橋梁升級改造施工中關鍵技術的應用分析

陳玉麟、魏晨宇

（宜春市公路事業(yè)發(fā)展中心袁州分中心，江西 宜春 336000）

0 引言

橋梁工程是我國交通網(wǎng)絡構成的重要工程形式，其能夠連接水域或者峽谷等特殊環(huán)境，實現(xiàn)交通網(wǎng)絡的全覆蓋，對于促進經(jīng)濟發(fā)展和提高人們的生活便利程度而言均是具有正面作用。對于部分設計不合理或者使用年限較久的橋梁工程需要對其進行全面評估，同時展開相應的升級改造，在進行施工的過程中，也需考慮升級改造工程所具有的特殊性，并以此為基準展開相應的專業(yè)技術管理。本文正是以此為背景所展開的分析工作，明確橋梁升級改造過程中的關鍵技術和應用分析對行業(yè)具有積極促進作用。

1.1 橋梁升級改造的重要性

從工程項目管理的角度進行分析，規(guī)范開展橋梁升級改造能夠保障工程項目的質量和安全，實現(xiàn)工程進度的優(yōu)化管理，確保工程項目利用合規(guī)的管控手段完成各項管理需求，以實現(xiàn)工程管理目標[1]。

從經(jīng)濟發(fā)展和成本控制的角度來看，橋梁工程所涉及的資金投入量較大，針對橋梁工程改造升級進行管理可減少后期質量問題，實現(xiàn)使用壽命的延長，避免后期出現(xiàn)投資風險的陡然增加。

結合目前行業(yè)需求來看，橋梁工程的占有率越來越高，同時隨著行業(yè)的發(fā)展，當下也對橋梁的改造提出更高要求，規(guī)范開展橋梁升級改造工作是符合行業(yè)發(fā)展趨勢的，也能夠確保行業(yè)發(fā)展的健康程度，滿足未來多樣化的發(fā)展需要。

1.2 目前的橋梁升級改造趨勢

結合目前行業(yè)現(xiàn)狀，通過行業(yè)現(xiàn)有研究資料的全面整合，以歸納總結的方式明確橋梁升級改造的趨勢如下：

首先，橋梁工程的質量和安全性要求越來越高，一方面需考慮目前技術的完善發(fā)展有助于工程管理工作的落實，多種先進技術形式的提出，也能夠實現(xiàn)工程項目質量的全面優(yōu)化和安全性能的有效提升。

其次，需要匹配當下運輸行業(yè)需求，交通運輸業(yè)是保障民生滿意、促進經(jīng)濟發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，而橋梁工程對交通運輸提供基本的保障和支持，在當下背景下，對于橋梁工程的使用量和單體荷載的要求也在逐漸增加，通過升級改造工程形式可確保橋梁工程所具有的性能與目前行業(yè)需求相匹配，提供最為基本的保障和支持。

最后，從工程項目所使用的材料和技術方面來看，對于新型材料以及技術形式，橋梁工程升級改造活動中針對新材料、新工藝的應用比例越來越大，而應用這些新型的技術類型也有助于行業(yè)的健康發(fā)展[2]。

1.3 橋梁升級改造的挑戰(zhàn)

相較于其他工程形式以及新建橋梁的管理工作而言，在進行升級改造的過程中所存在的挑戰(zhàn)如下：

其一，前期資料的不充分。橋梁升級改造工程一般是基于既有橋梁工程所展開的，而既有工程的資料內容是否全面真實也是決定工程是否滿足規(guī)范標準要求的重要基本內容。特別是既有工程可能存在資料丟失或者資料不真實的情況，顯然影響工程管理工作的落實。

其二，原有設計方案的頻繁變更。早年間由于部分橋梁工程的管理工作開展并不規(guī)范，因此會出現(xiàn)設計方案與真實施工情況不一致的問題，又會因變更過程資料的缺失，從而出現(xiàn)一系列應用限制[3]。

其三，原有工程項目的質量欠佳。個別工程項目早期質量管理體系不夠充分，導致現(xiàn)場質量缺乏管控或者驗收工作開展不全面，出現(xiàn)工程項目帶病交付的狀態(tài)，這種形式顯然也是與工程管理需求不匹配的。

