装配式轻钢结构在公路临建项目中的研究与应用

熊良

（江西省交通工程集团有限公司，江西南昌 330096）

0 引言

公路临建项目的快速推进对于交通发展和城市建设至关重要，但传统的临建施工方式存在许多问题，如施工周期长、资源浪费多、质量难以保证等。为了解决传统施工方式的问题，降低成本、提高效率和质量，装配式轻钢结构作为一种优秀的施工技术逐渐被引入公路临建领域，装配式轻钢结构具有模块化、工厂化生产和快速安装等特点，可大幅度缩短施工周期，减少资源消耗，提高施工质量和安全性。然而，当前该技术在公路临建领域的研究和应用仍处于起步阶段，面临着一系列的挑战和限制。

1 装配式轻钢结构在公路临建项目中的应用优势

1.1 施工更加快速灵活

装配式轻钢结构的各个构件通常在工厂内进行预制，包括钢框架、墙板、屋顶等，与传统的现场加工施工相比，工厂预制有效优化了现场的施工工艺流程，减少出错的可能性[1]。同时，装配式轻钢结构采用模块化设计，即将结构拆解为几个独立的模块，这些模块在工厂内生产，且可以独立运输到现场，一旦到达现场，各模块可以轻松地组装在一起，形成完整的建筑结构，模块化设计降低了施工的复杂性和时间，并在一定程度上减少现场工人的工作量。此外，装配式轻钢结构具有良好的灵活性，可根据实际需要进行调整和改进，如果在施工或使用过程中需要进行改造或扩建，此结构便于进行拆卸和再利用，节省了不必要的资源浪费，并为公路临建项目提供了快速、灵活的施工方式。

1.2 可有效节约人力和时间成本

装配式轻钢结构中的构件一般是在工厂内通过自动化生产线加工和制造而成，可迅速运送至施工现场，进行快速组装，有效提高施工效率和质量。首先，装配式轻钢结构的施工具有平行进行的特点，即在结构构件制作的同时，施工现场可同步进行土方、道路、排水等其他工程的施工，这种方式可有效节约施工时间，缩短项目周期。其次，装配式轻钢结构的施工过程相对简化，施工人员只需要按照预先设计好的连接方式将各个构件组装在一起，相比传统的施工方式，装配式轻钢结构不需要进行混凝土的浇筑、砌砖等繁琐步骤，大幅度缩短了施工时间。最后，由于装配式轻钢结构的工厂预制特性，构件的制造过程受到严格控制，可避免一些常见的施工错误，减少后期的修复和调整工作，既可以节约人力资源，又可以减少项目延期和额外的成本支出。

1.3 品质高和抗震力强

装配式轻钢结构可以在工厂预制，可有效确保结构的准确性和一致性，避免传统现场施工可能存在的误差和质量问题。首先，在装配式轻钢结构的制造过程中，可充分利用先进的技术和设备，提高结构的精度和优质度。其次，装配式轻钢结构往往采用轻便的钢材作为主要构件，而钢材具有良好的韧性和强度，能够承受较大的外部荷载和地震力，并采用工程设计和计算方法，以提供较高的抗震性能[2]。最后，轻钢结构的连接方式和构件设计往往会经过严格工程验证，才可送往施工现场进行安装，双保险的验证可有效确保结构在地震等自然灾害发生时能提供更好的安全保障，进而提高项目整体结构的品质和可靠性。

1.4 可有效促进项目的可持续发展

首先，与传统建筑方式相比，公路临建项目的装配式轻钢结构生产和施工过程更加环保，生产过程中对于自然资源的消耗相对较少，可有效减少能源消耗和废弃物的排放，且通过工厂预制和现场快速组装，可减少对现场的材料和能源消耗，降低项目对环境的负荷。

其次，装配式轻钢结构具有可重复使用和可拆卸的特点，由于轻钢结构采用了模块化设计，结构构件可更方便进行拆装和重复利用，既提高了结构的使用寿命，减少了对新材料的需求，降低了资源的消耗，又减少了建筑废弃物的产生，降低垃圾处理的压力。

再次，装配式轻钢结构具有灵活性和可调整性，基于轻钢结构的模块化设计特点，在公路临建项目中，可根据道路设计的变化或者项目需求的变化，进行灵活的结构调整，提高项目的适应性和可持续性。

最后，由于装配式轻钢结构采用工厂预制和现场快速组装的方式，可大幅度缩短项目的施工周期，不仅能够减少对施工过程中的人力和资源的消耗，还可尽快完成项目，减少对周边环境的影响和干扰，实现公路建设项目的可持续发展。

