綠色智能背景下的橋梁施工技術探究

劉貞雷

（中鐵十二局集團第四工程有限公司，西安 710021）

1 綠色智能背景下橋梁施工技術的研究方向

開展橋梁綠色智能施工，符合我國節約資源、保護環境的理念，是實現我國橋梁建造業可持續發展的大趨勢。橋梁施工開始從傳統的主體結構混凝土采用現場現澆模式向著裝配化、結構復合設計及智能化施工轉變，開展橋梁集中預制研究、現場拼裝技術研究、預制張拉壓漿等工藝的智能化研究及自動噴淋養護技術研究，能夠實現節能環保目標，提高施工效率，有效減少現場作業范圍，加大工廠化生產模式的推廣應用，避免現場施工對環境造成污染，同時還能降低施工噪聲，減少現場物料堆放[1，2]。

2 綠色智能理念對橋梁施工的重要影響

2.1 施工環境變化

環保要求和新基建形勢下，橋梁施工作業環境發生了重大變化，對臨時施工場地占用、揚塵、污水排放、噪聲及光污染等都有了嚴格控制標準，從而對施工工藝的選擇提出了更高要求。防護措施的增加一定程度上加大了施工成本，影響了施工效率，進而擠壓了傳統施工技術的應用空間。隨著科技的不斷進步，為符合綠色施工要求，工程技術人員在新技術、新工藝、新材料、新設備的應用上進行了更為深入的探討和研究，以適應當前施工環境。

2.2 噪聲污染治理需要

橋梁工程具有施工周期長等特點，現場施工時需大型機械設備輔助，尤其是混凝土澆筑施工中，振搗作業時間較長，其產生的噪聲會對在工程周邊生活的民眾造成一定影響，且此影響會一直存在于整個施工工期，成為施工需要重點關注的問題。在施工過程中，可以對施工現場進行圍封、加高加厚遮擋板，或將現澆方式改為集中預制，對噪聲進行智能監測，盡量減少現場施工，將現澆橋墩改為預制拼裝橋墩，現澆梁改為預制拼裝梁。

2.3 光污染治理需要

經常性在夜晚施工，照明設備的使用必不可少，由此導致的光污染也成為影響橋梁工程周邊民眾日常生活的因素。施工人員可在周圍安裝遮光板，對照明設備進行調整，科學控制光線角度，最大限度地將光線聚集于施工現場。鋼筋焊接施工中，人工焊接導致的強光對施工人員造成的傷害在集中智能加工中可以有效規避。標準化、工廠化作業理念下，智能設備的研發和使用，使型鋼、鋼筋的加工智能化程度不斷提高，人工的作用從主要操作控制轉變到輔助原材、半成品、成品的安放歸置和運輸上。

2.4 水污染治理需要

需對施工過程中產生的污水進行科學處理，避免污水流入附近河流、水溝，對周圍自然環境造成污染。若施工過程中產生的廢水具有再次利用的價值，可以采用新型泥漿處理設備、污水凈化設備及其他新型設備對廢水進行初步凈化，然后將其用于施工現場的灑水作業或車輛的沖洗，從而提高水資源利用率，實現節約用水目標，更能適應日趨嚴格的環境保護需求。

3 綠色智能施工背景下橋梁施工新技術的應用

3.1 工廠化生產有效減少現場臨時用地

項目應結合現場實際情況，根據施工環境影響選用優化施工技術方案，在施工工藝選擇上配合設計單位進行充分比選，對于橋梁墩臺、梁段、附屬結構盡量采用集中加工方式。工廠化生產、流水線作業生產的產品質量能夠得到有效保證，同時在土地使用管控比較嚴格的情況下，能盡量少占用土地，甚至不占用橋下土地，不影響橋下交通。

3.2 新技術的應用更能適應新的設計理念

為適應橋上交通及橋下交通車流要求，橋梁跨度在不斷提升，梁體的結構設計由單純的混凝土結構、預應力混凝土結構向著組合結構轉變，如南京繞城高速江山車行天橋采用了鋼桁腹組合梁，常莊水庫橋采用了波形鋼腹板PC 組合箱梁。其他諸如鋼箱組合梁、鋼桁組合梁更為常見。

3.3 智能建造及BIM技術應用提升橋梁施工控制精度

BIM 技術的應用使施工偏差的控制有了更好的手段。系桿拱橋在拱圈加工試拼裝環節需設置現場預拼裝場地，進行現場試拼裝后進行實際拼裝作業，因受到吊裝造成的撓度及空中平衡偏差的影響，試拼裝后仍存在一定偏差，通過BIM模型來實現拱圈節段模擬試拼裝，在考慮吊裝撓度及側向荷載影響的情況下，進行尺寸和受力模擬來實現系統上的預拼裝，能夠減少試拼裝環節的各項費用，同時提高拼裝精度。

4 裝配式橋梁施工應用

蒙華鐵路汾河特大橋、西銀鐵路水北村涇河特大橋均采用了節段拼裝梁，通過對現場施工過程進行研究，采用模塊化設計及預制裝配流水作業，顯著提高了施工效率，基本實現了縮短工期、提高質量的目標。箱梁節段預制構件在工廠內制作完成，能夠節約周轉材料配置及施工場地，避免了現場施工對環境的污染，降低了施工噪聲，減少了現場物料堆放，充分實現了節能環保。本文以蒙華鐵路汾河特大橋為例探討裝配式橋梁的施工技術應用。

