高架大跨度橋梁施工工藝與技術創新

李飛虎

（江西安源路橋集團有限公司，江西 萍鄉 337000）

0 引言

隨著城市化進程的加速和交通需求的不斷增長，高架大跨度橋梁已成為現代城市的標志性建筑之一。為確保橋梁的長期穩定性和安全性，并提高施工效率和降低成本，應持續推進施工工藝與技術的創新。預應力混凝土、高性能混凝土和模塊化施工等新技術和材料的出現，為橋梁施工帶來了新的機遇和挑戰。因此，應進一步分析這些創新技術在高架大跨度橋梁施工中的應用，以更好地發揮相關技術與材料的質量，保證施工質量。

1 高架大跨度橋梁施工現存問題與挑戰

高架大跨度橋梁作為現代城市交通網絡的重要組成部分，其建設和施工面臨諸多挑戰。首先，由于大跨度橋梁施工規模較大，跨度長、高度高，因此施工難度較大，對施工技術要求較高。其次，為了確保橋梁的長期穩定性和安全性，其施工質量必須得到嚴格控制[1]。最后，橋梁施工周期和投入成本也是施工企業必須考慮的重要因素，特別是在城市交通密集區域，由于施工會對交通造成較大影響，因此需要盡可能縮短施工時間。

1.1 施工效率不高

面對大跨度橋梁施工，傳統的施工工藝和方法往往存在效率低下的問題。特別對于那些跨度較長、高度較高的橋梁。施工效率不高會導致施工周期加長，可能影響城市的正常交通秩序。

1.2 成本控制難度大

高架大跨度橋梁的建設投資較大，如何有效控制施工成本是一個重要問題。傳統的施工方法存在資源浪費、材料及人工成本高昂等問題，使得整體項目的成本難以得到有效控制。同時，施工效率不高也是導致施工成本增加的重要原因之一。

1.3 橋梁質量和安全性風險

大跨度橋梁建成后，將長期承受車輛荷載和自然環境的影響，一旦出現質量問題，不僅后期維修成本高昂，還可能存在嚴重的安全隱患，因此其施工質量和安全性必須得到高度重視。

1.4 長期穩定性問題

高架大跨度橋梁需要具備良好的抗風、抗震等性能，以確保在復雜的自然環境下長期穩定運行，傳統施工方法可能難以滿足這些要求。為此，需要對施工工藝與技術進行創新，為高架大跨度橋梁施工提供更高效、更安全、更經濟的解決方案。

第一，引入先進的施工設備與技術，如大型起重機、懸臂吊以及模塊化施工系統等，以提高高架大跨度橋梁施工效率與準確性。同時，應積極推行數字化設計與施工管理系統，以實現施工過程的信息化與智能化，進一步優化施工流程。

第二，可以借助新型材料，如高性能混凝土和預應力混凝土等具有較高強度與穩定性的材料，降低橋梁結構自重，并提高橋梁的承載能力和耐久性。

第三，采用模塊化施工技術。采用模塊化施工技術時，將橋梁結構劃分為多個標準化模塊，并在工廠進行預制加工，隨后運輸至現場進行組裝，這樣不僅可以大幅度縮短施工周期，還可以降低施工過程中的風險與成本。

第四，采用先進的監測技術與傳感器裝置對高架大跨度橋梁進行實時監測，以便及時發現潛在的問題并采取相應的措施進行預防和修復。

盡管高架大跨度橋梁施工面臨諸多問題和挑戰，但通過施工工藝與技術方面的創新，可以有效解決這些問題，并為未來城市交通建設提供更加可靠的支持。

2 傳統施工工藝的局限性

傳統的高架大跨度橋梁施工工藝在面對現代城市交通網絡的要求和挑戰時，存在一系列局限性，在一定程度上影響了施工效率、施工質量和成本控制。

2.1 施工效率低

傳統施工工藝依賴大量的人工操作，如手工搭建模板、澆筑混凝土等。這些傳統施工方式不僅耗時，而且勞動強度大，因此導致施工進度緩慢，難以滿足現代城市對高架大跨度橋梁快速建設的需求[2]。

