预制装配式技术在市政桥梁工程中的应用

2023-07-18张垚陈家骏郭翔宇夏添

运输经理世界 2023年10期

张垚、陈家骏、郭翔宇、夏添

（扬州大学建筑科学与工程学院，江苏扬州 225009）

0 引言

市政桥梁工程是城市基础设施建设的重要组成部分，其建设质量和效率直接关系到城市交通的安全和畅通。传统的桥梁建造方法存在施工周期长、质量难以控制、环保问题等不足之处，文章通过探讨时下先进的预制装配式建造技术的应用优势、实现方法以及存在问题和解决措施，为今后桥梁工程的建设提供有益的参考。

1 预制装配式技术的应用优势

1.1 施工周期短

预制装配式技术可以将桥梁的制作和组装分离。在传统的桥梁建造方式中，桥梁的构件需要在现场进行制作和组装，这不仅需要大量的人力和物力投入，还会受到现场环境和天气等因素的限制，从而使得施工周期长。采用预制装配式技术，第一，可以在工厂内先制作好桥梁的构件，然后在现场进行组装安装，避免了现场制作的时间和成本。第二，预制装配式技术可以实现工艺标准化和自动化，减少了制作过程和人工操作的时间和成本。第三，预制装配式技术可以提高现场施工效率。采用预制装配式技术可以减少现场施工的时间和人力成本，从而提高了现场施工的效率。第四，预制装配式技术还可以实现构件的精准配合和组装，避免了现场拼装的难度和风险。

1.2 质量可控

第一，预制装配式技术采用先进的生产设备和工艺技术，可以在工厂内对桥梁的构件进行精细化制作。由于工厂内的生产环境和设备都是固定的，因此可以更好地控制制作过程中的各项参数，从而保证了构件的制作精度和一致性。第二，预制装配式技术可以减少现场操作的不确定性。第三，预制装配式技术可以实现全过程可追溯。通过对每个构件的生产记录、检测报告等信息进行存档管理，可以保证每个构件的质量可控，也可以在出现问题时进行追责和追溯[1]。

1.3 环保节能

预制装配式技术可以减少现场施工所需的材料消耗。第一，在传统的桥梁建造方式中，现场施工需要大量的砖、石、水泥等材料，这些材料的运输和使用会产生大量的二氧化碳等污染物。而采用预制装配式技术，则可以在工厂内对桥梁的构件进行精细化制作，减少了现场施工所需的材料消耗。第二，预制装配式技术可以减少现场施工所需的能源消耗。在传统的桥梁建造方式中，现场施工需要大量的人力和机器设备，这些设备需要消耗大量的能源。而采用预制装配式技术，则可以将桥梁的制作和组装分离，减少了现场施工所需的能源消耗。第三，预制装配式技术还可以实现建筑垃圾的减少和回收利用。在预制装配式技术中，通过对每个构件的生产记录、检测报告等信息进行存档管理，并对废弃材料进行回收利用，可以将建筑垃圾的产生量减少至最低。

1.4 提高施工安全性

预制装配式技术可以将构件的制作和组装分离，减少现场加工和施工的安全隐患，如图1 所示。第一，在传统的施工方式中，需要在现场进行大量的加工和调整，需要使用大量的机械设备和工具，存在较大的安全风险。而预制装配式技术可以将这些工作转移到工厂进行，从而减少了现场施工的工作量和安全风险。第二，预制构件的精准尺寸和质量可靠性也可以提高施工的安全性。预制构件可以在工厂中通过精细化制造和精准的加工工艺来保证尺寸的精确度和质量的可靠性。这样可以减少现场施工中由于构件尺寸不准确或质量不可靠而导致的安全隐患，如构件错位、掉落等问题。第三，预制构件的可靠性也可以减少现场施工中的人为因素和人为操作导致的安全问题，如操作失误等。预制装配式技术可以通过将构件的制作和组装分离、精准的制造和加工工艺等手段来提高施工安全性。这样可以减少现场施工的工作量和安全风险，同时可以提高工程的质量和效率，降低工程成本。

图1 预制装配式技术施工图

1.5 降低工程成本

预制装配式技术可以采用大规模工厂化生产和精细化制造、利用标准化构件等手段来降低生产成本和施工成本。第一，在制造过程中，预制构件可以在工厂中通过精细化制造和精准的加工工艺来保证质量和尺寸的精确度，从而可以提高生产效率和生产质量，并大幅度降低生产成本[2]。第二，在施工过程中，可以减少现场施工中由于构件尺寸不准确或质量不可靠而导致的重复施工和修补，从而可以降低工程成本。总而言之，通过减少现场加工和调整、提高生产效率和生产质量，以及减少重复施工和修补等手段，预制装配式技术可以降低工程成本。

2 预制装配式技术的实现方法

2.1 工程设计

工程设计应根据预制装配式技术的特点，合理设计桥梁的构件。预制装配式技术的特点是精细化制作和离散化组装，因此在工程设计阶段，第一，应该合理设计桥梁的构件，以便在工厂内进行精细化制作和离散化组装。第二，还应该考虑到构件的尺寸、重量、形状等因素，以便在现场进行安全、高效的组装。第三，工程设计应充分考虑桥梁的整体稳定性和安全性。预制装配式技术虽然可以提高桥梁的制作效率和质量，但在组装过程中也存在一定的风险。因此，在工程设计阶段，应充分考虑桥梁的整体稳定性和安全性。可以采用先进的计算机模拟技术，对桥梁的结构进行分析和优化，以确保桥梁的整体稳定性和安全性。第四，工程设计还应合理规划预制装配式技术的应用流程。在桥梁工程中，预制装配式技术的应用流程包括构件制作、运输和组装等环节。在工程设计阶段，应合理规划这些环节的顺序和时间，以便在项目实施过程中实现高效、快速的施工[3]。

