桥梁升级改造施工中关键技术的应用分析

陈玉麟、魏晨宇

（宜春市公路事业发展中心袁州分中心，江西 宜春 336000）

0 引言

桥梁工程是我国交通网络构成的重要工程形式，其能够连接水域或者峡谷等特殊环境，实现交通网络的全覆盖，对于促进经济发展和提高人们的生活便利程度而言均是具有正面作用。对于部分设计不合理或者使用年限较久的桥梁工程需要对其进行全面评估，同时展开相应的升级改造，在进行施工的过程中，也需考虑升级改造工程所具有的特殊性，并以此为基准展开相应的专业技术管理。本文正是以此为背景所展开的分析工作，明确桥梁升级改造过程中的关键技术和应用分析对行业具有积极促进作用。

1.1 桥梁升级改造的重要性

从工程项目管理的角度进行分析，规范开展桥梁升级改造能够保障工程项目的质量和安全，实现工程进度的优化管理，确保工程项目利用合规的管控手段完成各项管理需求，以实现工程管理目标[1]。

从经济发展和成本控制的角度来看，桥梁工程所涉及的资金投入量较大，针对桥梁工程改造升级进行管理可减少后期质量问题，实现使用寿命的延长，避免后期出现投资风险的陡然增加。

结合目前行业需求来看，桥梁工程的占有率越来越高，同时随着行业的发展，当下也对桥梁的改造提出更高要求，规范开展桥梁升级改造工作是符合行业发展趋势的，也能够确保行业发展的健康程度，满足未来多样化的发展需要。

1.2 目前的桥梁升级改造趋势

结合目前行业现状，通过行业现有研究资料的全面整合，以归纳总结的方式明确桥梁升级改造的趋势如下：

首先，桥梁工程的质量和安全性要求越来越高，一方面需考虑目前技术的完善发展有助于工程管理工作的落实，多种先进技术形式的提出，也能够实现工程项目质量的全面优化和安全性能的有效提升。

其次，需要匹配当下运输行业需求，交通运输业是保障民生满意、促进经济发展的重要产业，而桥梁工程对交通运输提供基本的保障和支持，在当下背景下，对于桥梁工程的使用量和单体荷载的要求也在逐渐增加，通过升级改造工程形式可确保桥梁工程所具有的性能与目前行业需求相匹配，提供最为基本的保障和支持。

最后，从工程项目所使用的材料和技术方面来看，对于新型材料以及技术形式，桥梁工程升级改造活动中针对新材料、新工艺的应用比例越来越大，而应用这些新型的技术类型也有助于行业的健康发展[2]。

1.3 桥梁升级改造的挑战

相较于其他工程形式以及新建桥梁的管理工作而言，在进行升级改造的过程中所存在的挑战如下：

其一，前期资料的不充分。桥梁升级改造工程一般是基于既有桥梁工程所展开的，而既有工程的资料内容是否全面真实也是决定工程是否满足规范标准要求的重要基本内容。特别是既有工程可能存在资料丢失或者资料不真实的情况，显然影响工程管理工作的落实。

其二，原有设计方案的频繁变更。早年间由于部分桥梁工程的管理工作开展并不规范，因此会出现设计方案与真实施工情况不一致的问题，又会因变更过程资料的缺失，从而出现一系列应用限制[3]。

其三，原有工程项目的质量欠佳。个别工程项目早期质量管理体系不够充分，导致现场质量缺乏管控或者验收工作开展不全面，出现工程项目带病交付的状态，这种形式显然也是与工程管理需求不匹配的。

2 桥梁升级改造施工关键技术概述

2.1 原有桥梁结构分析与评估技术

桥梁的结构部分是影响桥梁工程安全性、使用功能的重要部分，目前我国的大部分桥梁均为钢筋混凝土结构，使用高强度混凝土作为主体结构，其所具有的优势多样，能够根据工程项目的具体情况不同，科学调整混凝土的自身性能，以完善匹配桥梁的具体使用需求。在进行桥梁升级改造的过程中，结构分析与评估是关键技术之一，一方面能够评估原有桥梁其自身承载力以及安全性情况，针对所存在的问题展开分析，并提出相应的优化管理需求[4]；另一方面在完成设计方案或者明确前期的设计蓝图之后，也能够通过结构评估和分析的形式，了解当下结构的安全状态，并指引后续施工管理流程。

