快速橋梁施工（ABC）是否是正確的路線？
美國交通部門正在越來越多地使用快速橋梁施工工法。這種非傳統橋梁施工方法使用頻率的增加與兩個因素緊密相關。一是全美的交通量逐漸增加；二是全美62萬座橋梁中大約三分之一需要進行重大維修或更換。根據美國公路和運輸建築商協會（ARTBA）的統計數據，在這62萬座橋梁中，43,500多座橋梁狀況很差，被認為存在結構缺陷。
對於正在尋求橋梁基礎設施問題解決辦法的各城鄉機構來說，快速橋梁施工可能是一條出路。近年來，快速施工建設取得了很大進步，許多構件可以提前在場外制造、組裝，再運輸到工地安裝，大大減少了道路封閉時間，越來越多的城市和農村從中受益。
不同地點、不同專案的成功實施證明，快速施工在降低對社區居民的幹擾，以及對使用者、經濟和社會的影響方面大有裨益。快速施工可以只封閉部份道路，且能將封閉時間控制在幾個雙休日或非高峰時段，而不必像傳統施工流程那樣將道路封閉數月甚至數年之久。
透過美國田納西州ABC技術在鄉村和城市環境中的成功案例發現，在鄉村或城市環境中探索快速施工方法時需要考慮的關鍵因素有:交通模式；道路關閉可能對司機、貨運、應急服務的影響；施工現場的條件；環境影響；標準化施工、制定維修計劃或更換計劃的能力。
年久失修的鄉村橋梁改造模式
在過去的20年中，越來越多的組織已經從使用設計-投標-建造交付方法（DBB），轉向可選交付專案方法(APD)。APD建立在效率、權衡和協作的基礎上，以節約時間和經濟成本的方式交付專案。這具有行業顛覆性，目前美國有超過40%的施工專案中正在實施APD方法。田納西州交通運輸部(TDOT)在眾多專案中都采用了ABC和APD。以下是鄉村環境中使用ABC技術進行橋梁改造的兩個專案例項。
羅拔臣縣49號公路橋
羅拔臣縣49號公路上的米勒溪橋（Millers Creek Bridge）和卡勒布斯溪橋（Calebs Creek Bridge），這兩座橋所承載的州際公路是庫博鎮的交通要道，當地居民透過這條道路可以去往庫珀鎮小學、庫珀鎮中學和庫珀鎮警察局。這兩座橋梁最初建於1929年，1964年進行過一次修復，橋梁服役近百年，急需進行修復和改造，以適應當下的交通需求。
近期的橋梁改造中就使用了ABC技術，兩座橋均從兩跨結構改造為了單跨結構。結構更換期間，道路封閉只占用周末時間，且每個周末只封閉一天。交通中斷時間限制在56小時內，大大降低了對學生去往學校的交通幹擾，也最大限度地減少了警局出警的延遲響應時間。
盧瑟福縣16號國道橋
另外一個成功的案例是盧瑟福縣16號國道大橋替換專案。16號國道大橋橫跨凱利溪（Kelly Creek），是一座兩跨橋梁，最初建於1940年，1957年進行過一次改造修復。這條主幹道貫穿伊格爾維爾鎮（Eagleville），將小鎮與田納西中部地區連線起來。
傳統的長期、分階段施工方法，會對當地社區流動性產生重大影響。然而使用ABC技術和預制混凝土橋梁元件，這座逐漸老化的兩跨橋梁僅占用了星期天56個小時的時間便完成了更換，同樣也是由原來的兩跨結構改造成了單跨結構。除了最大限度地減少施工對社區的影響外，雙跨橋梁轉換為單跨，對凱利溪的整體水力效能也有所改善。
密集狹小空間中城市橋梁快速施工策略
田納西州首府納士維市中心的I-40公路由東西兩幅道路組成，公路上的8座橋梁建於20世紀60年代末。惡化跡象較為嚴重，需要不間斷地進行維護，才能保證大橋的安全使用，因此對橋梁進行改造和更換迫在眉睫。為了盡量減少對納士維中心商業區和娛樂區的影響，田納西州交通運輸部決定使用ABC技術更換橋梁，如此，僅需將大橋全面封閉13個雙休日，即可完成更換。然而使用傳統的橋梁更換方法，則需要關閉部份車道長達三年之久。