2 橋梁升級改造施工關鍵技術概述

2.1 原有橋梁結構分析與評估技術

橋梁的結構部分是影響橋梁工程安全性、使用功能的重要部分，目前我國的大部分橋梁均為鋼筋混凝土結構，使用高強度混凝土作為主體結構，其所具有的優(yōu)勢多樣，能夠根據(jù)工程項目的具體情況不同，科學調整混凝土的自身性能，以完善匹配橋梁的具體使用需求。在進行橋梁升級改造的過程中，結構分析與評估是關鍵技術之一，一方面能夠評估原有橋梁其自身承載力以及安全性情況，針對所存在的問題展開分析，并提出相應的優(yōu)化管理需求[4]；另一方面在完成設計方案或者明確前期的設計藍圖之后，也能夠通過結構評估和分析的形式，了解當下結構的安全狀態(tài)，并指引后續(xù)施工管理流程。

結構分析與評估技術一般利用信息化技術形式和實地勘察相結合的方式來判斷橋梁的當下實際狀態(tài)，并跟進后續(xù)橋梁的設計和施工工作落實。大部分橋梁其結構設計工作按照有關規(guī)范標準進行，同時考慮到橋梁的具體用途情況、長度以及周邊環(huán)境等具體信息，科學調整橋梁的各項性能參數(shù)，并以此為基準指引后續(xù)設計和施工工作的開展，確保橋梁升級改造工作的順利落實。

2.2 材料與施工技術

橋梁在進行升級改造過程中，材料管理是一項重要的、基于材料管理的實質性需求提出的、技術形式為全過程管理技術的工作，在工程項目的前期設計方案完成之后，即可按照工程項目的具體需求確定所對應的材料性能種類，如混凝土材料此時可確定其特殊性的要求以及標號情況；進入工程項目的材料采購環(huán)節(jié)之后，即可按照前期設計方案的指引進行材料管理，例如通過送檢、抽查等方式確定工程材料符合工程項目的具體要求，并取得正規(guī)檢驗報告，以滿足工程項目的合規(guī)性需求；在工程項目施工過程中同樣需要對材料展開規(guī)范性的管理，例如，鋼筋和混凝土材料均需存放在干燥整潔的環(huán)境中，同時注意材料所具有的可操作時間要求，避免因材料使用不當所造成的應用問題。

施工技術管理可通過以下三個途徑實現(xiàn)：首先，對施工工人進行全面的技術交底工作，在進行技術交底過程中，應當以工程項目的實際需求為出發(fā)點，所開展的交底教育符合工程項目的現(xiàn)場所需，避免現(xiàn)場人員自身存在專業(yè)能力不足所造成的工程項目施工管理失控；其次，技術管控工作應當是全過程性的，因此需確保現(xiàn)場具有專業(yè)的管理人員監(jiān)督技術工作的落實，同時，在項目實施過程中通過定期抽查、交叉互檢等方式判斷現(xiàn)場應用技術的可行性和正確性；最后，確保工程項目施工技術的落實和跟進，例如通過現(xiàn)場制作施工樣板、開展技術展示等方式，確保技術管理工作能夠貫穿工程項目的實施過程。

2.3 環(huán)境與可持續(xù)性考慮

在工程行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，也必須明確當下環(huán)境情況和能源情況，各行業(yè)開展可持續(xù)發(fā)展的有關探索是目前行業(yè)發(fā)展的必然需求之一，在進行橋梁升級改造的過程中，也需要考慮環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的有關內容，其相關工作可從以下三個角度進行展開。

一是在進行橋梁工程升級改造的過程中，需考慮所使用的材料和技術形式是否對自然環(huán)境具有危害，有相當一部分橋梁工程是鄰近自然生態(tài)環(huán)境進行建造，若其使用的材料具有危害性，顯然不符合工程行業(yè)的實際需求；二是在進行施工的過程中，考慮質量和安全的一系列需要，保障工程項目的質量，避免在工程施工完成之后，后期又出現(xiàn)頻繁維修、保養(yǎng)的問題，而這也是控制工程資源投入的方式之一，其有利于踐行可持續(xù)發(fā)展的有關要求。

