)的要求和挑戰(zhàn)時(shí)，存在一系列局限性，在一定程度上影響了施工效率、施工質(zhì)量和成本控制。

2.1 施工效率低

傳統(tǒng)施工工藝依賴大量的人工操作，如手工搭建模板、澆筑混凝土等。這些傳統(tǒng)施工方式不僅耗時(shí)，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，因此導(dǎo)致施工進(jìn)度緩慢，難以滿足現(xiàn)代城市對(duì)高架大跨度橋梁快速建設(shè)的需求[2]。

2.2 限制橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)施工工藝在一定程度上限制了橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和構(gòu)造。例如，傳統(tǒng)的鋼筋混凝土施工方法難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲線形狀的橋梁結(jié)構(gòu)，而現(xiàn)代城市交通建設(shè)對(duì)橋梁提出了更高的美學(xué)和功能要求，傳統(tǒng)工藝在此方面存在一定的局限性。

2.3 施工質(zhì)量控制難度較大

在傳統(tǒng)施工工藝中，混凝土澆筑、固結(jié)和支撐等環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制難度較大，可能導(dǎo)致橋梁存在質(zhì)量問題，降低其穩(wěn)定性和耐久性。同時(shí)，施工質(zhì)量不穩(wěn)定還會(huì)增加橋梁的維修成本。

2.4 安全風(fēng)險(xiǎn)較高

傳統(tǒng)施工工藝涉及較多的高空作業(yè)和人工操作，存在一定的安全隱患，如高處墜落、塌方及支撐失穩(wěn)等，可能影響施工進(jìn)度和施工人員的生命安全。

2.5 對(duì)環(huán)境和交通的影響較大

傳統(tǒng)施工工藝需要使用大量重型機(jī)械，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境和城市交通產(chǎn)生不利影響，施工還可能導(dǎo)致交通封閉，增加施工風(fēng)險(xiǎn)，加劇城市交通擁堵問題。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土與高性能混凝土的應(yīng)用

高架大跨度橋梁作為現(xiàn)代城市的代表性建筑，隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)和交通需求的持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)這類橋梁的施工材料和工藝提出了更高的要求。預(yù)應(yīng)力混凝土和高性能混凝土等材料發(fā)揮了重要作用，能夠顯著提升使高架大跨度橋梁施工效率、承載能力及耐久性。

3.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力混凝土是一種特殊類型的混凝土構(gòu)件，其獨(dú)特之處在于在通過對(duì)混凝土施構(gòu)件加預(yù)應(yīng)力，使其內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，從而在承受外部荷載時(shí)抵消拉應(yīng)力，提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力和抗裂性能。

在高架大跨度橋梁橋面板和梁體中，采用預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件可以顯著降低構(gòu)件的自重，從而減輕橋梁的整體負(fù)荷，提高其承載能力。通過合理地布置和計(jì)算預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁可以實(shí)現(xiàn)更大的跨度、更高的橋塔和更少的支點(diǎn)，從而提高交通流量。

3.2 高性能混凝土的應(yīng)用

高性能混凝土由特材料混合而成，其強(qiáng)度、耐久性和抗裂性能顯著優(yōu)于常規(guī)混凝土。修建高架大跨度橋梁的梁體和橋墩時(shí)，采用高性能混凝土能夠顯著提高結(jié)構(gòu)的抗彎、抗壓和抗沖刷能力，并延長(zhǎng)橋梁的使用年限。此外，高性能混凝土的應(yīng)用還可以減小橋梁結(jié)構(gòu)的截面尺寸，能夠降低橋梁自身的重量以及材料消耗[3]。另外，由于高性能混凝土具有較低的滲透性以及更好的耐久性，也能減少混凝土結(jié)構(gòu)的維護(hù)及修復(fù)成本。

3.3 成功案例

當(dāng)前，預(yù)應(yīng)力混凝土和高性能混凝土技術(shù)已成功應(yīng)用于多個(gè)高架大跨度橋梁項(xiàng)目。例如，我國(guó)廣東的虎門大橋，主橋全長(zhǎng)超過4km，主跨采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)。借助預(yù)應(yīng)力技術(shù)，虎門大橋的主跨達(dá)到了888m，成為當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)第一、世界最長(zhǎng)的斜拉橋主跨。

貴州遵義赤水大橋采用了模塊化施工技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了主跨長(zhǎng)度達(dá)1096m 的跨越，成為全球最長(zhǎng)的單層鋼箱梁模塊化施工項(xiàng)目之一。該項(xiàng)目不僅證明了模塊化施工在大跨度橋梁中的可行性，更體現(xiàn)出模塊化施工的高效性和高質(zhì)量控制水平。

4 未來施工方向

模塊化施工作為一種創(chuàng)新性的施工方式，為高架大跨度橋梁建設(shè)帶來了新的方向和變革。模塊化施工可將橋梁結(jié)構(gòu)劃分為一系列標(biāo)準(zhǔn)化、預(yù)制化的模塊，然后在工廠內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)，再在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單組裝。相較于傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工，這種施工方式具有施工效率高、成本低、工程質(zhì)量高和對(duì)環(huán)境的影響小等優(yōu)勢(shì)，因此模塊化施工有較好的應(yīng)用前景。