2.2 限制橋梁結構設計

傳統施工工藝在一定程度上限制了橋梁結構的設計和構造。例如，傳統的鋼筋混凝土施工方法難以實現復雜曲線形狀的橋梁結構，而現代城市交通建設對橋梁提出了更高的美學和功能要求，傳統工藝在此方面存在一定的局限性。

2.3 施工質量控制難度較大

在傳統施工工藝中，混凝土澆筑、固結和支撐等環節的質量控制難度較大，可能導致橋梁存在質量問題，降低其穩定性和耐久性。同時，施工質量不穩定還會增加橋梁的維修成本。

2.4 安全風險較高

傳統施工工藝涉及較多的高空作業和人工操作，存在一定的安全隱患，如高處墜落、塌方及支撐失穩等，可能影響施工進度和施工人員的生命安全。

2.5 對環境和交通的影響較大

傳統施工工藝需要使用大量重型機械，會對周邊環境和城市交通產生不利影響，施工還可能導致交通封閉，增加施工風險，加劇城市交通擁堵問題。

3 預應力混凝土與高性能混凝土的應用

高架大跨度橋梁作為現代城市的代表性建筑，隨著城市化進程的不斷推進和交通需求的持續增長，對這類橋梁的施工材料和工藝提出了更高的要求。預應力混凝土和高性能混凝土等材料發揮了重要作用，能夠顯著提升使高架大跨度橋梁施工效率、承載能力及耐久性。

3.1 預應力混凝土的應用

預應力混凝土是一種特殊類型的混凝土構件，其獨特之處在于在通過對混凝土施構件加預應力，使其內部產生壓應力，從而在承受外部荷載時抵消拉應力，提高混凝土結構的承載能力和抗裂性能。

在高架大跨度橋梁橋面板和梁體中，采用預應力混凝土構件可以顯著降低構件的自重，從而減輕橋梁的整體負荷，提高其承載能力。通過合理地布置和計算預應力，預應力混凝土橋梁可以實現更大的跨度、更高的橋塔和更少的支點，從而提高交通流量。

3.2 高性能混凝土的應用

高性能混凝土由特材料混合而成，其強度、耐久性和抗裂性能顯著優于常規混凝土。修建高架大跨度橋梁的梁體和橋墩時，采用高性能混凝土能夠顯著提高結構的抗彎、抗壓和抗沖刷能力，并延長橋梁的使用年限。此外，高性能混凝土的應用還可以減小橋梁結構的截面尺寸，能夠降低橋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較低的滲透性以及更好的耐久性，也能減少混凝土結構的維護及修復成本。

3.3 成功案例

當前，預應力混凝土和高性能混凝土技術已成功應用于多個高架大跨度橋梁項目。例如，我國廣東的虎門大橋，主橋全長超過4km，主跨采用預應力混凝土箱梁結構。借助預應力技術，虎門大橋的主跨達到了888m，成為當時國內第一、世界最長的斜拉橋主跨。

貴州遵義赤水大橋采用了模塊化施工技術，成功實現了主跨長度達1096m 的跨越，成為全球最長的單層鋼箱梁模塊化施工項目之一。該項目不僅證明了模塊化施工在大跨度橋梁中的可行性，更體現出模塊化施工的高效性和高質量控制水平。

4 未來施工方向

模塊化施工作為一種創新性的施工方式，為高架大跨度橋梁建設帶來了新的方向和變革。模塊化施工可將橋梁結構劃分為一系列標準化、預制化的模塊，然后在工廠內進行生產，再在現場進行簡單組裝。相較于傳統的現場澆筑施工，這種施工方式具有施工效率高、成本低、工程質量高和對環境的影響小等優勢，因此模塊化施工有較好的應用前景。