三是從綠色施工和綠色管理的角度入手，在進行橋梁升級改造的過程中，可通過落實現(xiàn)場資源節(jié)約管理、避免出現(xiàn)材料浪費、控制現(xiàn)場水電使用、加大新能源設備投入使用等方式實現(xiàn)橋梁升級改造的可持續(xù)性考慮。

3 結構分析與評估技術的應用

3.1 靜力分析

靜力分析是指對于橋梁模型、橋梁系統(tǒng)自身穩(wěn)定性的一種分析形式，其在分析的過程中無須考慮真實施工場景、不考慮外部因素的變化，分析其在恒荷載以及自身重力等情況下的系統(tǒng)穩(wěn)定性。這種分析形式適用于工程項目在施工開始之前，針對設計方案展開全面評估，也是分析結構系統(tǒng)穩(wěn)定性的一種方式。

應用靜力分析需確保工程項目的設計方案具有合規(guī)性，同時可借助專業(yè)的軟件信息模型完成分析工作，將工程項目的全部設計方案轉換為三維模型，錄入必要的材料信息，并模擬其在一般使用場景下的所有狀態(tài)，以此判斷結構是否滿足應用需要[5]。

在橋梁升級改造的過程中，在工程前期可通過模型方案對于目前橋梁的狀態(tài)開展靜力分析，一方面能夠了解原有設計方案中可能存在的薄弱和不足之處，另一方面可對當下橋梁工程的實際情況展開全面評估，針對已經(jīng)產(chǎn)生薄弱的位置進行加強。同時，這種分析方式在實施過程中不會消耗真實的工程資源，也能夠進行多個方案的平行對比，以實現(xiàn)安全保障的目的。

3.2 動力分析

動力分析是指模擬橋梁工程在真實使用情況下的一系列情況，以評判結構安全性的一種分析方法。必須考慮到橋梁工程相較于其他工程形式而言，在使用的過程中會面臨多元化的影響因素，例如，橋面車輛的通行以及降雨、降雪等外部因素，或隨著時間的推移出現(xiàn)結構老化，導致整體承載性能下降的問題，均屬于工程項目在實施過程中的變化因素之一。開展動力分析的目的是模擬上述情況下針對工程項目安全性展開評估的一種方式。

目前對于橋梁的升級改造而言，可使用有限元模擬仿真技術對橋梁目前情況的安全性進行動力分析。一般而言，當工程項目的設計方案完成或者收集到原有的橋梁模型之后，即可建立有限元模型，相較于靜態(tài)模型不同的是需錄入必要的環(huán)境信息以及周邊實際情況，例如天氣情況、地基承載情況等都將影響動力分析的結果。

在開展動力分析的過程中也需考慮到部分極端情況，例如較強的降雪、較大的風壓，或者一定范圍內的橋梁超荷載情況都去模擬得當。按照工程項目的正常使用場景，需預留至少20%的安全系數(shù)，以應對工程項目施工過程中的質量波動問題以及材料性能差異，同時需考慮部分特殊使用場景下的應用需求。

3.3 非破壞性檢測技術

非破壞性檢測是指在工程項目施工完成之后或對于既有工程所展開的一種檢測類型，對于橋梁升級改造而言，若采取破壞性的檢測技術，顯然并不符合整體應用要求，，不僅會面臨修復的風險，同時經(jīng)由破壞試驗后期能否仍保持穩(wěn)定的狀態(tài)也是值得考慮的問題之一。因此，在橋梁升級改造實施過程中，應主要采取非破壞性的檢測技術，以應對工程項目施工問題。

常用的非破壞性檢測技術包括超聲檢測以及紅外檢測。超聲檢測原理是利用超聲波在不同材質中的傳播速率不同，對于橋梁結構發(fā)射超聲波，同時使用專業(yè)的接收端接收并分析反射回來的波形，即可知悉橋梁工程內部是否存在應用問題。對于混凝土結構或者鋼結構的橋梁工程而言，可通過此種方式在不破壞橋梁結構的前提下，對內部所存在的裂縫、斷開的問題能夠直接進行檢測，所取得的檢測結果準確度較高，同時在檢測的全過程中無須進行破拆。紅外檢測是利用紅外線反射的原理來判斷材料質地的均勻程度同樣無須進行破壞也可對其進行檢測。

