裝配式輕鋼結構在公路臨建項目中的研究與應用

熊良

（江西省交通工程集團有限公司，江西南昌 330096）

0 引言

公路臨建項目的快速推進對于交通發展和城市建設至關重要，但傳統的臨建施工方式存在許多問題，如施工周期長、資源浪費多、質量難以保證等。為了解決傳統施工方式的問題，降低成本、提高效率和質量，裝配式輕鋼結構作為一種優秀的施工技術逐漸被引入公路臨建領域，裝配式輕鋼結構具有模塊化、工廠化生產和快速安裝等特點，可大幅度縮短施工周期，減少資源消耗，提高施工質量和安全性。然而，當前該技術在公路臨建領域的研究和應用仍處于起步階段，面臨著一系列的挑戰和限制。

1 裝配式輕鋼結構在公路臨建項目中的應用優勢

1.1 施工更加快速靈活

裝配式輕鋼結構的各個構件通常在工廠內進行預制，包括鋼框架、墻板、屋頂等，與傳統的現場加工施工相比，工廠預制有效優化了現場的施工工藝流程，減少出錯的可能性[1]。同時，裝配式輕鋼結構采用模塊化設計，即將結構拆解為幾個獨立的模塊，這些模塊在工廠內生產，且可以獨立運輸到現場，一旦到達現場，各模塊可以輕松地組裝在一起，形成完整的建筑結構，模塊化設計降低了施工的復雜性和時間，并在一定程度上減少現場工人的工作量。此外，裝配式輕鋼結構具有良好的靈活性，可根據實際需要進行調整和改進，如果在施工或使用過程中需要進行改造或擴建，此結構便于進行拆卸和再利用，節省了不必要的資源浪費，并為公路臨建項目提供了快速、靈活的施工方式。

1.2 可有效節約人力和時間成本

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

1.3 品質高和抗震力強

裝配式輕鋼結構可以在工廠預制，可有效確保結構的準確性和一致性，避免傳統現場施工可能存在的誤差和質量問題。首先，在裝配式輕鋼結構的制造過程中，可充分利用先進的技術和設備，提高結構的精度和優質度。其次，裝配式輕鋼結構往往采用輕便的鋼材作為主要構件，而鋼材具有良好的韌性和強度，能夠承受較大的外部荷載和地震力，并采用工程設計和計算方法，以提供較高的抗震性能[2]。最后，輕鋼結構的連接方式和構件設計往往會經過嚴格工程驗證，才可送往施工現場進行安裝，雙保險的驗證可有效確保結構在地震等自然災害發生時能提供更好的安全保障，進而提高項目整體結構的品質和可靠性。

1.4 可有效促進項目的可持續發展

首先，與傳統建筑方式相比，公路臨建項目的裝配式輕鋼結構生產和施工過程更加環保，生產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，且通過工廠預制和現場快速組裝，可減少對現場的材料和能源消耗，降低項目對環境的負荷。

其次，裝配式輕鋼結構具有可重復使用和可拆卸的特點，由于輕鋼結構采用了模塊化設計，結構構件可更方便進行拆裝和重復利用，既提高了結構的使用壽命，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生，降低垃圾處理的壓力。

再次，裝配式輕鋼結構具有靈活性和可調整性，基于輕鋼結構的模塊化設計特點，在公路臨建項目中，可根據道路設計的變化或者項目需求的變化，進行靈活的結構調整，提高項目的適應性和可持續性。

最后，由于裝配式輕鋼結構采用工廠預制和現場快速組裝的方式，可大幅度縮短項目的施工周期，不僅能夠減少對施工過程中的人力和資源的消耗，還可盡快完成項目，減少對周邊環境的影響和干擾，實現公路建設項目的可持續發展。

2 裝配式輕鋼結構在公路臨建項目中的應用限制和存在問題

2.1 裝配式輕鋼結構在公路臨建項目中的應用限制

隨著技術的不斷發展和相關規范的逐步完善，裝配式輕鋼結構在公路臨建項目中的應用限制將會逐漸減少，其可行性和可持續性將得到進一步提升，但就目前而言，許多國家和地區的建筑設計標準和規范主要面向傳統的混凝土和鋼筋混凝土結構，對于輕鋼結構的設計和施工可能存在一定的局限性。首先，裝配式輕鋼結構通常適用于小型和中型建筑，如商業建筑、住宅等，對于大型和高層建筑，由于結構要求更高、荷載更大，仍需要采用更傳統的結構形式。其次，輕鋼結構的應用在某些地理環境和氣候條件下也會受到影響，如在高風區環境的影響下，需額外考慮結構的抗風能力；在地震區，則需確保結構的抗震性能。此外，裝配式輕鋼結構需要具有良好的供應鏈和高水平的技術支持，但在某些偏遠地區，供應鏈和技術水平可能還不夠成熟，從而導致裝配式輕鋼結構的應用受到限制。