4.1 拼裝梁節段劃分

汾河特大橋節段梁孔跨布置有4 種形式，分別為64 m跨、56 m 跨、30 m 跨、60 m 跨，均為截面形式一致的單箱、單室等高度預應力混凝土箱梁。節段劃分時充分考慮周轉材料得到最大限度的重復利用以及拼裝節段不同跨度之間的互相轉換。

4.2 預制場設置及施工控制

選用現場臨時場地建設節段梁預制場，進行臺座建設和周轉材料配置，設置觀測塔，建立測量控制系統。進行模板設計加工安裝，節段預制模板制造選擇專業廠家定點加工制造，具體流程為：模板出廠前試拼裝→模板到場后正式拼裝→驗收合格→交付使用。模板安裝順序為：底模調整就位→側模→端模→內模。

節段梁預制場設有走行式小龍門吊，節段鋼筋在胎具上綁扎，綁扎成型后整體吊入模板。鋼筋骨架吊入前在底模上標出中線或梁端線，據此控制梁體鋼筋骨架的縱向安裝位置，待梁體鋼筋骨架在底模上就位后，檢查鋼筋骨架的縱向中心線是否與底模縱向中心線重合，否則應局部調整，使兩中心線重合。在調整過程中，采用有效措施保證梁體鋼筋不受破壞。同時應在底模上設置定位措施。

4.3 支架節段拼裝施工

采用移動支架施工，預制梁體節段和下部結構施工可同時進行，成橋速度快，能夠減少高空作業，而且節段箱梁在預制場預制，與懸澆梁相比，不僅能減少大量高空作業，使施工人員人身安全和橋下通行安全得到有效保證，還能夠節省大量設備，節段梁的提前預制可減少存梁時間和因混凝土收縮引起的預應力損失，相應減少主體結構配筋量，同類型橋梁采用此方法可縮短工期。移動支架技術的成功運用，便于大跨度預應力混凝土梁的推廣使用，進而縮短施工周期。另外，移動支架還具有整體吊裝橋位上整體現澆中等跨度箱型梁及其他相應橋梁功能，應用前景十分廣泛。

蒙華鐵路汾河特大橋采用移動SX64/2700 型上行式移動支架進行節段梁拼裝，移動支架全長150 m，主梁寬11.8 m（中心距），導梁寬5.8 m（中心距）。由主梁（承受混凝土梁質量的部分）、前導梁（輔助過孔部分）、尾梁（節段安裝到移動支架上的過度結構）、回轉天車、懸吊系統、后支點小車、前支腿、中支腿、后支腿組成。支架的承重主梁位于混凝土梁上方，預制節段通過懸吊系統懸掛在承重主梁上，承重主梁支撐在橋墩和已成混凝土梁上。

移動支架進行梁部拼接施工時，先將支架拖拉至需要拼接梁部的墩跨間，再將從制梁場運來的預制節段吊運至腹內，按一定順序擺放、調整就位，然后綁扎濕接縫鋼筋、穿放鋼絞線、組裝濕接縫模板、澆筑濕接縫混凝土、張拉，即可完成墩頂原位成梁作業。節段梁吊裝如圖1 所示，節段梁就位如圖2 所示。

圖1 節段梁吊裝

圖2 節段梁就位

節段拼裝梁的施工避免了對橋位周邊環境的影響，減少了對橋下土地的占用，施工質量和施工安全也能得到有效保障。

5 智能建造技術應用

5.1 裝配式橋梁的拼裝模擬

裝配式橋梁，尤其是帶有鋼結構的梁體，如鋼桁組合梁桿件拼裝可以采用BIM 應用軟件建模，利用模型進行試拼裝，可發現實際施工過程中可能出現的問題，從而及時有效解決這些問題。基于BIM 技術應用構建智能管理平臺，關聯受力結構檢算軟件，如邁達斯(Midas)，進行線性靜力分析和有限元分析，能夠對結構的受力性能進行檢算。

5.2 對梁體內部結構進行碰撞檢查

利用BIM 模型對梁體內部結構進行碰撞檢查，通過碰撞檢查對結構存在沖突的部位或施工空間預留不足的情況進行匯總分析，在施工前找到有效的解決辦法，來規避施工過程中帶來的各種風險。

5.3 對橋梁所處環境進行模擬分析

利用無人機等輔助設備，對橋梁所處環境進行全面數據收集，利用GIS 系統，進行現場施工規劃，模擬施工中可能涉及的區域及造成的污染風險，關聯設計數據，進行施工方案的擬定與修正，以實現基于科學數據支撐及環境保護施工方案的編制及優化。

6 結語

在新基建、綠色施工、智能建造的大環境下，結合橋梁設計施工實際情況，基于環境保護、減少施工干擾及保證施工質量，探究橋梁工程施工技術的特點及適用性，為橋梁施工理念的創新及新技術的推廣應用提供一定經驗支撐。綠色智能施工背景下，橋梁施工技術研究作為橋梁工程創新優化的突破口，對于節約工程建設資源、適應環境保護需要、提高工程質量具有重要意義。