结构分析与评估技术一般利用信息化技术形式和实地勘察相结合的方式来判断桥梁的当下实际状态，并跟进后续桥梁的设计和施工工作落实。大部分桥梁其结构设计工作按照有关规范标准进行，同时考虑到桥梁的具体用途情况、长度以及周边环境等具体信息，科学调整桥梁的各项性能参数，并以此为基准指引后续设计和施工工作的开展，确保桥梁升级改造工作的顺利落实。

2.2 材料与施工技术

桥梁在进行升级改造过程中，材料管理是一项重要的、基于材料管理的实质性需求提出的、技术形式为全过程管理技术的工作，在工程项目的前期设计方案完成之后，即可按照工程项目的具体需求确定所对应的材料性能种类，如混凝土材料此时可确定其特殊性的要求以及标号情况；进入工程项目的材料采购环节之后，即可按照前期设计方案的指引进行材料管理，例如通过送检、抽查等方式确定工程材料符合工程项目的具体要求，并取得正规检验报告，以满足工程项目的合规性需求；在工程项目施工过程中同样需要对材料展开规范性的管理，例如，钢筋和混凝土材料均需存放在干燥整洁的环境中，同时注意材料所具有的可操作时间要求，避免因材料使用不当所造成的应用问题。

施工技术管理可通过以下三个途径实现：首先，对施工工人进行全面的技术交底工作，在进行技术交底过程中，应当以工程项目的实际需求为出发点，所开展的交底教育符合工程项目的现场所需，避免现场人员自身存在专业能力不足所造成的工程项目施工管理失控；其次，技术管控工作应当是全过程性的，因此需确保现场具有专业的管理人员监督技术工作的落实，同时，在项目实施过程中通过定期抽查、交叉互检等方式判断现场应用技术的可行性和正确性；最后，确保工程项目施工技术的落实和跟进，例如通过现场制作施工样板、开展技术展示等方式，确保技术管理工作能够贯穿工程项目的实施过程。

2.3 环境与可持续性考虑

在工程行业不断发展的背景下，也必须明确当下环境情况和能源情况，各行业开展可持续发展的有关探索是目前行业发展的必然需求之一，在进行桥梁升级改造的过程中，也需要考虑环境和可持续发展的有关内容，其相关工作可从以下三个角度进行展开。

一是在进行桥梁工程升级改造的过程中，需考虑所使用的材料和技术形式是否对自然环境具有危害，有相当一部分桥梁工程是邻近自然生态环境进行建造，若其使用的材料具有危害性，显然不符合工程行业的实际需求；二是在进行施工的过程中，考虑质量和安全的一系列需要，保障工程项目的质量，避免在工程施工完成之后，后期又出现频繁维修、保养的问题，而这也是控制工程资源投入的方式之一，其有利于践行可持续发展的有关要求。

三是从绿色施工和绿色管理的角度入手，在进行桥梁升级改造的过程中，可通过落实现场资源节约管理、避免出现材料浪费、控制现场水电使用、加大新能源设备投入使用等方式实现桥梁升级改造的可持续性考虑。

3 结构分析与评估技术的应用

3.1 静力分析

静力分析是指对于桥梁模型、桥梁系统自身稳定性的一种分析形式，其在分析的过程中无须考虑真实施工场景、不考虑外部因素的变化，分析其在恒荷载以及自身重力等情况下的系统稳定性。这种分析形式适用于工程项目在施工开始之前，针对设计方案展开全面评估，也是分析结构系统稳定性的一种方式。

应用静力分析需确保工程项目的设计方案具有合规性，同时可借助专业的软件信息模型完成分析工作，将工程项目的全部设计方案转换为三维模型，录入必要的材料信息，并模拟其在一般使用场景下的所有状态，以此判断结构是否满足应用需要[5]。

在桥梁升级改造的过程中，在工程前期可通过模型方案对于目前桥梁的状态开展静力分析，一方面能够了解原有设计方案中可能存在的薄弱和不足之处，另一方面可对当下桥梁工程的实际情况展开全面评估，针对已经产生薄弱的位置进行加强。同时，这种分析方式在实施过程中不会消耗真实的工程资源，也能够进行多个方案的平行对比，以实现安全保障的目的。

3.2 动力分析

动力分析是指模拟桥梁工程在真实使用情况下的一系列情况，以评判结构安全性的一种分析方法。必须考虑到桥梁工程相较于其他工程形式而言，在使用的过程中会面临多元化的影响因素，例如，桥面车辆的通行以及降雨、降雪等外部因素，或随着时间的推移出现结构老化，导致整体承载性能下降的问题，均属于工程项目在实施过程中的变化因素之一。开展动力分析的目的是模拟上述情况下针对工程项目安全性展开评估的一种方式。

