裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)在公路臨建項(xiàng)目中的研究與應(yīng)用

熊良

（江西省交通工程集團(tuán)有限公司，江西南昌 330096）

0 引言

公路臨建項(xiàng)目的快速推進(jìn)對于交通發(fā)展和城市建設(shè)至關(guān)重要，但傳統(tǒng)的臨建施工方式存在許多問題，如施工周期長、資源浪費(fèi)多、質(zhì)量難以保證等。為了解決傳統(tǒng)施工方式的問題，降低成本、提高效率和質(zhì)量，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)作為一種優(yōu)秀的施工技術(shù)逐漸被引入公路臨建領(lǐng)域，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)具有模塊化、工廠化生產(chǎn)和快速安裝等特點(diǎn)，可大幅度縮短施工周期，減少資源消耗，提高施工質(zhì)量和安全性。然而，當(dāng)前該技術(shù)在公路臨建領(lǐng)域的研究和應(yīng)用仍處于起步階段，面臨著一系列的挑戰(zhàn)和限制。

1 裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)在公路臨建項(xiàng)目中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 施工更加快速靈活

裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的各個構(gòu)件通常在工廠內(nèi)進(jìn)行預(yù)制，包括鋼框架、墻板、屋頂?shù)龋c傳統(tǒng)的現(xiàn)場加工施工相比，工廠預(yù)制有效優(yōu)化了現(xiàn)場的施工工藝流程，減少出錯的可能性[1]。同時，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，即將結(jié)構(gòu)拆解為幾個獨(dú)立的模塊，這些模塊在工廠內(nèi)生產(chǎn)，且可以獨(dú)立運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，一旦到達(dá)現(xiàn)場，各模塊可以輕松地組裝在一起，形成完整的建筑結(jié)構(gòu)，模塊化設(shè)計(jì)降低了施工的復(fù)雜性和時間，并在一定程度上減少現(xiàn)場工人的工作量。此外，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)具有良好的靈活性，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，如果在施工或使用過程中需要進(jìn)行改造或擴(kuò)建，此結(jié)構(gòu)便于進(jìn)行拆卸和再利用，節(jié)省了不必要的資源浪費(fèi)，并為公路臨建項(xiàng)目提供了快速、靈活的施工方式。

1.2 可有效節(jié)約人力和時間成本

裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件一般是在工廠內(nèi)通過自動化生產(chǎn)線加工和制造而成，可迅速運(yùn)送至施工現(xiàn)場，進(jìn)行快速組裝，有效提高施工效率和質(zhì)量。首先，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的施工具有平行進(jìn)行的特點(diǎn)，即在結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作的同時，施工現(xiàn)場可同步進(jìn)行土方、道路、排水等其他工程的施工，這種方式可有效節(jié)約施工時間，縮短項(xiàng)目周期。其次，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的施工過程相對簡化，施工人員只需要按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的連接方式將各個構(gòu)件組裝在一起，相比傳統(tǒng)的施工方式，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)不需要進(jìn)行混凝土的澆筑、砌磚等繁瑣步驟，大幅度縮短了施工時間。最后，由于裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的工廠預(yù)制特性，構(gòu)件的制造過程受到嚴(yán)格控制，可避免一些常見的施工錯誤，減少后期的修復(fù)和調(diào)整工作，既可以節(jié)約人力資源，又可以減少項(xiàng)目延期和額外的成本支出。

1.3 品質(zhì)高和抗震力強(qiáng)

裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)可以在工廠預(yù)制，可有效確保結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性和一致性，避免傳統(tǒng)現(xiàn)場施工可能存在的誤差和質(zhì)量問題。首先，在裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的制造過程中，可充分利用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，提高結(jié)構(gòu)的精度和優(yōu)質(zhì)度。其次，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)往往采用輕便的鋼材作為主要構(gòu)件，而鋼材具有良好的韌性和強(qiáng)度，能夠承受較大的外部荷載和地震力，并采用工程設(shè)計(jì)和計(jì)算方法，以提供較高的抗震性能[2]。最后，輕鋼結(jié)構(gòu)的連接方式和構(gòu)件設(shè)計(jì)往往會經(jīng)過嚴(yán)格工程驗(yàn)證，才可送往施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝，雙保險的驗(yàn)證可有效確保結(jié)構(gòu)在地震等自然災(zāi)害發(fā)生時能提供更好的安全保障，進(jìn)而提高項(xiàng)目整體結(jié)構(gòu)的品質(zhì)和可靠性。

