道路桥梁施工技术要点分析

2024-04-28贾志贺马泽林尹月华

运输经理世界 2024年4期

贾志贺，马泽林，尹月华

（1.北京中劳鸿业人力资源管理有限公司，北京 100020；2.北京市政路桥管理养护集团有限公司，北京 100020）

0 引言

随着社会的不断发展和城市化进程的加速，道路桥梁作为城市交通的重要组成部分，其建设与维护对于城市发展至关重要。然而，在日益复杂多变的工程环境中，道路桥梁施工技术面临着前所未有的挑战。为确保工程的安全、高效和可持续发展，深入探讨并全面了解道路桥梁施工技术的要点显得尤为迫切。

1 道路桥梁土方与基础结构施工技术

1.1 土方开挖

土方开挖是土木工程中道路和桥梁施工的重要环节，涉及土地的剥离、移动以及后续的填土工作。

土方开挖主要包括机械开挖和手工开挖，机械开挖通常采用挖掘机、装载机等大型机械进行施工。这些设备能够高效地移除大量土方，尤其适用于大面积土方工程。而在狭小或限制性条件下，可能需要使用手工工具进行土方开挖，如铁锹、镐等，并且需要更多的人力和时间。无论采用哪种开挖形式，开挖的顺序都是从高处到低处，避免坡面坍塌等危险，以减少施工过程中的不稳定性和安全风险。同时，土方开挖应遵循设计图纸的规划，确保开挖的深度和位置准确无误。另外，在开挖过程中，必须定期测量土方的深度和坡度，以确保其符合设计要求，还要控制水分含量，以防止土方在开挖和运输过程中变得太湿或太干，从而影响其稳定性。运输土方时，要选择合适的运输工具，如卡车或输送带，以确保土方被有效地运输到指定位置。另外，还要建立合适的交通管理系统，以确保土方运输不会干扰其他施工活动或交通流[1]。

1.2 土方回填

回填施工时，应选择适当的填土材料，通常是细颗粒的砂土或碎石，以确保填土层的稳定性和排水性能，并且材料的质量应符合相关标准和规范。填土应均匀分布，同时使用压路机等压实设备并逐层压实，填土层的厚度应符合设计要求，不得超过规定的厚度，避免不必要的沉降和变形。此外，在填土过程中，需要考虑到填土层的稳定性，尤其是在软基或不稳定土壤情况下，通过密实度测试、含水率测试等，确保填土质量符合设计要求。

1.3 基础施工

1.3.1 地基处理

在施工前，进行详尽的地基勘测，主要包括土壤类型、含水层、地下岩石等信息，以了解地下土层的性质和特征。或者进行地质和地球物理分析，以评估地基的稳定性和承载能力，并确定是否需要进行地基处理。地基处理的方法通常包括以下几种：一是土壤加固，使用改良材料如石灰、水泥或土壤改良剂来提高土壤的承载能力和稳定性。二是基础深埋,在软土或不稳定土层下加固地基，通常采用桩、灌注桩或地下墙等深基础。三是土石方加固,在不适合直接建设基础的地方，进行土石方加固，包括挖土填方、填土加固等方法。四是排水处理,解决高地下水位或积水问题，可以采用排水设施，如排水管、土工织物和排水材料。五是地基换填,将不适合建筑的地基土替换为更适合的填土，以提高承载能力和稳定性[2]。

1.3.2 基础类型和施工方法

基础类型可以分为浅基础和深基础。浅基础适用于较浅的土层中，常见类型包括：一是基础底板，通常用于建筑物的承载墙或柱的支撑，底板位于地面以下。二是踏板基础，适用于轻型建筑和小型桥梁，是一种浅基础的延伸形式，通常用于减少局部沉降。三是筏基础，用于大型建筑和重型设备的支撑，涵盖整个建筑或结构底部，分散荷载。

深基础适用于深层土层中，常见类型包括：一是桩基础，使用桩（通常是混凝土、钢或木制成的）来支撑建筑物或结构，适用于较深的土层。二是锚杆基础，用于岩石或深层土壤中，通过将钢筋杆或钢索锚固到地下以提供额外的支撑。三是地下墙基础，一种深基础类型，通常用于边坡稳定和挡土墙。