目前对于桥梁的升级改造而言，可使用有限元模拟仿真技术对桥梁目前情况的安全性进行动力分析。一般而言，当工程项目的设计方案完成或者收集到原有的桥梁模型之后，即可建立有限元模型，相较于静态模型不同的是需录入必要的环境信息以及周边实际情况，例如天气情况、地基承载情况等都将影响动力分析的结果。

在开展动力分析的过程中也需考虑到部分极端情况，例如较强的降雪、较大的风压，或者一定范围内的桥梁超荷载情况都去模拟得当。按照工程项目的正常使用场景，需预留至少20%的安全系数，以应对工程项目施工过程中的质量波动问题以及材料性能差异，同时需考虑部分特殊使用场景下的应用需求。

3.3 非破坏性检测技术

非破坏性检测是指在工程项目施工完成之后或对于既有工程所展开的一种检测类型，对于桥梁升级改造而言，若采取破坏性的检测技术，显然并不符合整体应用要求，，不仅会面临修复的风险，同时经由破坏试验后期能否仍保持稳定的状态也是值得考虑的问题之一。因此，在桥梁升级改造实施过程中，应主要采取非破坏性的检测技术，以应对工程项目施工问题。

常用的非破坏性检测技术包括超声检测以及红外检测。超声检测原理是利用超声波在不同材质中的传播速率不同，对于桥梁结构发射超声波，同时使用专业的接收端接收并分析反射回来的波形，即可知悉桥梁工程内部是否存在应用问题。对于混凝土结构或者钢结构的桥梁工程而言，可通过此种方式在不破坏桥梁结构的前提下，对内部所存在的裂缝、断开的问题能够直接进行检测，所取得的检测结果准确度较高，同时在检测的全过程中无须进行破拆。红外检测是利用红外线反射的原理来判断材料质地的均匀程度同样无须进行破坏也可对其进行检测。

非破坏性检测技术是在开展桥梁工程升级改造施工过程中常用的检测技术类型，除了在所提及的检测技术之外，其他检测技术也应运而生，为桥梁工程的升级改造提供基本的支持和完善的方案。

4 材料与施工技术的应用

4.1 先进材料的使用

4.1.1 高强度混凝土

混凝土结构是桥梁工程中常用的一种结构性材料，其由多种材料混合而成，在进行施工的过程中，混凝土自身强度情况也决定了工程项目的性能和安全情况。高强度混凝土是以一般混凝土为基础，通过调整配合比以及添加外加剂的形式，确保其自身强度的增加。在进行材料调配的过程中，其所具有的技术要点包括：一是骨料的颗粒级配性有所上升，所使用的骨料材料避免机制砂石，同时通过前期筛分的形式减少内部的含尘量；二是通过添加氯化钙、纤维素醚等外加剂，提高其早期强度，同时减少水的用量，在不改善原有施工性的前提下，实现材料用水量的降低，从而提高混凝土材料的早期强度；三是避免混凝土温度的过快变化，能够在不影响其他指标的前提下实现抗裂指标的全面提升，同时避免出现水泥水化热过大，导致材料性的问题[6]。

4.1.2 纤维混凝土

对于部分具有抗拉需求的环境土结构，在进行施工的过程中使用了纤维混凝土材料是在一般的混凝土中添加一定比例的纤维，使其抗拉性能增加。在进行桥梁工程升级改造的过程中，通过使用纤维混凝土能够减少混凝土的用量，降低桥梁的自重。

4.1.3 自修复防水涂料

自修复防水涂料是桥梁工程在进行防水的过程中常用的一种材料，与混凝土的黏结性能良好，同时具有优良的耐候性。个别桥梁工程随着时间的推移使用以及过度使用的问题可能出现结构开裂，普通的防水材料也会随之开裂，导致防水涂料出现失效情况。自修复防水涂料通过改变乳液比例的同时在粉料中添加一定比例的可再分散乳胶粉，使其耐候性和抗拉性大大增加，即使结构发生细微的沉降以及开裂问题，防水涂料也能够修复这种裂隙情况，避免出现渗漏。