1.4 可有效促進(jìn)項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展

首先，與傳統(tǒng)建筑方式相比，公路臨建項(xiàng)目的裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)和施工過程更加環(huán)保，生產(chǎn)過程中對于自然資源的消耗相對較少，可有效減少能源消耗和廢棄物的排放，且通過工廠預(yù)制和現(xiàn)場快速組裝，可減少對現(xiàn)場的材料和能源消耗，降低項(xiàng)目對環(huán)境的負(fù)荷。

其次，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)具有可重復(fù)使用和可拆卸的特點(diǎn)，由于輕鋼結(jié)構(gòu)采用了模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件可更方便進(jìn)行拆裝和重復(fù)利用，既提高了結(jié)構(gòu)的使用壽命，減少了對新材料的需求，降低了資源的消耗，又減少了建筑廢棄物的產(chǎn)生，降低垃圾處理的壓力。

再次，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)具有靈活性和可調(diào)整性，基于輕鋼結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)特點(diǎn)，在公路臨建項(xiàng)目中，可根據(jù)道路設(shè)計(jì)的變化或者項(xiàng)目需求的變化，進(jìn)行靈活的結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高項(xiàng)目的適應(yīng)性和可持續(xù)性。

最后，由于裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)采用工廠預(yù)制和現(xiàn)場快速組裝的方式，可大幅度縮短項(xiàng)目的施工周期，不僅能夠減少對施工過程中的人力和資源的消耗，還可盡快完成項(xiàng)目，減少對周邊環(huán)境的影響和干擾，實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展。

2 裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)在公路臨建項(xiàng)目中的應(yīng)用限制和存在問題

2.1 裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)在公路臨建項(xiàng)目中的應(yīng)用限制

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和相關(guān)規(guī)范的逐步完善，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)在公路臨建項(xiàng)目中的應(yīng)用限制將會逐漸減少，其可行性和可持續(xù)性將得到進(jìn)一步提升，但就目前而言，許多國家和地區(qū)的建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范主要面向傳統(tǒng)的混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，對于輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工可能存在一定的局限性。首先，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)通常適用于小型和中型建筑，如商業(yè)建筑、住宅等，對于大型和高層建筑，由于結(jié)構(gòu)要求更高、荷載更大，仍需要采用更傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。其次，輕鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用在某些地理環(huán)境和氣候條件下也會受到影響，如在高風(fēng)區(qū)環(huán)境的影響下，需額外考慮結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)能力；在地震區(qū)，則需確保結(jié)構(gòu)的抗震性能。此外，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)需要具有良好的供應(yīng)鏈和高水平的技術(shù)支持，但在某些偏遠(yuǎn)地區(qū)，供應(yīng)鏈和技術(shù)水平可能還不夠成熟，從而導(dǎo)致裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用受到限制。

2.2 裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)在公路臨建項(xiàng)目中的應(yīng)用問題

首先，與傳統(tǒng)的現(xiàn)場施工相比，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)需要一定的專業(yè)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造和施工，如果公路臨建項(xiàng)目缺乏相關(guān)技術(shù)人才，或施工人員出現(xiàn)操作失誤等問題，便可能影響項(xiàng)目的質(zhì)量和進(jìn)度。其次，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)在工廠中預(yù)制完成后，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行組裝，需綜合考慮在運(yùn)輸和組裝過程中的施工安排和場地條件，避免因環(huán)境問題影響項(xiàng)目進(jìn)程。再次，在裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用過程中，需嚴(yán)格控制構(gòu)件的質(zhì)量和加工精度，并建立有效的質(zhì)量控制體系，定期開展監(jiān)督檢查，延長預(yù)制件的使用壽命，提高項(xiàng)目工程的質(zhì)量和安全。此外，在裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)和施工需及時進(jìn)行協(xié)同合作，做好數(shù)據(jù)共享、技術(shù)交底工作，避免因信息孤島而造成施工誤差，進(jìn)一步提高效率和減少錯誤[3]。最后，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)通常需要投入更高的設(shè)備和工序成本，且對專業(yè)技術(shù)人員的需求同樣會增加，這可能對項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性和成本產(chǎn)生一定的影響。

3 裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)在公路臨建項(xiàng)目中的應(yīng)用措施

3.1 做好技術(shù)選型和工藝設(shè)計(jì)