為了滿足緊張的工期進度，大橋的更換還采用了更多創新性工程技術。其中4座使用了鋼結構上部結構單元。田納西州交通部將I-40道路中間的公共事業用地用作了「橋梁農場」，對結構單元進行現場制造，在星期天交通封閉期間，將結構單元運輸到施工場地進行安裝。
城市環境中橋梁更換專案面臨諸多挑戰，包括專案現場擁堵，8座橋梁在I-40公路上的分布比較密集，與州際公路兩側平行的臨街道路也限制了可用施工空間；現有結構幾何構型復雜，道路平縱線形、寬度逐漸變窄、出口匝道等都給施工和節段制造帶來了挑戰；橋梁的現有橫坡不符合現行標準，導致I-40州際公路納士維段排水不暢；CSXT鐵路軌域是納士維市連線西邊其他地區交通樞紐的唯一通道，但其直達路線開放時段極其有限；道路封閉可能影響市中心、社區、高校的日常活動及專業體育賽事的進行。
盡管面臨這些挑戰，8座橋梁的快速修復專案僅在13個雙休日封閉了10條道路，便完成了大橋更換修復，使得該專案成為又一個ABC技術的成功套用案例，證明了快速橋梁建設在城市地區的效果。
快速施工的利與弊
當然，任何事情都有利有弊，ABC方法的使用仍然值得權衡。ABC方法雖然縮短了專案總工期，最大限度地減少了對社區的幹擾、對公共交通和應急服務的影響。然而，ABC技術的施工專業性較高，在最初的設計和施工方面增加了初始專案成本。業界仍在對透過這項新工法建造結構，進行長期效能評估。
如前所述，各道路橋梁機構透過以下幾點可以確定ABC方法是否適用於橋梁的維修與更換，無論該橋是位於鄉村地區，還是在大都市，都需要充分考慮ABC技術的適用條件。
在專案初期要考慮交通模式。因為無論維修或更換專案的規模大小，專案附近的道路都需要關閉一段時間，具體如何關閉要根據高峰的交通情況制定計劃和車道分配，關鍵是最大限度降低對普通道路使用者的影響。在同一地點多個專案同時施工的情況下，須考慮采用繞行方案，避免所有交通要道同時關閉。另外還要充分考慮工期，規劃施工進度。
盡量降低對司機的影響。使用ABC技術的一個主要優點是將施工風險最小化的同時，提高附近區域的安全性。橋梁和道路關閉會對社會中的日常使用者產生直接影響。繞行所需的時間以及交通擁堵情況也是制定繞行計劃需要考慮的重要因素。繞行會對應急路線、商業通道、進出學校產生哪些影響？當地環境如何？所有問題都要納入考慮範圍。
考慮現場條件。為了節省時間，避免麻煩，某些橋梁單元可以先由承包商在場外預制，在雙休日封路期間運輸到現場，再進行拼接安裝。橋梁的幾何構型和整體狀態等條件都會影響ABC技術的可行性。
保持嘈雜施工現場的良好環境。透過適當的規劃，橋梁專案中的多個元件，比如橋梁的子結構單元，通常可以重復使用。對專案現場施工時間的限制，可以大大降低碳排放和噪音汙染等環境影響。
制定標準化計劃。一段道路上有多座橋梁需要更換時，承包商需要為每個結構制定不同的專屬橋梁拆除計劃，但橋梁的維修細節可以標準化，以便承包商制造相同的替換構件。這有助於降低工程成本，使橋梁安裝嚴絲合縫。
將所有這些因素納入考慮範圍，就可以確定ABC的優勢是否超過了工程的諸多顧慮之處，比如建築成本的增加。另外一個確定ABC是否適合某個專案的方法，是使用聯邦公路管理局(FHWA)提供的ABC決策工具，對ABC技術和傳統建築技術的優勢進行對比。無論使用哪種方法，ABC技術采用創新方法最佳化了傳統的施工流程，正在迅速改變橋梁修復和建設的傳統規則，尤其是在全美橋梁不斷老化的情況下。
本文刊載 / 【橋隧產業】雜誌 2023年 11月刊 總第54期
作者 / 格雷沙姆·史密斯
作者單位 / 美國田納西州交通運輸部
資料來源 / 【道路與橋梁】雜誌