4.2 施工技术的创新

4.2.1 预制装配式施工技术

对于桥梁工程而言，大型的混凝土构件是在施工过程中的难点问题，若工程管控不当，会造成项目存在质量或者安全风险。预制装配式施工技术是指在施工过程中将混凝土构件在专业工厂预制完成并运送到现场后，直接使用大型机械设备进行拼装即可，在此过程中无须现场支护大尺寸模板、无须等待混凝土构件的养护时间，即可达成混凝土结构施工的目的。相较于一般现场的现浇混凝土而言，质量影响因素更少，同时考虑大部分桥梁升级改造施工现场的环境较为恶劣，因此使用预制装配式的施工形式进行施工也是控制工程质量，避免外部环境因素影响的关键措施之一。这种创新型施工技术可提高工程项目的整体管理效率，避免因混凝土质量管控不当所造成的应用问题。

4.2.2 局部修复注浆施工技术

针对桥梁升级改造工程在使用阶段所产生的各类裂隙、裂缝可通过注浆技术的形式进行修复。该技术形式是通过使用一种专用的混凝土注浆料，其由水泥、细砂以及其他高性能的外加剂按一定比例配置而成，具有优良的流动性以及微膨胀性。使用专用的仪器设备，将配置好的浆料注入混凝土的裂隙中，在外部环境的作用以及水泥水化的影响下，其能够逐渐发生凝固，从而实现裂缝的有效修补以及两侧结构的黏结。这种修复形式无须进行大规模的破拆，也能够最大化地利用原有桥梁工程的结构，属于一种安全性较高、节约资源的修复技术类型。

4.3 安全与效率的考虑

工程项目在实施过程中提高工程保障安全，同时确保效率达标也是工程管理的必然影响因素之一。从目前建筑工程行业的实际情况来看，安全和效率两个指标实际上是具有一定的相互冲突问题的，在进行桥梁升级改造的过程中，从安全和效率的角度，所提出的应对方案如下：

提前进行施工组织设计方的编制，是偏向于工程项目的进度管理和资源管控的一种方案类型，能够科学统筹工程项目在实施过程中的各个影响因素，提高工程整体安全保障以及应用效率，在此基础上平衡各个管理指标，避免出现管理指标之间的冲突问题。

对于安全管理指标需开展提前性的防范。相当一部分安全事故的产生是由于前期隐患问题未经正确处理所导致的，因此将安全管理工作前置，也是实现工程规范性管理的必要基础之一。在开展项目控制的过程中，将安全管理纳入日常管理的范围之内，并通过定期巡检、主动控制的形式实现安全保障。

需树立正确的管理理念。个别工程项目在实施过程中，其管理理念存在本质性的问题，认为工程项目的效率越快越好、成本越低越好。最终导致工程项目在实施过程中面临一系列隐患情况，出现工程项目的施工质量低下、成本上升，甚至发生安全事故。

5 环境与可持续性考虑的应用

5.1 环保材料的选择

桥梁升级改造过程中，基于环保性的策略，可选择的材料以绿色建材为主。以工程项目全生命周期进行考核，该材料在生产、使用和报废阶段均不会产生污染。

例如，预拌砂浆类材料，针对各类粘贴、防水以及找平的需求均可使用预拌砂浆，相较于传统的现场拌和类的砂浆材料而言，自身用量更少，同时质量更加可靠，在进行施工的过程中也更利于工程管理指标的落实，是符合低碳环保需求的一种新型材料形式，在桥梁工程实施过程中可加大其应用比例。

5.2 节能与减排措施

桥梁工程在进行升级改造的过程中，会应用到大量的资源类型，规范管理工作，同时完善全面管控的相关需要，同样有利于节能减排措施的有效落实。常见的管理措施包括：一是控制现场临时用水和临时用电的使用；二是进行工程项目现场垃圾分类工作；三是对于各类有害物质需进行无害化处理后再进行排放；四是保护原有生态环境，避免形成污染问题。

5.3 社会与生态影响的评估

桥梁升级改造工程基于社会与生态影响方面的评估，首先，需要考虑桥梁工程在进行升级改造的过程中可能对正常的使用造成影响，因此明确工程管理进度，尽可能加快施工效率是十分有必要的；其次，需避免出现自然生态环境的破坏问题，例如，桥梁工程所临近的河流、森林等在进行升级改造的过程中需开展专项保护。

6 结语

本文主要围绕桥梁工程改造的一系列问题展开讨论，在进行桥梁工程升级改造的过程中，需考虑质量安全的需要以及环境和可持续发展的有关需求，所提出的一系列应用策略既应保障工程项目的质量安全，又需按照工程发展的实际逻辑和形式进行完善管理。随着行业不断发展，未来也会有更加全面的桥梁工程改造与管理体系被提出，届时可满足行业需要，实现桥梁工程改造的全方位落实和管理。