2 装配式轻钢结构在公路临建项目中的应用限制和存在问题

2.1 装配式轻钢结构在公路临建项目中的应用限制

随着技术的不断发展和相关规范的逐步完善，装配式轻钢结构在公路临建项目中的应用限制将会逐渐减少，其可行性和可持续性将得到进一步提升，但就目前而言，许多国家和地区的建筑设计标准和规范主要面向传统的混凝土和钢筋混凝土结构，对于轻钢结构的设计和施工可能存在一定的局限性。首先，装配式轻钢结构通常适用于小型和中型建筑，如商业建筑、住宅等，对于大型和高层建筑，由于结构要求更高、荷载更大，仍需要采用更传统的结构形式。其次，轻钢结构的应用在某些地理环境和气候条件下也会受到影响，如在高风区环境的影响下，需额外考虑结构的抗风能力；在地震区，则需确保结构的抗震性能。此外，装配式轻钢结构需要具有良好的供应链和高水平的技术支持，但在某些偏远地区，供应链和技术水平可能还不够成熟，从而导致装配式轻钢结构的应用受到限制。

2.2 装配式轻钢结构在公路临建项目中的应用问题

首先，与传统的现场施工相比，装配式轻钢结构需要一定的专业技术和经验来进行设计、制造和施工，如果公路临建项目缺乏相关技术人才，或施工人员出现操作失误等问题，便可能影响项目的质量和进度。其次，装配式轻钢结构在工厂中预制完成后，运输到现场进行组装，需综合考虑在运输和组装过程中的施工安排和场地条件，避免因环境问题影响项目进程。再次，在装配式轻钢结构的应用过程中，需严格控制构件的质量和加工精度，并建立有效的质量控制体系，定期开展监督检查，延长预制件的使用寿命，提高项目工程的质量和安全。此外，在装配式轻钢结构项目中，设计和施工需及时进行协同合作，做好数据共享、技术交底工作，避免因信息孤岛而造成施工误差，进一步提高效率和减少错误[3]。最后，装配式轻钢结构通常需要投入更高的设备和工序成本，且对专业技术人员的需求同样会增加，这可能对项目的经济可行性和成本产生一定的影响。

3 装配式轻钢结构在公路临建项目中的应用措施

3.1 做好技术选型和工艺设计

首先，根据公路临建项目的要求，选择合适的装配式轻钢结构，包括但不限于冷弯薄壁钢结构、冷弯角钢结构、钢桁架结构等，并结合公路临建项目的特点，如地理环境、荷载要求等，选择适用的技术方案。其次，根据公路临建项目的功能需求，进行详细的结构设计，包括构件布置、荷载计算、强度验算等，结构设计要满足工程建设的安全性、稳定性和耐久性要求，其中要充分考虑公路临建项目的特殊要求，如防震、防腐等。再次，在技术选型和结构设计基础上，进行装配式轻钢结构的具体工艺设计，包括构件连接方式、拼装顺序、施工方法等，且工艺设计要充分考虑施工效率、质量控制和安全性，并充分利用预制和现场快速组装等优势，提高施工效果和节约施工时间。最后，编制详细的施工方案，包括施工流程、人力资源、材料采购、设备使用等，并充分考虑公路临建项目的施工条件和环境要求，以确保装配式轻钢结构在公路临建项目中的应用效果和质量。

3.2 加强制造和加工管理

首先，对于装配式轻钢结构而言，可建立严格的质量管理体系，制定相关的质量标准和检验流程，确保装配式轻钢结构的制造和加工符合要求，包括原材料的采购和检验、加工工艺的控制、成品的质量检查等，通过严密的质量控制，确保装配式轻钢结构的质量稳定和可靠。其次，采用先进的加工设备和技术，确保装配式轻钢结构的精确加工，包括激光切割、自动焊接、精密冲压等，以提高装配式轻钢结构的准确性和一致性，减少施工误差，提高构件的质量和拼装效果[4]。再次，不断优化制造和加工的管理流程，提高生产效率和质量控制，包括优化物料供应链、提升生产计划与调度的准确性、提高协同配合等，降低装配式轻钢结构生产过程中的时间和资源浪费。最后，为了提高项目工程的安全性，还应持续加强员工的培训和技能提升，定期进行意识、技能培训和评估，提高员工在装配式轻钢结构制造和加工过程中的工作能力和质量意识。

