高架大跨度桥梁施工工艺与技术创新

李飞虎

（江西安源路桥集团有限公司，江西 萍乡 337000）

0 引言

随着城市化进程的加速和交通需求的不断增长，高架大跨度桥梁已成为现代城市的标志性建筑之一。为确保桥梁的长期稳定性和安全性，并提高施工效率和降低成本，应持续推进施工工艺与技术的创新。预应力混凝土、高性能混凝土和模块化施工等新技术和材料的出现，为桥梁施工带来了新的机遇和挑战。因此，应进一步分析这些创新技术在高架大跨度桥梁施工中的应用，以更好地发挥相关技术与材料的质量，保证施工质量。

1 高架大跨度桥梁施工现存问题与挑战

高架大跨度桥梁作为现代城市交通网络的重要组成部分，其建设和施工面临诸多挑战。首先，由于大跨度桥梁施工规模较大，跨度长、高度高，因此施工难度较大，对施工技术要求较高。其次，为了确保桥梁的长期稳定性和安全性，其施工质量必须得到严格控制[1]。最后，桥梁施工周期和投入成本也是施工企业必须考虑的重要因素，特别是在城市交通密集区域，由于施工会对交通造成较大影响，因此需要尽可能缩短施工时间。

1.1 施工效率不高

面对大跨度桥梁施工，传统的施工工艺和方法往往存在效率低下的问题。特别对于那些跨度较长、高度较高的桥梁。施工效率不高会导致施工周期加长，可能影响城市的正常交通秩序。

1.2 成本控制难度大

高架大跨度桥梁的建设投资较大，如何有效控制施工成本是一个重要问题。传统的施工方法存在资源浪费、材料及人工成本高昂等问题，使得整体项目的成本难以得到有效控制。同时，施工效率不高也是导致施工成本增加的重要原因之一。

1.3 桥梁质量和安全性风险

大跨度桥梁建成后，将长期承受车辆荷载和自然环境的影响，一旦出现质量问题，不仅后期维修成本高昂，还可能存在严重的安全隐患，因此其施工质量和安全性必须得到高度重视。

1.4 长期稳定性问题

高架大跨度桥梁需要具备良好的抗风、抗震等性能，以确保在复杂的自然环境下长期稳定运行，传统施工方法可能难以满足这些要求。为此，需要对施工工艺与技术进行创新，为高架大跨度桥梁施工提供更高效、更安全、更经济的解决方案。

第一，引入先进的施工设备与技术，如大型起重机、悬臂吊以及模块化施工系统等，以提高高架大跨度桥梁施工效率与准确性。同时，应积极推行数字化设计与施工管理系统，以实现施工过程的信息化与智能化，进一步优化施工流程。

第二，可以借助新型材料，如高性能混凝土和预应力混凝土等具有较高强度与稳定性的材料，降低桥梁结构自重，并提高桥梁的承载能力和耐久性。

第三，采用模块化施工技术。采用模块化施工技术时，将桥梁结构划分为多个标准化模块，并在工厂进行预制加工，随后运输至现场进行组装，这样不仅可以大幅度缩短施工周期，还可以降低施工过程中的风险与成本。

第四，采用先进的监测技术与传感器装置对高架大跨度桥梁进行实时监测，以便及时发现潜在的问题并采取相应的措施进行预防和修复。

尽管高架大跨度桥梁施工面临诸多问题和挑战，但通过施工工艺与技术方面的创新，可以有效解决这些问题，并为未来城市交通建设提供更加可靠的支持。

2 传统施工工艺的局限性

传统的高架大跨度桥梁施工工艺在面对现代城市交通网络的要求和挑战时，存在一系列局限性，在一定程度上影响了施工效率、施工质量和成本控制。

2.1 施工效率低

传统施工工艺依赖大量的人工操作，如手工搭建模板、浇筑混凝土等。这些传统施工方式不仅耗时，而且劳动强度大，因此导致施工进度缓慢，难以满足现代城市对高架大跨度桥梁快速建设的需求[2]。

2.2 限制桥梁结构设计

传统施工工艺在一定程度上限制了桥梁结构的设计和构造。例如，传统的钢筋混凝土施工方法难以实现复杂曲线形状的桥梁结构，而现代城市交通建设对桥梁提出了更高的美学和功能要求，传统工艺在此方面存在一定的局限性。

2.3 施工质量控制难度较大

在传统施工工艺中，混凝土浇筑、固结和支撑等环节的质量控制难度较大，可能导致桥梁存在质量问题，降低其稳定性和耐久性。同时，施工质量不稳定还会增加桥梁的维修成本。

2.4 安全风险较高

传统施工工艺涉及较多的高空作业和人工操作，存在一定的安全隐患，如高处坠落、塌方及支撑失稳等，可能影响施工进度和施工人员的生命安全。

2.5 对环境和交通的影响较大

传统施工工艺需要使用大量重型机械，会对周边环境和城市交通产生不利影响，施工还可能导致交通封闭，增加施工风险，加剧城市交通拥堵问题。

3 预应力混凝土与高性能混凝土的应用

高架大跨度桥梁作为现代城市的代表性建筑，随着城市化进程的不断推进和交通需求的持续增长，对这类桥梁的施工材料和工艺提出了更高的要求。预应力混凝土和高性能混凝土等材料发挥了重要作用，能够显著提升使高架大跨度桥梁施工效率、承载能力及耐久性。

3.1 预应力混凝土的应用

预应力混凝土是一种特殊类型的混凝土构件，其独特之处在于在通过对混凝土施构件加预应力，使其内部产生压应力，从而在承受外部荷载时抵消拉应力，提高混凝土结构的承载能力和抗裂性能。

