橋涵結(jié)構(gòu)物水泥混凝土質(zhì)量控制的管控一體化技術(shù)

蒲 政，潘 芳

（1.江蘇省交通運(yùn)輸廳公路局，江蘇 南京 210004；2.江蘇東交工程設(shè)計(jì)顧問有限公司，江蘇 南京 210002）

橋涵結(jié)構(gòu)物水泥混凝土質(zhì)量控制的管控一體化技術(shù)

蒲 政1，潘 芳2

（1.江蘇省交通運(yùn)輸廳公路局，江蘇 南京 210004；2.江蘇東交工程設(shè)計(jì)顧問有限公司，江蘇 南京 210002）

介紹了管控一體化技術(shù)的發(fā)展緣由及其原理以及管控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究過程，詳細(xì)闡述了管控一體化技術(shù)在工程實(shí)例中的應(yīng)用情況，著重分析了管控一體化技術(shù)的應(yīng)用效果。

管控一體化技術(shù)；橋涵結(jié)構(gòu)物；施工管理

通過對大量的現(xiàn)役橋涵結(jié)構(gòu)物進(jìn)行調(diào)查和檢測，發(fā)現(xiàn)由于水泥混凝土質(zhì)量波動大、缺乏有效的質(zhì)量監(jiān)控手段造成相當(dāng)一部分橋涵結(jié)構(gòu)物存在著質(zhì)量隱患?；炷潦┕み^程中，受到眾多因素的影響，配合比不能被嚴(yán)格執(zhí)行，不能及時(shí)掌握拌和設(shè)備計(jì)量誤差，隨意改動拌和設(shè)備控制數(shù)據(jù)等，導(dǎo)致水泥混凝土構(gòu)件易出現(xiàn)早期開裂，耐久性降低，服役壽命縮短，從而影響橋梁的安全運(yùn)營，存在較大的安全隱患。

為了嚴(yán)格控制橋涵結(jié)構(gòu)物的施工質(zhì)量，本文將針對影響橋涵結(jié)構(gòu)物施工過程中的關(guān)鍵工序，開展全面的、系統(tǒng)的施工質(zhì)量管控技術(shù)研究［1-4］，旨在能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控影響橋涵結(jié)構(gòu)物施工質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)、施工工藝，進(jìn)一步提高工程質(zhì)量監(jiān)管水平、施工效率，確保實(shí)體工程質(zhì)量，延長使用壽命［5-6］。

1 管控一體化技術(shù)

橋涵結(jié)構(gòu)物施工質(zhì)量管控技術(shù)，充分利用基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的傳感技術(shù)和基于2G和3G的傳輸技術(shù)［6-7］，通過改造或利用現(xiàn)有的各類設(shè)備，對水泥混凝土的拌和生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及壓力試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并利用網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，及時(shí)上報(bào)到服務(wù)器［8-9］。系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動分析對比，如若超出容許的偏差范圍，則會提供預(yù)警機(jī)制，以短信的方式將出現(xiàn)的問題以及具體的糾偏方案發(fā)送至相應(yīng)級別的管理人員。如圖1所示。

圖1　 管控一體化技術(shù)原理圖

2 管控一體化技術(shù)的開發(fā)研究

2.1 管控一體化技術(shù)的開發(fā)

確定橋涵結(jié)構(gòu)物關(guān)鍵施工質(zhì)量管控技術(shù)參數(shù)后，對施工現(xiàn)場的拌和樓、試驗(yàn)室等生產(chǎn)、檢測設(shè)備的信息化水平進(jìn)行調(diào)研、分析，開發(fā)橋涵結(jié)構(gòu)物施工質(zhì)量管控系統(tǒng)軟件。并最終在依托項(xiàng)目施工現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決存在的問題，完善系統(tǒng)軟件使用功能與效果。如圖2所示。

圖2　 管控一體化技術(shù)的開發(fā)

2.2 管控一體化的評判技術(shù)研究

橋涵結(jié)構(gòu)物關(guān)鍵施工質(zhì)量參數(shù)智能化管控技術(shù)利用拌和樓生產(chǎn)設(shè)備、試驗(yàn)機(jī)檢測設(shè)備實(shí)時(shí)采集各材料用量、生產(chǎn)配合比、拌和時(shí)間以及混凝土強(qiáng)度等參數(shù)，系統(tǒng)自動將采集到的信息數(shù)據(jù)與評價(jià)體系中的理論值進(jìn)行對比分析。若超出容許偏差的范圍，則自動根據(jù)誤差程度設(shè)定初、中、高級預(yù)警，建立解決方案數(shù)據(jù)庫，并以實(shí)時(shí)短信預(yù)警的方式通知相應(yīng)管理人員，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。如圖3所示。

圖3　 管控一體化的評判技術(shù)研究

2.3 管控系統(tǒng)的建立與功能

為了使橋涵結(jié)構(gòu)物關(guān)鍵施工質(zhì)量參數(shù)智能化管控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加完整，進(jìn)一步完善管控系統(tǒng)的功能，將影響橋涵結(jié)構(gòu)物使用壽命的管控技術(shù)參數(shù)、管控評判分析技術(shù)融入其中，充分利用傳感技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，搭建全面的橋涵結(jié)構(gòu)物關(guān)鍵施工質(zhì)量參數(shù)智能化管控系統(tǒng)，并且平臺的操作應(yīng)簡單化、人性化、高效化。管控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要功能如圖5所示。

