绿色智能背景下的桥梁施工技术探究

刘贞雷

（中铁十二局集团第四工程有限公司，西安 710021）

1 绿色智能背景下桥梁施工技术的研究方向

开展桥梁绿色智能施工，符合我国节约资源、保护环境的理念，是实现我国桥梁建造业可持续发展的大趋势。桥梁施工开始从传统的主体结构混凝土采用现场现浇模式向着装配化、结构复合设计及智能化施工转变，开展桥梁集中预制研究、现场拼装技术研究、预制张拉压浆等工艺的智能化研究及自动喷淋养护技术研究，能够实现节能环保目标，提高施工效率，有效减少现场作业范围，加大工厂化生产模式的推广应用，避免现场施工对环境造成污染，同时还能降低施工噪声，减少现场物料堆放[1，2]。

2 绿色智能理念对桥梁施工的重要影响

2.1 施工环境变化

环保要求和新基建形势下，桥梁施工作业环境发生了重大变化，对临时施工场地占用、扬尘、污水排放、噪声及光污染等都有了严格控制标准，从而对施工工艺的选择提出了更高要求。防护措施的增加一定程度上加大了施工成本，影响了施工效率，进而挤压了传统施工技术的应用空间。随着科技的不断进步，为符合绿色施工要求，工程技术人员在新技术、新工艺、新材料、新设备的应用上进行了更为深入的探讨和研究，以适应当前施工环境。

2.2 噪声污染治理需要

桥梁工程具有施工周期长等特点，现场施工时需大型机械设备辅助，尤其是混凝土浇筑施工中，振捣作业时间较长，其产生的噪声会对在工程周边生活的民众造成一定影响，且此影响会一直存在于整个施工工期，成为施工需要重点关注的问题。在施工过程中，可以对施工现场进行围封、加高加厚遮挡板，或将现浇方式改为集中预制，对噪声进行智能监测，尽量减少现场施工，将现浇桥墩改为预制拼装桥墩，现浇梁改为预制拼装梁。

2.3 光污染治理需要

经常性在夜晚施工，照明设备的使用必不可少，由此导致的光污染也成为影响桥梁工程周边民众日常生活的因素。施工人员可在周围安装遮光板，对照明设备进行调整，科学控制光线角度，最大限度地将光线聚集于施工现场。钢筋焊接施工中，人工焊接导致的强光对施工人员造成的伤害在集中智能加工中可以有效规避。标准化、工厂化作业理念下，智能设备的研发和使用，使型钢、钢筋的加工智能化程度不断提高，人工的作用从主要操作控制转变到辅助原材、半成品、成品的安放归置和运输上。

2.4 水污染治理需要

需对施工过程中产生的污水进行科学处理，避免污水流入附近河流、水沟，对周围自然环境造成污染。若施工过程中产生的废水具有再次利用的价值，可以采用新型泥浆处理设备、污水净化设备及其他新型设备对废水进行初步净化，然后将其用于施工现场的洒水作业或车辆的冲洗，从而提高水资源利用率，实现节约用水目标，更能适应日趋严格的环境保护需求。

3 绿色智能施工背景下桥梁施工新技术的应用

3.1 工厂化生产有效减少现场临时用地

项目应结合现场实际情况，根据施工环境影响选用优化施工技术方案，在施工工艺选择上配合设计单位进行充分比选，对于桥梁墩台、梁段、附属结构尽量采用集中加工方式。工厂化生产、流水线作业生产的产品质量能够得到有效保证，同时在土地使用管控比较严格的情况下，能尽量少占用土地，甚至不占用桥下土地，不影响桥下交通。

3.2 新技术的应用更能适应新的设计理念

为适应桥上交通及桥下交通车流要求，桥梁跨度在不断提升，梁体的结构设计由单纯的混凝土结构、预应力混凝土结构向着组合结构转变，如南京绕城高速江山车行天桥采用了钢桁腹组合梁，常庄水库桥采用了波形钢腹板PC 组合箱梁。其他诸如钢箱组合梁、钢桁组合梁更为常见。

3.3 智能建造及BIM技术应用提升桥梁施工控制精度

BIM 技术的应用使施工偏差的控制有了更好的手段。系杆拱桥在拱圈加工试拼装环节需设置现场预拼装场地，进行现场试拼装后进行实际拼装作业，因受到吊装造成的挠度及空中平衡偏差的影响，试拼装后仍存在一定偏差，通过BIM模型来实现拱圈节段模拟试拼装，在考虑吊装挠度及侧向荷载影响的情况下，进行尺寸和受力模拟来实现系统上的预拼装，能够减少试拼装环节的各项费用，同时提高拼装精度。

4 装配式桥梁施工应用

蒙华铁路汾河特大桥、西银铁路水北村泾河特大桥均采用了节段拼装梁，通过对现场施工过程进行研究，采用模块化设计及预制装配流水作业，显著提高了施工效率，基本实现了缩短工期、提高质量的目标。箱梁节段预制构件在工厂内制作完成，能够节约周转材料配置及施工场地，避免了现场施工对环境的污染，降低了施工噪声，减少了现场物料堆放，充分实现了节能环保。本文以蒙华铁路汾河特大桥为例探讨装配式桥梁的施工技术应用。