4.1 提高施工效率

采取模塊化施工方式，可以有效節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間。例如，在工廠內(nèi)進(jìn)行構(gòu)件預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)施工和模塊組裝同時(shí)進(jìn)行，從而大幅度縮短整體施工周期。

4.2 降低施工成本

采用模塊化施工方法可以實(shí)現(xiàn)資源的集中利用和優(yōu)化，從而減少施工材料的浪費(fèi)。此外，模塊化施工還能減少對(duì)重型機(jī)械的需求，進(jìn)一步降低施工成本。瑞士某大橋改建工程采用模塊化施工，最終成本比傳統(tǒng)施工方式節(jié)省了15%以上。

4.3 改善施工質(zhì)量

模塊化施工的構(gòu)件由于在工廠內(nèi)進(jìn)行精密制造和檢測(cè)，因此相較于現(xiàn)場(chǎng)澆筑，其尺寸和質(zhì)量更加穩(wěn)定、可控，可以有效避免現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素導(dǎo)致的施工質(zhì)量問題，從而確保橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。在實(shí)際應(yīng)用中，很多模塊化橋梁項(xiàng)目在質(zhì)量方面獲得專業(yè)機(jī)構(gòu)的認(rèn)可。

4.4 環(huán)保和可持續(xù)性

模塊化施工可有效降低現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工對(duì)環(huán)境的影響。相較于傳統(tǒng)施工方式，模塊化施工能顯著降低噪聲，減少粉塵及廢水的排放。此外，由于模塊化構(gòu)件在工廠內(nèi)制造，因此可大幅減少施工現(xiàn)場(chǎng)的碳排放。這種施工方式與現(xiàn)代城市對(duì)綠色建筑和環(huán)保施工的需求相一致，充分體現(xiàn)了模塊化施工的可持續(xù)性特征。

5 整合新技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效施工

想要實(shí)現(xiàn)高架大跨度橋梁施工的高效性，整合新技術(shù)是關(guān)鍵。通過合理應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土、高性能混凝土和模塊化施工等新材料、新技術(shù)，可以提高施工效率、降低成本、改善施工質(zhì)量和保障安全。

5.1 采用數(shù)字化設(shè)計(jì)和施工管理

引入先進(jìn)的數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件和施工管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)施工過程的信息化和智能化。從橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到施工圖紙生成等多個(gè)環(huán)節(jié)，采用數(shù)字化設(shè)計(jì)可以提高設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性。施工管理系統(tǒng)則可以實(shí)時(shí)監(jiān)控施工進(jìn)度和質(zhì)量，優(yōu)化資源配置，快速響應(yīng)施工問題，進(jìn)而提高施工效率。

5.2 深度應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土和高性能混凝土

預(yù)應(yīng)力混凝土和高性能混凝土的應(yīng)用可以大幅度提升橋梁的承載能力和耐久性。在設(shè)計(jì)階段，可根據(jù)橋梁的實(shí)際需求，合理選擇預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方案和高性能混凝土配比。在施工階段，應(yīng)確保預(yù)應(yīng)力張拉、灌漿等工序的準(zhǔn)確實(shí)施，嚴(yán)格控制混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)，以保證施工質(zhì)量。

5.3 推廣模塊化施工技術(shù)

應(yīng)在適用場(chǎng)景中廣泛推廣模塊化施工技術(shù)。通過工廠預(yù)制和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，可以提高構(gòu)件的精度和質(zhì)量，減少現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間。進(jìn)行模塊化施工時(shí)，應(yīng)注重構(gòu)件之間的協(xié)調(diào)性，以確保組裝的高效性和準(zhǔn)確性。

5.4 加強(qiáng)施工工藝優(yōu)化和人工智能應(yīng)用

在施工過程中，通過對(duì)施工工藝的不斷優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)各道工序的合理銜接、各項(xiàng)資源的合理分配，從而最大程度地提高施工效率。為此，建議引入人工智能技術(shù)，以進(jìn)一步優(yōu)化施工過程和實(shí)現(xiàn)施工自動(dòng)化，如無人機(jī)巡檢和機(jī)器人施工等，以有效提升施工效率，并降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

5.5 建立健全監(jiān)測(cè)和預(yù)警體系

建立健全橋梁施工過程的監(jiān)測(cè)和預(yù)警體系，包括對(duì)施工過程中各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)收集，同時(shí)應(yīng)通過先進(jìn)的傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，預(yù)警施工中可能出現(xiàn)的問題，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題，避免施工質(zhì)量、安全問題[4]。此外，加強(qiáng)注重團(tuán)隊(duì)合作、優(yōu)化施工全過程管理模式等，也是實(shí)現(xiàn)高效施工的重要措施。

6 結(jié)語

在高架大跨度橋梁施工中，技術(shù)創(chuàng)新是不可或缺的舉措。預(yù)應(yīng)力混凝土、高性能混凝土和模塊化施工等新技術(shù)、新材料的應(yīng)用，能夠提高施工效率、質(zhì)量和安全性。整合數(shù)字化設(shè)計(jì)、智能施工管理和人工智能等先進(jìn)技術(shù)，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)推動(dòng)高效施工。未來，隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用推廣，高架大跨度橋梁的施工技術(shù)與水平將不斷進(jìn)步，有助于構(gòu)筑出更安全、穩(wěn)定、綠色的城市交通網(wǎng)絡(luò)，為城市交通發(fā)展注入新活力。