此外，桩基础施工时，桩可在工厂中预制，然后在施工现场安装，能够提高质量和施工速度。通过使用振动或冲击装置将桩推入地下，可以确保桩的垂直度和深度。另外，可通过在地下钻孔并在孔中灌注混凝土来形成桩。而筏基础施工时，筏板也可以在工厂中预制，然后运输到现场进行安装和连接，在现场浇筑混凝土，确保筏板厚度均匀，并且通过在筏板中嵌入钢筋来增强筏的承载能力。地下连续墙基础施工时，通过挖掘土壤、建立墙体模板，然后浇筑混凝土墙来构建地下墙基础，之后在墙体中加入钢筋以提高稳定性。地下连续墙的稳定性和排水管理非常重要，因此需要采取适当的措施来防止渗水和滑坡[3-4]。

1.4 结构施工

1.4.1 桥梁梁板和支撑结构

首先，根据桥梁设计要求和项目特点选择合适的梁板类型，如预应力混凝土梁、钢梁、钢-混凝土组合梁等。其次，预制梁板的制造通常在工厂或预制场地进行，主要包括混凝土的浇筑、预应力筋的张拉以及钢梁的制造等工序，这样能够确保质量和尺寸的一致性。同时，预制梁板需要使用吊装设备安全运输到施工现场，因此吊装计划和设备的选用也是至关重要的。如果采用现场浇筑的方法，需要注意混凝土的质量和工艺控制以及梁板之间的正确连接，以确保桥梁的一体性和承载能力。另外，对于预应力梁板，为了保证其具有足够的承载能力，需要进行预应力筋的张拉和锚固。再次，桥梁支撑结构通常包括支座和墩台，支座施工需要对桥梁的基础进行详细的检查，确保其平整度和承载力满足设计要求。然后，根据设计图纸确定支座的位置和数量。再将支座放置在预定的位置，并使用专用的设备进行固定，确保支座的水平度和垂直度，以保证桥梁的稳定性。而墩台施工主要包括基础处理、墩台模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑等步骤。在施工过程中要注意混凝土质量、速度和振捣，并进行检测和验收，确保质量和安全。最后，如果桥梁结构需要横隔梁，在安装过程中需要确保它们正确连接到梁板和支撑结构，以提供稳定的桥梁框架。

1.4.2 道路铺设

首先，沥青混凝土是常见的道路表层铺设材料，其关键步骤包括：一是沥青混凝土混合物的制备，确保质量和成分符合要求。二是摊铺机械的选择和调整，确保材料均匀分布。三是沥青混凝土的摊铺和均匀压实，以确保表层平整和紧实。其次，碎石道路通常需要铺设一层碎石表层，关键步骤包括：第一，碎石的选择和筛选，确保颗粒分布和质量合格。第二，碎石的摊铺和压实，以确保表层稳定和排水良好。最后，水泥混凝土道路则需要确保混凝土的质量和均匀分布，关键步骤包括混凝土的制备（混合、运输和浇筑）以及使用摊铺机和振捣机进行混凝土的摊铺和振实。

1.4.3 混凝土浇筑

混凝土的主要原材料包括水、水泥、骨料和粉煤灰等。在浇筑混凝土之前，应根据工程的要求和环境条件设计适当的混凝土配合比，包括水灰比、骨料比例、添加剂等参数。在拌和站或混凝土拌和车上，将水、水泥、骨料和其他混凝土成分拌和均匀，并且严格控制拌和时间与速度，以确保混凝土的一致性和均匀性。通常使用混凝土泵、输送带或拌和车将混凝土从拌和站输送到浇筑地点，输送过程中需要防止混凝土分离或流失。此外，在浇筑之前，还应准备好模板和支撑结构，然后将混凝土均匀、连续地浇入模板中。混凝土应从一个端口开始，然后逐渐铺开，以减少气孔和分层。浇筑后需要使用振捣机振捣，以去除空气泡和提高混凝土的密实度，振捣时间和频率需要根据混凝土类型和工程要求进行控制。对于某些混凝土表层，可能需要进行特殊处理，如抛光、刷面、花纹和防水处理。混凝土浇筑后需要适当的养护，通常包括湿润养护或覆盖保护，以确保混凝土逐渐获得足够的强度。

2 道路桥梁施工机械设备和技术创新

2.1 施工机械和设备

2.1.1 起重机械

在施工前，需要根据具体任务的要求和工程环境选择适当类型的起重机械，如塔式起重机、履带吊车、汽车吊车、起重装置等。同时，了解起重机械的参数，如最大起重能力、工作半径、起重高度、工作速度、起升速度和回转速度等。这些参数对于安全和效率至关重要，应根据工程需求合理选择。在起重机械到达施工现场之前，需要准备适当的基础设施，如起重机械的安装底座、支撑材料和支撑结构。这些基础设施必须能够承受起重机械的重量和提供稳定的支撑。另外，需要制订详细的吊装计划，包括吊装顺序、吊装点的选择、吊装角度和使用的吊装配件（如吊钩、吊索、吊具等），计划应考虑施工安全和效率。值得注意的是，起重机械的操作需要专业的操作员，他们应受过培训并具备必要的资质，操作员必须了解机械的操作控制、安全规程和紧急情况的处理。