首先，根據(jù)公路臨建項(xiàng)目的要求，選擇合適的裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)，包括但不限于冷彎薄壁鋼結(jié)構(gòu)、冷彎角鋼結(jié)構(gòu)、鋼桁架結(jié)構(gòu)等，并結(jié)合公路臨建項(xiàng)目的特點(diǎn)，如地理環(huán)境、荷載要求等，選擇適用的技術(shù)方案。其次，根據(jù)公路臨建項(xiàng)目的功能需求，進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括構(gòu)件布置、荷載計(jì)算、強(qiáng)度驗(yàn)算等，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足工程建設(shè)的安全性、穩(wěn)定性和耐久性要求，其中要充分考慮公路臨建項(xiàng)目的特殊要求，如防震、防腐等。再次，在技術(shù)選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，進(jìn)行裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的具體工藝設(shè)計(jì)，包括構(gòu)件連接方式、拼裝順序、施工方法等，且工藝設(shè)計(jì)要充分考慮施工效率、質(zhì)量控制和安全性，并充分利用預(yù)制和現(xiàn)場快速組裝等優(yōu)勢，提高施工效果和節(jié)約施工時間。最后，編制詳細(xì)的施工方案，包括施工流程、人力資源、材料采購、設(shè)備使用等，并充分考慮公路臨建項(xiàng)目的施工條件和環(huán)境要求，以確保裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)在公路臨建項(xiàng)目中的應(yīng)用效果和質(zhì)量。

3.2 加強(qiáng)制造和加工管理

首先，對于裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)而言，可建立嚴(yán)格的質(zhì)量管理體系，制定相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)流程，確保裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的制造和加工符合要求，包括原材料的采購和檢驗(yàn)、加工工藝的控制、成品的質(zhì)量檢查等，通過嚴(yán)密的質(zhì)量控制，確保裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量穩(wěn)定和可靠。其次，采用先進(jìn)的加工設(shè)備和技術(shù)，確保裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的精確加工，包括激光切割、自動焊接、精密沖壓等，以提高裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性和一致性，減少施工誤差，提高構(gòu)件的質(zhì)量和拼裝效果[4]。再次，不斷優(yōu)化制造和加工的管理流程，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量控制，包括優(yōu)化物料供應(yīng)鏈、提升生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度的準(zhǔn)確性、提高協(xié)同配合等，降低裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過程中的時間和資源浪費(fèi)。最后，為了提高項(xiàng)目工程的安全性，還應(yīng)持續(xù)加強(qiáng)員工的培訓(xùn)和技能提升，定期進(jìn)行意識、技能培訓(xùn)和評估，提高員工在裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)制造和加工過程中的工作能力和質(zhì)量意識。

3.3 加強(qiáng)檢測和組裝管理

為了提高裝配式結(jié)構(gòu)的精度與準(zhǔn)度，首先，公路臨建項(xiàng)目需建立完善的質(zhì)量檢測體系，對裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和組裝過程進(jìn)行檢測，包括材料的抽樣檢驗(yàn)、焊縫的無損檢測、構(gòu)件尺寸的測量等，確保裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)和要求。其次，制定詳細(xì)的施工圖紙和說明書，明確裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的組裝和連接方式，并確保施工人員嚴(yán)格按照圖紙和說明書進(jìn)行準(zhǔn)確組裝，避免誤差和質(zhì)量問題。再次，選擇合適的組裝工具和設(shè)備，提高組裝效率和質(zhì)量，包括吊裝設(shè)備、定位工具、焊接設(shè)備等，并確保工具和設(shè)備的選擇與施工要求相匹配，能夠滿足裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的組裝需求。最后，還應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，對結(jié)構(gòu)的連接、尺寸、強(qiáng)度進(jìn)行檢查和驗(yàn)收，以確保裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的組裝質(zhì)量符合要求。