4.1 拼装梁节段划分

汾河特大桥节段梁孔跨布置有4 种形式，分别为64 m跨、56 m 跨、30 m 跨、60 m 跨，均为截面形式一致的单箱、单室等高度预应力混凝土箱梁。节段划分时充分考虑周转材料得到最大限度的重复利用以及拼装节段不同跨度之间的互相转换。

4.2 预制场设置及施工控制

选用现场临时场地建设节段梁预制场，进行台座建设和周转材料配置，设置观测塔，建立测量控制系统。进行模板设计加工安装，节段预制模板制造选择专业厂家定点加工制造，具体流程为：模板出厂前试拼装→模板到场后正式拼装→验收合格→交付使用。模板安装顺序为：底模调整就位→侧模→端模→内模。

节段梁预制场设有走行式小龙门吊，节段钢筋在胎具上绑扎，绑扎成型后整体吊入模板。钢筋骨架吊入前在底模上标出中线或梁端线，据此控制梁体钢筋骨架的纵向安装位置，待梁体钢筋骨架在底模上就位后，检查钢筋骨架的纵向中心线是否与底模纵向中心线重合，否则应局部调整，使两中心线重合。在调整过程中，采用有效措施保证梁体钢筋不受破坏。同时应在底模上设置定位措施。

4.3 支架节段拼装施工

采用移动支架施工，预制梁体节段和下部结构施工可同时进行，成桥速度快，能够减少高空作业，而且节段箱梁在预制场预制，与悬浇梁相比，不仅能减少大量高空作业，使施工人员人身安全和桥下通行安全得到有效保证，还能够节省大量设备，节段梁的提前预制可减少存梁时间和因混凝土收缩引起的预应力损失，相应减少主体结构配筋量，同类型桥梁采用此方法可缩短工期。移动支架技术的成功运用，便于大跨度预应力混凝土梁的推广使用，进而缩短施工周期。另外，移动支架还具有整体吊装桥位上整体现浇中等跨度箱型梁及其他相应桥梁功能，应用前景十分广泛。

蒙华铁路汾河特大桥采用移动SX64/2700 型上行式移动支架进行节段梁拼装，移动支架全长150 m，主梁宽11.8 m（中心距），导梁宽5.8 m（中心距）。由主梁（承受混凝土梁质量的部分）、前导梁（辅助过孔部分）、尾梁（节段安装到移动支架上的过度结构）、回转天车、悬吊系统、后支点小车、前支腿、中支腿、后支腿组成。支架的承重主梁位于混凝土梁上方，预制节段通过悬吊系统悬挂在承重主梁上，承重主梁支撑在桥墩和已成混凝土梁上。

移动支架进行梁部拼接施工时，先将支架拖拉至需要拼接梁部的墩跨间，再将从制梁场运来的预制节段吊运至腹内，按一定顺序摆放、调整就位，然后绑扎湿接缝钢筋、穿放钢绞线、组装湿接缝模板、浇筑湿接缝混凝土、张拉，即可完成墩顶原位成梁作业。节段梁吊装如图1 所示，节段梁就位如图2 所示。

图1 节段梁吊装

图2 节段梁就位

节段拼装梁的施工避免了对桥位周边环境的影响，减少了对桥下土地的占用，施工质量和施工安全也能得到有效保障。

5 智能建造技术应用

5.1 装配式桥梁的拼装模拟

装配式桥梁，尤其是带有钢结构的梁体，如钢桁组合梁杆件拼装可以采用BIM 应用软件建模，利用模型进行试拼装，可发现实际施工过程中可能出现的问题，从而及时有效解决这些问题。基于BIM 技术应用构建智能管理平台，关联受力结构检算软件，如迈达斯(Midas)，进行线性静力分析和有限元分析，能够对结构的受力性能进行检算。

5.2 对梁体内部结构进行碰撞检查

利用BIM 模型对梁体内部结构进行碰撞检查，通过碰撞检查对结构存在冲突的部位或施工空间预留不足的情况进行汇总分析，在施工前找到有效的解决办法，来规避施工过程中带来的各种风险。

5.3 对桥梁所处环境进行模拟分析

利用无人机等辅助设备，对桥梁所处环境进行全面数据收集，利用GIS 系统，进行现场施工规划，模拟施工中可能涉及的区域及造成的污染风险，关联设计数据，进行施工方案的拟定与修正，以实现基于科学数据支撑及环境保护施工方案的编制及优化。

6 结语

在新基建、绿色施工、智能建造的大环境下，结合桥梁设计施工实际情况，基于环境保护、减少施工干扰及保证施工质量，探究桥梁工程施工技术的特点及适用性，为桥梁施工理念的创新及新技术的推广应用提供一定经验支撑。绿色智能施工背景下，桥梁施工技术研究作为桥梁工程创新优化的突破口，对于节约工程建设资源、适应环境保护需要、提高工程质量具有重要意义。