2.1.2 挖掘机械

挖掘机械有各种型号和规格，根据具体任务和工程要求选择合适的挖掘机械，包括挖掘机械的类型（轮式挖掘机或履带挖掘机）、挖掘深度和挖掘力。在挖掘机械开始工作前，需要明确定义作业范围和挖掘深度，以确保施工过程中的准确性和安全性。同时了解施工地点的土壤类型和地质条件，以适应不同类型的挖掘工作，如砂、泥、岩石或淤泥。还需制订详细的挖掘作业计划，包括挖掘机械的起始位置、作业顺序、挖掘深度和挖掘方向等，计划应考虑施工安全和效率。在挖掘过程中，使用监测设备来实时监测挖掘参数，如深度、坡度、稳定性等，这有助于确保挖掘的精确性和安全性。

2.2 先进技术和创新

2.2.1 数字建模和仿真

数字建模允许工程师创建高度精确的三维模型，以模拟结构和系统的行为。这些模型可以用于性能分析、强度计算、动力学研究等，从而帮助工程师更好地了解工程项目。数字建模和仿真可以帮助工程师在设计阶段检测潜在问题，减少施工中的错误和重复工作。通过虚拟模型，团队成员可以更好地理解工程设计，提供反馈并协同工作。数字建模使工程师能够尝试多种设计方案，进行性能比较，并选择最佳方案，以实现更高效、可持续和经济的工程解决方案。数字建模和仿真还可以用于模拟不同情景，如地震、洪水、风力等极端条件下的结构性能，有助于设计更安全和可靠的工程。

2.2.23 D打印和预制构件

3D打印技术可用于直接在施工现场或工厂中制造建筑构件，如墙体、梁柱、基础等。这可以显著缩短施工时间，降低施工成本，提高施工精度和质量。此外，3D打印技术还能使复杂几何形状和结构的建筑更易于实现。预制构件技术涉及在工厂中制造建筑元件，然后将它们运输到施工现场进行组装，这降低了施工现场的工作量，提高了工程质量和施工速度。预制构件还可以大规模生产，减少浪费和降低成本。3D打印和预制构件技术有助于减少建筑废弃物，降低资源消耗，从而提高建筑项目的可持续性。此外，3D打印和预制构件技术使建筑物的定制化更容易实现，可以根据特定需求定制构件，提供更适合用户需求的解决方案。

3 环保和可持续性

3.1 节能减排措施

通过采用节能减排设计原则，如合理规划建筑朝向、采用高性能绝缘材料、利用自然采光和通风等，可降低建筑的能源消耗；或者选择高效的暖通空调系统、照明系统和电气设备，以减少用电和热能的浪费；智能控制系统也有助于实现能源的有效管理。此外，施工单位还应加强对施工现场的管理，确保施工过程中不会对周围环境造成污染。例如，可以采取封闭式施工、设置防尘网、定期清理施工现场等措施。总之，环保和可持续性的节能减排措施对于道路桥梁施工来说至关重要，它不仅有助于保护环境，还能为社会带来长远的利益。

3.2 可再生材料的使用

木材和竹材是天然可再生材料，用于建筑结构，采用可持续林业管理和认证，确保资源的可再生性。再生材料还包括再生钢铁、再生混凝土和再生玻璃等，它们通过回收和重新加工废弃材料，减少了新材料的需求。此外，这些材料还可以提高桥梁的耐久性和安全性，延长使用寿命。因此，在道路桥梁施工中，应积极推广使用这些环保和可持续性的可再生材料，以实现经济、社会和环境的协调发展。

3.3 生态保护和生态修复

在工程规划阶段，鉴定和划定生态保护区，以保留和保护关键的自然生态系统，如湿地、森林和水体，或者设计野生动植物通道，以确保野生动物能够穿越工程区域，减少生态断裂。同时，实施雨水管理系统，以减少径流和水污染，促进地下水补给。此外，还可以采用土壤保护措施，包括植被覆盖、土壤固化和土壤修复，以减轻土壤侵蚀和退化。如果工程涉及栖息地破坏，需要实施栖息地恢复计划，以帮助受影响的野生动植物种群。