4.1 提高施工效率

采取模塊化施工方式，可以有效節約現場施工時間。例如，在工廠內進行構件預制，現場基礎施工和模塊組裝同時進行，從而大幅度縮短整體施工周期。

4.2 降低施工成本

采用模塊化施工方法可以實現資源的集中利用和優化，從而減少施工材料的浪費。此外，模塊化施工還能減少對重型機械的需求，進一步降低施工成本。瑞士某大橋改建工程采用模塊化施工，最終成本比傳統施工方式節省了15%以上。

4.3 改善施工質量

模塊化施工的構件由于在工廠內進行精密制造和檢測，因此相較于現場澆筑，其尺寸和質量更加穩定、可控，可以有效避免現場環境因素導致的施工質量問題，從而確保橋梁結構的穩定性和耐久性。在實際應用中，很多模塊化橋梁項目在質量方面獲得專業機構的認可。

4.4 環保和可持續性

模塊化施工可有效降低現場澆筑施工對環境的影響。相較于傳統施工方式，模塊化施工能顯著降低噪聲，減少粉塵及廢水的排放。此外，由于模塊化構件在工廠內制造，因此可大幅減少施工現場的碳排放。這種施工方式與現代城市對綠色建筑和環保施工的需求相一致，充分體現了模塊化施工的可持續性特征。

5 整合新技術實現高效施工

想要實現高架大跨度橋梁施工的高效性，整合新技術是關鍵。通過合理應用預應力混凝土、高性能混凝土和模塊化施工等新材料、新技術，可以提高施工效率、降低成本、改善施工質量和保障安全。

5.1 采用數字化設計和施工管理

引入先進的數字化設計軟件和施工管理系統，可以實現施工過程的信息化和智能化。從橋梁結構設計到施工圖紙生成等多個環節，采用數字化設計可以提高設計效率和準確性。施工管理系統則可以實時監控施工進度和質量，優化資源配置，快速響應施工問題，進而提高施工效率。

5.2 深度應用預應力混凝土和高性能混凝土

預應力混凝土和高性能混凝土的應用可以大幅度提升橋梁的承載能力和耐久性。在設計階段，可根據橋梁的實際需求，合理選擇預應力設計方案和高性能混凝土配比。在施工階段，應確保預應力張拉、灌漿等工序的準確實施，嚴格控制混凝土的澆筑和養護，以保證施工質量。

5.3 推廣模塊化施工技術

應在適用場景中廣泛推廣模塊化施工技術。通過工廠預制和標準化設計，可以提高構件的精度和質量，減少現場施工時間。進行模塊化施工時，應注重構件之間的協調性，以確保組裝的高效性和準確性。

5.4 加強施工工藝優化和人工智能應用

在施工過程中，通過對施工工藝的不斷優化，可實現各道工序的合理銜接、各項資源的合理分配，從而最大程度地提高施工效率。為此，建議引入人工智能技術，以進一步優化施工過程和實現施工自動化，如無人機巡檢和機器人施工等，以有效提升施工效率，并降低施工風險。

5.5 建立健全監測和預警體系

建立健全橋梁施工過程的監測和預警體系，包括對施工過程中各個關鍵節點的實時監測和數據收集，同時應通過先進的傳感器和監測設備，預警施工中可能出現的問題，以及時發現和解決問題，避免施工質量、安全問題[4]。此外，加強注重團隊合作、優化施工全過程管理模式等，也是實現高效施工的重要措施。

6 結語

在高架大跨度橋梁施工中，技術創新是不可或缺的舉措。預應力混凝土、高性能混凝土和模塊化施工等新技術、新材料的應用，能夠提高施工效率、質量和安全性。整合數字化設計、智能施工管理和人工智能等先進技術，能夠進一步實現推動高效施工。未來，隨著新技術的不斷發展和應用推廣，高架大跨度橋梁的施工技術與水平將不斷進步，有助于構筑出更安全、穩定、綠色的城市交通網絡，為城市交通發展注入新活力。