圖4　 管控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖5　 管控系統(tǒng)功能圖

3 管控一體化技術(shù)在工程中的應(yīng)用

為了檢驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用效果，在345國道南通東繞城公路橋梁1標(biāo)拌和站進(jìn)行了水泥混凝土拌和樓的安裝、調(diào)試和應(yīng)用，并進(jìn)行了跟蹤分析。系統(tǒng)硬件設(shè)備如圖6所示。

圖6　 系統(tǒng)硬件設(shè)備

3.1 拌和時(shí)間監(jiān)控

根據(jù)拌和時(shí)間監(jiān)控走勢圖可知，攪拌時(shí)間在管控系統(tǒng)安裝初期波動很大（波動范圍30～120 s），混凝土的拌和時(shí)間設(shè)置存在較大的隨意性。技術(shù)人員根據(jù)監(jiān)控情況編制了階段性分析報(bào)告，并提出了混凝土最短攪拌時(shí)間的建議值。經(jīng)過整改后拌和時(shí)間的控制有了很大改善，相對集中在45～50 s左右。由此可見對拌和時(shí)間的管控對于混凝土生產(chǎn)質(zhì)量的波動起到了較好的穩(wěn)定作用。

3.2 預(yù)警統(tǒng)計(jì)分析

安裝初期水泥混凝土管控系統(tǒng)預(yù)警統(tǒng)計(jì)如表1所示。

從表1可看出，在管控系統(tǒng)安裝初期，預(yù)警頻率偏高，其中減水劑預(yù)警次數(shù)所占比例最大，初級和高級預(yù)警次數(shù)均已達(dá)到3 000多次，且大部分為正偏差預(yù)警，技術(shù)小組針對此現(xiàn)象改進(jìn)了減水劑稱量裝置，加裝了緩沖閥以減少減水劑添加過程中的沖擊量，有效降低減水劑正偏差預(yù)警現(xiàn)象。

技術(shù)小組利用管控系統(tǒng)跟蹤了后期的改進(jìn)效果，該拌和站的各項(xiàng)預(yù)警次數(shù)有了明顯的下降，全線高級預(yù)警率控制在3%以內(nèi)，初級和中級預(yù)警率下降到27%以內(nèi)，質(zhì)量波動趨于平穩(wěn)，如表2所示。

表1　 拌和站調(diào)整前預(yù)警次數(shù)統(tǒng)計(jì)（初期）

表2　 拌和站調(diào)整后預(yù)警次數(shù)統(tǒng)計(jì)（后期）

3.3 混凝土強(qiáng)度

345國道南通東繞城工程強(qiáng)度波動圖如圖7所示。

圖7　 混凝土質(zhì)量波動圖

由圖7可看出，345國道南通東繞城工程中設(shè)計(jì)強(qiáng)度C30和C50的混凝土各出現(xiàn)一次不合格的試件，其余絕大部分的強(qiáng)度試驗(yàn)合格率都達(dá)到了100%，不同等級混凝土強(qiáng)度控制較好，且各等級混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值都分布在中心線附近，處于上下控制線以內(nèi)，質(zhì)量波動處于可控范圍內(nèi)。

查詢試驗(yàn)記錄可知，設(shè)計(jì)強(qiáng)度C30的混凝土試件實(shí)測強(qiáng)度代表值為23.8 MPa，制件日期為2014-08-11，通過查詢當(dāng)天的預(yù)警情況，發(fā)現(xiàn)當(dāng)日外加劑出現(xiàn)連續(xù)多次的超標(biāo)預(yù)警（正偏差），其中兩次為高級預(yù)警。因此，初步分析C30試件強(qiáng)度不合格的原因?yàn)橥饧觿┏瑯?biāo)導(dǎo)致水泥摻量減少引起的。

4 結(jié)語

管控一體化技術(shù)的應(yīng)用，有助于實(shí)時(shí)監(jiān)控橋涵結(jié)構(gòu)物施工過程中的重要工序。當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量缺陷時(shí)，能識別出是由于原材料、混凝土配合比、拌和工藝還是現(xiàn)場施工等哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題，及時(shí)有效地查找問題原因，實(shí)時(shí)提出解決方案，確保工程質(zhì)量，延長使用壽命。管控一體化技術(shù)在橋涵結(jié)構(gòu)物工程中的應(yīng)用都有著重要意義。

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Management and Control Integran Technology of Qualify Control of Cement Concrete for Bridge Structure

Pu Zheng1, Pan Fang2
（1. Highway Bureau of Jiangsu Communications Department, Nanjing 210004, China; 2. Jiangsu Dongjiao Engineering Design Consulting Co., Ltd., Nanjing 210002, China）

This article described the causes for the development of management and control integration technology , the principles of the management and control integration technology and the design of process control systems. It elaborated application of control and management integration technology in engineering examples. And application effect of management and control integration technologies was emphatically analyzed.

management and control integration technology; bridge structure; construction management

TP273.5

A

1672-9889（2016）04-0087-03

蒲政（1975-），男，四川渠縣人，高級工程師，主要從事公路建設(shè)管理工作。

2015-09-17）