2.2 构件制作

第一，构件制作需要采用先进的生产设备和工艺。在预制装配式技术中，构件的精细化制作需要借助现代化生产设备和工艺。例如，采用数控机床、激光切割机等高精度设备，可以确保构件的尺寸精确。同时，还需要选择高质量的原材料，进行精细化制作，以保证构件的质量可靠。第二，构件制作需要进行全过程的质量控制。在预制装配式技术中，构件从制作到组装都需要进行全过程的质量控制。可以采用现代化的质量控制方法，例如，对每个构件进行标识和追溯，对构件的制作过程进行全面监控和记录，以便在出现质量问题时进行溯源和处理。第三，构件制作还需要充分考虑材料的环保性。在预制装配式技术中，应该选择环保型、低碳型的原材料进行构件制作，以减少对环境的影响。例如，可以采用可回收利用的建筑废料、再生型材料等，实现材料的可持续利用。

2.3 运输和装配

第一，预制构件在制作完成后需要进行运输到现场进行组装，因此需要采取严格的保护措施，以避免在运输过程中出现损坏。具体措施可以包括：采用合适的包装材料和方法，如木箱、钢框等；选择合适的运输工具和路线，避免颠簸和碰撞等因素对构件造成影响；制订严格的运输方案和操作规程，确保运输过程中的安全和稳定。

第二，在组装和安装阶段，需要充分考虑现场条件，采取相应的安装方式。预制构件在现场组装和安装时需要考虑现场的具体条件，如场地平整度、周围环境、交通条件等因素。根据现场实际情况，制订合适的组装和安装方案，选择合适的工具和设备进行组装和安装。同时需要注意现场安全，采取相应的安全措施，如设置安全警示标志、使用安全带等。预制装配式技术在运输和装配方面需要采取一系列措施，确保构件在运输过程中不受损坏，同时在现场组装和安装阶段需要考虑现场条件，采取合适的安装方式和安全措施，以确保施工顺利进行。

3 预制装配式技术在桥梁工程中应用的优化措施

3.1 加强技术研发，提高制作效率和减少成本

加强技术支持应引进先进的制造设备和工艺，以及优化生产流程和制造工艺。第一，随着科技的进步和制造工艺的发展，新型的制造设备和工艺不断涌现，可以更加高效地生产预制构件。例如，采用先进的数控加工设备和智能化制造工艺，可以提高构件的制造精度和生产效率。此外，通过优化生产流程和制造工艺，可以减少生产过程中的浪费和损耗，从而降低生产成本。第二，采用新型材料和构件设计，以减少材料成本和提高构件的性能。新型的材料可以更加经济高效地生产预制构件，并且可以提高构件的性能。例如，采用轻质高强度材料，可以减少材料的使用量，降低生产成本；采用具有隔热、隔音、防水等特性的新型材料，可以提高构件的性能。第三，优化构件的设计，可以使构件的结构更加合理，减少材料浪费和生产成本。加强技术研发，可以通过引进先进的制造设备和工艺，以及优化生产流程和制造工艺，提高构件的制作效率和制造精度；同时，采用新型材料和构件设计，可以减少材料成本和提高构件的性能。这些措施可以帮助降低生产成本，提高预制装配式技术的竞争力。

3.2 建立完善的运输和安装体系，加强对构件的保护和管理

采用专业的运输设备和保护措施，对构件进行全过程的监控和管理。第一，在运输过程中，可以采用专业的运输设备和保护措施，如低底盘车辆、护角、缓冲材料等，对构件进行全过程的监控和保护，避免在运输过程中受到损伤。同时，可以采用现代化的监控技术，对运输过程进行实时监测和管理，及时发现和处理问题。第二，加强现场施工管理，制订详细的施工方案和监督措施，确保现场施工的效率和质量，包括施工流程、安全措施、质量要求等方面，以确保施工的效率和质量。第三，需要加强对施工现场的监督和管理，及时发现问题并采取相应的措施进行处理，确保施工的顺利进行[4]。

3.3 加强与供应商和承包商的合作，以加强供应链管理和施工管理

为了确保供应链和施工管理的稳定性和可靠性，需要与供应商和承包商建立长期稳定的合作关系，共同推进技术创新和流程改进，提高预制构件的质量和效率。应制定详细的合同和标准，明确双方的责任和义务。合同和标准应包括合作期限、产品质量、交付时间、付款方式等方面的内容。同时，还需要建立健全的质量管理和监督机制，对供应商和承包商的质量和施工进行严格的监督和管理。

3.4 加强协调和管理，优化生产和施工计划

预制构件生产和施工涉及多个环节和多个参与方，需要进行协调和管理，以确保各个环节之间的衔接和协同。第一，在协调和管理方面，应加强沟通，明确各方的责任和义务，建立健全的协调机制，及时解决问题和纠正偏差，确保生产和施工的顺利进行。第二，优化生产和施工计划。预制构件的生产和施工计划应根据实际情况进行合理安排，并制订相应的施工方案和技术措施。在计划制订方面，应充分考虑各个环节之间的关系和依赖，合理安排时间和资源，尽量避免生产和施工中的瓶颈和冲突。第三，应采取科学的施工管理方法，如进度管理、质量管理、安全管理等，确保施工质量和进度的稳定和可控。通过加强协调和管理、优化生产和施工计划等措施，可以有效地缩短预制装配式技术在市政桥梁工程中的施工周期，提高生产和施工效率，降低施工成本，从而更好地推动预制装配式技术在市政桥梁工程中的应用。