非破壞性檢測技術是在開展橋梁工程升級改造施工過程中常用的檢測技術類型，除了在所提及的檢測技術之外，其他檢測技術也應運而生，為橋梁工程的升級改造提供基本的支持和完善的方案。

4 材料與施工技術的應用

4.1 先進材料的使用

4.1.1 高強度混凝土

混凝土結構是橋梁工程中常用的一種結構性材料，其由多種材料混合而成，在進行施工的過程中，混凝土自身強度情況也決定了工程項目的性能和安全情況。高強度混凝土是以一般混凝土為基礎，通過調整配合比以及添加外加劑的形式，確保其自身強度的增加。在進行材料調配的過程中，其所具有的技術要點包括：一是骨料的顆粒級配性有所上升，所使用的骨料材料避免機制砂石，同時通過前期篩分的形式減少內部的含塵量；二是通過添加氯化鈣、纖維素醚等外加劑，提高其早期強度，同時減少水的用量，在不改善原有施工性的前提下，實現(xiàn)材料用水量的降低，從而提高混凝土材料的早期強度；三是避免混凝土溫度的過快變化，能夠在不影響其他指標的前提下實現(xiàn)抗裂指標的全面提升，同時避免出現(xiàn)水泥水化熱過大，導致材料性的問題[6]。

4.1.2 纖維混凝土

對于部分具有抗拉需求的環(huán)境土結構，在進行施工的過程中使用了纖維混凝土材料是在一般的混凝土中添加一定比例的纖維，使其抗拉性能增加。在進行橋梁工程升級改造的過程中，通過使用纖維混凝土能夠減少混凝土的用量，降低橋梁的自重。

4.1.3 自修復防水涂料

自修復防水涂料是橋梁工程在進行防水的過程中常用的一種材料，與混凝土的黏結性能良好，同時具有優(yōu)良的耐候性。個別橋梁工程隨著時間的推移使用以及過度使用的問題可能出現(xiàn)結構開裂，普通的防水材料也會隨之開裂，導致防水涂料出現(xiàn)失效情況。自修復防水涂料通過改變乳液比例的同時在粉料中添加一定比例的可再分散乳膠粉，使其耐候性和抗拉性大大增加，即使結構發(fā)生細微的沉降以及開裂問題，防水涂料也能夠修復這種裂隙情況，避免出現(xiàn)滲漏。

4.2 施工技術的創(chuàng)新

4.2.1 預制裝配式施工技術

對于橋梁工程而言，大型的混凝土構件是在施工過程中的難點問題，若工程管控不當，會造成項目存在質量或者安全風險。預制裝配式施工技術是指在施工過程中將混凝土構件在專業(yè)工廠預制完成并運送到現(xiàn)場后，直接使用大型機械設備進行拼裝即可，在此過程中無須現(xiàn)場支護大尺寸模板、無須等待混凝土構件的養(yǎng)護時間，即可達成混凝土結構施工的目的。相較于一般現(xiàn)場的現(xiàn)澆混凝土而言，質量影響因素更少，同時考慮大部分橋梁升級改造施工現(xiàn)場的環(huán)境較為惡劣，因此使用預制裝配式的施工形式進行施工也是控制工程質量，避免外部環(huán)境因素影響的關鍵措施之一。這種創(chuàng)新型施工技術可提高工程項目的整體管理效率，避免因混凝土質量管控不當所造成的應用問題。

4.2.2 局部修復注漿施工技術

針對橋梁升級改造工程在使用階段所產(chǎn)生的各類裂隙、裂縫可通過注漿技術的形式進行修復。該技術形式是通過使用一種專用的混凝土注漿料，其由水泥、細砂以及其他高性能的外加劑按一定比例配置而成，具有優(yōu)良的流動性以及微膨脹性。使用專用的儀器設備，將配置好的漿料注入混凝土的裂隙中，在外部環(huán)境的作用以及水泥水化的影響下，其能夠逐漸發(fā)生凝固，從而實現(xiàn)裂縫的有效修補以及兩側結構的黏結。這種修復形式無須進行大規(guī)模的破拆，也能夠最大化地利用原有橋梁工程的結構，屬于一種安全性較高、節(jié)約資源的修復技術類型。