2.2 裝配式輕鋼結構在公路臨建項目中的應用問題

首先，與傳統的現場施工相比，裝配式輕鋼結構需要一定的專業技術和經驗來進行設計、制造和施工，如果公路臨建項目缺乏相關技術人才，或施工人員出現操作失誤等問題，便可能影響項目的質量和進度。其次，裝配式輕鋼結構在工廠中預制完成后，運輸到現場進行組裝，需綜合考慮在運輸和組裝過程中的施工安排和場地條件，避免因環境問題影響項目進程。再次，在裝配式輕鋼結構的應用過程中，需嚴格控制構件的質量和加工精度，并建立有效的質量控制體系，定期開展監督檢查，延長預制件的使用壽命，提高項目工程的質量和安全。此外，在裝配式輕鋼結構項目中，設計和施工需及時進行協同合作，做好數據共享、技術交底工作，避免因信息孤島而造成施工誤差，進一步提高效率和減少錯誤[3]。最后，裝配式輕鋼結構通常需要投入更高的設備和工序成本，且對專業技術人員的需求同樣會增加，這可能對項目的經濟可行性和成本產生一定的影響。

3 裝配式輕鋼結構在公路臨建項目中的應用措施

3.1 做好技術選型和工藝設計

首先，根據公路臨建項目的要求，選擇合適的裝配式輕鋼結構，包括但不限于冷彎薄壁鋼結構、冷彎角鋼結構、鋼桁架結構等，并結合公路臨建項目的特點，如地理環境、荷載要求等，選擇適用的技術方案。其次，根據公路臨建項目的功能需求，進行詳細的結構設計，包括構件布置、荷載計算、強度驗算等，結構設計要滿足工程建設的安全性、穩定性和耐久性要求，其中要充分考慮公路臨建項目的特殊要求，如防震、防腐等。再次，在技術選型和結構設計基礎上，進行裝配式輕鋼結構的具體工藝設計，包括構件連接方式、拼裝順序、施工方法等，且工藝設計要充分考慮施工效率、質量控制和安全性，并充分利用預制和現場快速組裝等優勢，提高施工效果和節約施工時間。最后，編制詳細的施工方案，包括施工流程、人力資源、材料采購、設備使用等，并充分考慮公路臨建項目的施工條件和環境要求，以確保裝配式輕鋼結構在公路臨建項目中的應用效果和質量。

3.2 加強制造和加工管理

首先，對于裝配式輕鋼結構而言，可建立嚴格的質量管理體系，制定相關的質量標準和檢驗流程，確保裝配式輕鋼結構的制造和加工符合要求，包括原材料的采購和檢驗、加工工藝的控制、成品的質量檢查等，通過嚴密的質量控制，確保裝配式輕鋼結構的質量穩定和可靠。其次，采用先進的加工設備和技術，確保裝配式輕鋼結構的精確加工，包括激光切割、自動焊接、精密沖壓等，以提高裝配式輕鋼結構的準確性和一致性，減少施工誤差，提高構件的質量和拼裝效果[4]。再次，不斷優化制造和加工的管理流程，提高生產效率和質量控制，包括優化物料供應鏈、提升生產計劃與調度的準確性、提高協同配合等，降低裝配式輕鋼結構生產過程中的時間和資源浪費。最后，為了提高項目工程的安全性，還應持續加強員工的培訓和技能提升，定期進行意識、技能培訓和評估，提高員工在裝配式輕鋼結構制造和加工過程中的工作能力和質量意識。