在高架大跨度桥梁桥面板和梁体中，采用预应力混凝土构件可以显著降低构件的自重，从而减轻桥梁的整体负荷，提高其承载能力。通过合理地布置和计算预应力，预应力混凝土桥梁可以实现更大的跨度、更高的桥塔和更少的支点，从而提高交通流量。

3.2 高性能混凝土的应用

高性能混凝土由特材料混合而成，其强度、耐久性和抗裂性能显著优于常规混凝土。修建高架大跨度桥梁的梁体和桥墩时，采用高性能混凝土能够显著提高结构的抗弯、抗压和抗冲刷能力，并延长桥梁的使用年限。此外，高性能混凝土的应用还可以减小桥梁结构的截面尺寸，能够降低桥梁自身的重量以及材料消耗[3]。另外，由于高性能混凝土具有较低的渗透性以及更好的耐久性，也能减少混凝土结构的维护及修复成本。

3.3 成功案例

当前，预应力混凝土和高性能混凝土技术已成功应用于多个高架大跨度桥梁项目。例如，我国广东的虎门大桥，主桥全长超过4km，主跨采用预应力混凝土箱梁结构。借助预应力技术，虎门大桥的主跨达到了888m，成为当时国内第一、世界最长的斜拉桥主跨。

贵州遵义赤水大桥采用了模块化施工技术，成功实现了主跨长度达1096m 的跨越，成为全球最长的单层钢箱梁模块化施工项目之一。该项目不仅证明了模块化施工在大跨度桥梁中的可行性，更体现出模块化施工的高效性和高质量控制水平。

4 未来施工方向

模块化施工作为一种创新性的施工方式，为高架大跨度桥梁建设带来了新的方向和变革。模块化施工可将桥梁结构划分为一系列标准化、预制化的模块，然后在工厂内进行生产，再在现场进行简单组装。相较于传统的现场浇筑施工，这种施工方式具有施工效率高、成本低、工程质量高和对环境的影响小等优势，因此模块化施工有较好的应用前景。

4.1 提高施工效率

采取模块化施工方式，可以有效节约现场施工时间。例如，在工厂内进行构件预制，现场基础施工和模块组装同时进行，从而大幅度缩短整体施工周期。

4.2 降低施工成本

采用模块化施工方法可以实现资源的集中利用和优化，从而减少施工材料的浪费。此外，模块化施工还能减少对重型机械的需求，进一步降低施工成本。瑞士某大桥改建工程采用模块化施工，最终成本比传统施工方式节省了15%以上。

4.3 改善施工质量

模块化施工的构件由于在工厂内进行精密制造和检测，因此相较于现场浇筑，其尺寸和质量更加稳定、可控，可以有效避免现场环境因素导致的施工质量问题，从而确保桥梁结构的稳定性和耐久性。在实际应用中，很多模块化桥梁项目在质量方面获得专业机构的认可。

4.4 环保和可持续性

模块化施工可有效降低现场浇筑施工对环境的影响。相较于传统施工方式，模块化施工能显著降低噪声，减少粉尘及废水的排放。此外，由于模块化构件在工厂内制造，因此可大幅减少施工现场的碳排放。这种施工方式与现代城市对绿色建筑和环保施工的需求相一致，充分体现了模块化施工的可持续性特征。

5 整合新技术实现高效施工

想要实现高架大跨度桥梁施工的高效性，整合新技术是关键。通过合理应用预应力混凝土、高性能混凝土和模块化施工等新材料、新技术，可以提高施工效率、降低成本、改善施工质量和保障安全。

5.1 采用数字化设计和施工管理

引入先进的数字化设计软件和施工管理系统，可以实现施工过程的信息化和智能化。从桥梁结构设计到施工图纸生成等多个环节，采用数字化设计可以提高设计效率和准确性。施工管理系统则可以实时监控施工进度和质量，优化资源配置，快速响应施工问题，进而提高施工效率。

5.2 深度应用预应力混凝土和高性能混凝土

预应力混凝土和高性能混凝土的应用可以大幅度提升桥梁的承载能力和耐久性。在设计阶段，可根据桥梁的实际需求，合理选择预应力设计方案和高性能混凝土配比。在施工阶段，应确保预应力张拉、灌浆等工序的准确实施，严格控制混凝土的浇筑和养护，以保证施工质量。

5.3 推广模块化施工技术

应在适用场景中广泛推广模块化施工技术。通过工厂预制和标准化设计，可以提高构件的精度和质量，减少现场施工时间。进行模块化施工时，应注重构件之间的协调性，以确保组装的高效性和准确性。

5.4 加强施工工艺优化和人工智能应用

在施工过程中，通过对施工工艺的不断优化，可实现各道工序的合理衔接、各项资源的合理分配，从而最大程度地提高施工效率。为此，建议引入人工智能技术，以进一步优化施工过程和实现施工自动化，如无人机巡检和机器人施工等，以有效提升施工效率，并降低施工风险。

5.5 建立健全监测和预警体系

建立健全桥梁施工过程的监测和预警体系，包括对施工过程中各个关键节点的实时监测和数据收集，同时应通过先进的传感器和监测设备，预警施工中可能出现的问题，以及时发现和解决问题，避免施工质量、安全问题[4]。此外，加强注重团队合作、优化施工全过程管理模式等，也是实现高效施工的重要措施。

6 结语

在高架大跨度桥梁施工中，技术创新是不可或缺的举措。预应力混凝土、高性能混凝土和模块化施工等新技术、新材料的应用，能够提高施工效率、质量和安全性。整合数字化设计、智能施工管理和人工智能等先进技术，能够进一步实现推动高效施工。未来，随着新技术的不断发展和应用推广，高架大跨度桥梁的施工技术与水平将不断进步，有助于构筑出更安全、稳定、绿色的城市交通网络，为城市交通发展注入新活力。