4.3 安全與效率的考慮

工程項目在實施過程中提高工程保障安全，同時確保效率達標也是工程管理的必然影響因素之一。從目前建筑工程行業(yè)的實際情況來看，安全和效率兩個指標實際上是具有一定的相互沖突問題的，在進行橋梁升級改造的過程中，從安全和效率的角度，所提出的應對方案如下：

提前進行施工組織設計方的編制，是偏向于工程項目的進度管理和資源管控的一種方案類型，能夠科學統(tǒng)籌工程項目在實施過程中的各個影響因素，提高工程整體安全保障以及應用效率，在此基礎上平衡各個管理指標，避免出現(xiàn)管理指標之間的沖突問題。

對于安全管理指標需開展提前性的防范。相當一部分安全事故的產(chǎn)生是由于前期隱患問題未經(jīng)正確處理所導致的，因此將安全管理工作前置，也是實現(xiàn)工程規(guī)范性管理的必要基礎之一。在開展項目控制的過程中，將安全管理納入日常管理的范圍之內，并通過定期巡檢、主動控制的形式實現(xiàn)安全保障。

需樹立正確的管理理念。個別工程項目在實施過程中，其管理理念存在本質性的問題，認為工程項目的效率越快越好、成本越低越好。最終導致工程項目在實施過程中面臨一系列隱患情況，出現(xiàn)工程項目的施工質量低下、成本上升，甚至發(fā)生安全事故。

5 環(huán)境與可持續(xù)性考慮的應用

5.1 環(huán)保材料的選擇

橋梁升級改造過程中，基于環(huán)保性的策略，可選擇的材料以綠色建材為主。以工程項目全生命周期進行考核，該材料在生產(chǎn)、使用和報廢階段均不會產(chǎn)生污染。

例如，預拌砂漿類材料，針對各類粘貼、防水以及找平的需求均可使用預拌砂漿，相較于傳統(tǒng)的現(xiàn)場拌和類的砂漿材料而言，自身用量更少，同時質量更加可靠，在進行施工的過程中也更利于工程管理指標的落實，是符合低碳環(huán)保需求的一種新型材料形式，在橋梁工程實施過程中可加大其應用比例。

5.2 節(jié)能與減排措施

橋梁工程在進行升級改造的過程中，會應用到大量的資源類型，規(guī)范管理工作，同時完善全面管控的相關需要，同樣有利于節(jié)能減排措施的有效落實。常見的管理措施包括：一是控制現(xiàn)場臨時用水和臨時用電的使用；二是進行工程項目現(xiàn)場垃圾分類工作；三是對于各類有害物質需進行無害化處理后再進行排放；四是保護原有生態(tài)環(huán)境，避免形成污染問題。

5.3 社會與生態(tài)影響的評估

橋梁升級改造工程基于社會與生態(tài)影響方面的評估，首先，需要考慮橋梁工程在進行升級改造的過程中可能對正常的使用造成影響，因此明確工程管理進度，盡可能加快施工效率是十分有必要的；其次，需避免出現(xiàn)自然生態(tài)環(huán)境的破壞問題，例如，橋梁工程所臨近的河流、森林等在進行升級改造的過程中需開展專項保護。

6 結語

本文主要圍繞橋梁工程改造的一系列問題展開討論，在進行橋梁工程升級改造的過程中，需考慮質量安全的需要以及環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的有關需求，所提出的一系列應用策略既應保障工程項目的質量安全，又需按照工程發(fā)展的實際邏輯和形式進行完善管理。隨著行業(yè)不斷發(fā)展，未來也會有更加全面的橋梁工程改造與管理體系被提出，屆時可滿足行業(yè)需要，實現(xiàn)橋梁工程改造的全方位落實和管理。