3.4 定期進(jìn)行維護(hù)檢修

為了實(shí)現(xiàn)公路臨建項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)制訂裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的維護(hù)計(jì)劃，明確維護(hù)的周期和內(nèi)容，并根據(jù)結(jié)構(gòu)的使用情況和設(shè)計(jì)要求，合理安排維護(hù)工作，確保結(jié)構(gòu)的安全和性能穩(wěn)定。首先，定期對裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，包括檢查構(gòu)件的連接情況、表面的腐蝕和破損等，及時發(fā)現(xiàn)問題，并根據(jù)檢查結(jié)果，采取相應(yīng)的維護(hù)措施，包括腐蝕防護(hù)、補(bǔ)漆、緊固件更換、保養(yǎng)潤滑等，保持裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的功能完整性和安全性。其次，對裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)動部件、連接部件進(jìn)行定期潤滑，確保結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和耐久性，可根據(jù)不同的構(gòu)件和使用環(huán)境，選擇適當(dāng)?shù)臐櫥瑒┖蜐櫥椒?。再次，建立維護(hù)檔案，記錄維護(hù)的情況和時間，并建立相應(yīng)的管理機(jī)制，確保維護(hù)工作的跟進(jìn)和執(zhí)行，通過檔案和管理，追蹤結(jié)構(gòu)的維護(hù)歷史，及時響應(yīng)和處理維護(hù)問題。最后，定期對裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行評估，包括結(jié)構(gòu)的安全性、性能和使用壽命等，并以評估判斷結(jié)構(gòu)的狀態(tài)和潛在問題，為后續(xù)的維護(hù)工作提供依據(jù)，確保裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定和安全運(yùn)行。

3.5 充分利用BIM技術(shù)

BIM(BuildingInformationModeling，建筑信息模型)技術(shù)是一種數(shù)字化的建筑設(shè)計(jì)、施工和管理方法，主要通過將建筑物的物理、功能和構(gòu)造信息以幾何模型的形式整合在一起，使建筑設(shè)計(jì)人員、工程師、施工人員和維護(hù)人員能夠在一個共享的協(xié)作平臺上合作，該模型包含建筑物的幾何形狀、材料屬性、空間關(guān)系以及構(gòu)件之間的邏輯關(guān)系等詳細(xì)信息[5]。對于裝配式項(xiàng)目工程而言，可充分利用BIM技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢，建立裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的三維模型，包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件、連接件、管道、設(shè)備等，通過BIM模型，直觀地呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸和布局，方便設(shè)計(jì)人員和施工人員進(jìn)行協(xié)作與溝通。同時，將裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的相關(guān)材料信息、規(guī)格參數(shù)和性能參數(shù)等建立數(shù)字化材料庫，并在BIM模型中引用材料數(shù)據(jù)庫，以便獲取實(shí)時的材料信息，從而保證設(shè)計(jì)和施工過程中的材料一致性和準(zhǔn)確性。另外，利用BIM平臺，實(shí)現(xiàn)多方參與者之間的協(xié)同設(shè)計(jì)，便于設(shè)計(jì)人員、結(jié)構(gòu)工程師、施工團(tuán)隊(duì)等在同一BIM模型上進(jìn)行設(shè)計(jì)修改、沖突檢測、設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)等工作，提高設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確度。此外，還應(yīng)積極利用BIM模型，進(jìn)行施工過程的可視化模擬，通過模擬施工過程，及時發(fā)現(xiàn)施工沖突、優(yōu)化施工工藝、提前解決潛在問題，減少施工中的錯誤和延誤，并將結(jié)構(gòu)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、維修歷史、維護(hù)計(jì)劃等整合在BIM模型中，實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的全生命周期管理，方便后期的維護(hù)和管理工作。除此之外，可在BIM模型中整合施工計(jì)劃和進(jìn)度管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化施工管理，施工團(tuán)隊(duì)可根據(jù)BIM模型進(jìn)行施工進(jìn)度計(jì)劃制訂、資源調(diào)配和施工監(jiān)控，提高施工效率。

4 結(jié)語

綜上所述，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)在公路臨建項(xiàng)目中具有廣闊的前景和潛力，其模塊化、工廠化生產(chǎn)和快速安裝等特點(diǎn)，可有效提高工程的施工效率和質(zhì)量，且具有較低的環(huán)境污染和資源消耗，可實(shí)現(xiàn)公路臨建項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展。然而，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)的具體實(shí)踐應(yīng)用仍面臨一些挑戰(zhàn)。因此，為了進(jìn)一步推動裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)在公路臨建中的應(yīng)用，還需做好技術(shù)選型和工藝設(shè)計(jì)，不斷加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)，持續(xù)完善供應(yīng)鏈管理和質(zhì)量控制體系，定期進(jìn)行運(yùn)營檢修和維護(hù)管理，并充分利用BIM技術(shù)在裝配式建筑工程中的獨(dú)特優(yōu)勢，促進(jìn)裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)在公路臨建領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展，為公路建設(shè)帶來更高效、環(huán)保和可持續(xù)的解決方案。