3.3 加強檢測和組裝管理

為了提高裝配式結構的精度與準度，首先，公路臨建項目需建立完善的質量檢測體系，對裝配式輕鋼結構的構件和組裝過程進行檢測，包括材料的抽樣檢驗、焊縫的無損檢測、構件尺寸的測量等，確保裝配式輕鋼結構的質量符合標準和要求。其次，制定詳細的施工圖紙和說明書，明確裝配式輕鋼結構的組裝和連接方式，并確保施工人員嚴格按照圖紙和說明書進行準確組裝，避免誤差和質量問題。再次，選擇合適的組裝工具和設備，提高組裝效率和質量，包括吊裝設備、定位工具、焊接設備等，并確保工具和設備的選擇與施工要求相匹配，能夠滿足裝配式輕鋼結構的組裝需求。最后，還應進行質量驗收，根據相關標準和要求，對結構的連接、尺寸、強度進行檢查和驗收，以確保裝配式輕鋼結構的組裝質量符合要求。

3.4 定期進行維護檢修

為了實現公路臨建項目的可持續發展，應制訂裝配式輕鋼結構的維護計劃，明確維護的周期和內容，并根據結構的使用情況和設計要求，合理安排維護工作，確保結構的安全和性能穩定。首先，定期對裝配式輕鋼結構進行檢查，包括檢查構件的連接情況、表面的腐蝕和破損等，及時發現問題，并根據檢查結果，采取相應的維護措施，包括腐蝕防護、補漆、緊固件更換、保養潤滑等，保持裝配式輕鋼結構的功能完整性和安全性。其次，對裝配式輕鋼結構的運動部件、連接部件進行定期潤滑，確保結構的正常運轉和耐久性，可根據不同的構件和使用環境，選擇適當的潤滑劑和潤滑方法。再次，建立維護檔案，記錄維護的情況和時間，并建立相應的管理機制，確保維護工作的跟進和執行，通過檔案和管理，追蹤結構的維護歷史，及時響應和處理維護問題。最后，定期對裝配式輕鋼結構進行評估，包括結構的安全性、性能和使用壽命等，并以評估判斷結構的狀態和潛在問題，為后續的維護工作提供依據，確保裝配式輕鋼結構的長期穩定和安全運行。

3.5 充分利用BIM技術

BIM(BuildingInformationModeling，建筑信息模型)技術是一種數字化的建筑設計、施工和管理方法，主要通過將建筑物的物理、功能和構造信息以幾何模型的形式整合在一起，使建筑設計人員、工程師、施工人員和維護人員能夠在一個共享的協作平臺上合作，該模型包含建筑物的幾何形狀、材料屬性、空間關系以及構件之間的邏輯關系等詳細信息[5]。對于裝配式項目工程而言，可充分利用BIM技術的獨特優勢，建立裝配式輕鋼結構的三維模型，包括結構構件、連接件、管道、設備等，通過BIM模型，直觀地呈現結構的形狀、尺寸和布局，方便設計人員和施工人員進行協作與溝通。同時，將裝配式輕鋼結構的相關材料信息、規格參數和性能參數等建立數字化材料庫，并在BIM模型中引用材料數據庫，以便獲取實時的材料信息，從而保證設計和施工過程中的材料一致性和準確性。另外，利用BIM平臺，實現多方參與者之間的協同設計，便于設計人員、結構工程師、施工團隊等在同一BIM模型上進行設計修改、沖突檢測、設計協調等工作，提高設計效率和準確度。此外，還應積極利用BIM模型，進行施工過程的可視化模擬，通過模擬施工過程，及時發現施工沖突、優化施工工藝、提前解決潛在問題，減少施工中的錯誤和延誤，并將結構的運行數據、維修歷史、維護計劃等整合在BIM模型中，實現對結構的全生命周期管理，方便后期的維護和管理工作。除此之外，可在BIM模型中整合施工計劃和進度管理，實現數字化施工管理，施工團隊可根據BIM模型進行施工進度計劃制訂、資源調配和施工監控，提高施工效率。

4 結語

綜上所述，裝配式輕鋼結構在公路臨建項目中具有廣闊的前景和潛力，其模塊化、工廠化生產和快速安裝等特點，可有效提高工程的施工效率和質量，且具有較低的環境污染和資源消耗，可實現公路臨建項目的可持續發展。然而，裝配式輕鋼結構的具體實踐應用仍面臨一些挑戰。因此，為了進一步推動裝配式輕鋼結構在公路臨建中的應用，還需做好技術選型和工藝設計，不斷加強技術研發和人才培養，持續完善供應鏈管理和質量控制體系，定期進行運營檢修和維護管理，并充分利用BIM技術在裝配式建筑工程中的獨特優勢，促進裝配式輕鋼結構在公路臨建領域實現長遠發展，為公路建設帶來更高效、環保和可持續的解決方案。