3.3 加强检测和组装管理

为了提高装配式结构的精度与准度，首先，公路临建项目需建立完善的质量检测体系，对装配式轻钢结构的构件和组装过程进行检测，包括材料的抽样检验、焊缝的无损检测、构件尺寸的测量等，确保装配式轻钢结构的质量符合标准和要求。其次，制定详细的施工图纸和说明书，明确装配式轻钢结构的组装和连接方式，并确保施工人员严格按照图纸和说明书进行准确组装，避免误差和质量问题。再次，选择合适的组装工具和设备，提高组装效率和质量，包括吊装设备、定位工具、焊接设备等，并确保工具和设备的选择与施工要求相匹配，能够满足装配式轻钢结构的组装需求。最后，还应进行质量验收，根据相关标准和要求，对结构的连接、尺寸、强度进行检查和验收，以确保装配式轻钢结构的组装质量符合要求。

3.4 定期进行维护检修

为了实现公路临建项目的可持续发展，应制订装配式轻钢结构的维护计划，明确维护的周期和内容，并根据结构的使用情况和设计要求，合理安排维护工作，确保结构的安全和性能稳定。首先，定期对装配式轻钢结构进行检查，包括检查构件的连接情况、表面的腐蚀和破损等，及时发现问题，并根据检查结果，采取相应的维护措施，包括腐蚀防护、补漆、紧固件更换、保养润滑等，保持装配式轻钢结构的功能完整性和安全性。其次，对装配式轻钢结构的运动部件、连接部件进行定期润滑，确保结构的正常运转和耐久性，可根据不同的构件和使用环境，选择适当的润滑剂和润滑方法。再次，建立维护档案，记录维护的情况和时间，并建立相应的管理机制，确保维护工作的跟进和执行，通过档案和管理，追踪结构的维护历史，及时响应和处理维护问题。最后，定期对装配式轻钢结构进行评估，包括结构的安全性、性能和使用寿命等，并以评估判断结构的状态和潜在问题，为后续的维护工作提供依据，确保装配式轻钢结构的长期稳定和安全运行。

3.5 充分利用BIM技术

BIM(BuildingInformationModeling，建筑信息模型)技术是一种数字化的建筑设计、施工和管理方法，主要通过将建筑物的物理、功能和构造信息以几何模型的形式整合在一起，使建筑设计人员、工程师、施工人员和维护人员能够在一个共享的协作平台上合作，该模型包含建筑物的几何形状、材料属性、空间关系以及构件之间的逻辑关系等详细信息[5]。对于装配式项目工程而言，可充分利用BIM技术的独特优势，建立装配式轻钢结构的三维模型，包括结构构件、连接件、管道、设备等，通过BIM模型，直观地呈现结构的形状、尺寸和布局，方便设计人员和施工人员进行协作与沟通。同时，将装配式轻钢结构的相关材料信息、规格参数和性能参数等建立数字化材料库，并在BIM模型中引用材料数据库，以便获取实时的材料信息，从而保证设计和施工过程中的材料一致性和准确性。另外，利用BIM平台，实现多方参与者之间的协同设计，便于设计人员、结构工程师、施工团队等在同一BIM模型上进行设计修改、冲突检测、设计协调等工作，提高设计效率和准确度。此外，还应积极利用BIM模型，进行施工过程的可视化模拟，通过模拟施工过程，及时发现施工冲突、优化施工工艺、提前解决潜在问题，减少施工中的错误和延误，并将结构的运行数据、维修历史、维护计划等整合在BIM模型中，实现对结构的全生命周期管理，方便后期的维护和管理工作。除此之外，可在BIM模型中整合施工计划和进度管理，实现数字化施工管理，施工团队可根据BIM模型进行施工进度计划制订、资源调配和施工监控，提高施工效率。

4 结语

综上所述，装配式轻钢结构在公路临建项目中具有广阔的前景和潜力，其模块化、工厂化生产和快速安装等特点，可有效提高工程的施工效率和质量，且具有较低的环境污染和资源消耗，可实现公路临建项目的可持续发展。然而，装配式轻钢结构的具体实践应用仍面临一些挑战。因此，为了进一步推动装配式轻钢结构在公路临建中的应用，还需做好技术选型和工艺设计，不断加强技术研发和人才培养，持续完善供应链管理和质量控制体系，定期进行运营检修和维护管理，并充分利用BIM技术在装配式建筑工程中的独特优势，促进装配式轻钢结构在公路临建领域实现长远发展，为公路建设带来更高效、环保和可持续的解决方案。