全自動梁板預制生產(chǎn)線技術研究

張孝虹

摘 要：梁板預制傳統(tǒng)工藝需要較多勞務人員，且現(xiàn)場施工環(huán)境較差，不便于現(xiàn)場質(zhì)量安全管理，另外目前人力成本增加，勞務工人老齡化加重，工業(yè)化建造是公路工程未來發(fā)展的大方向。梁板預制能否參照工廠化流水線生產(chǎn)，實現(xiàn)全自動流水線預制值得深入研究。工業(yè)化建造可以節(jié)約場站用地，改善現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，保證施工質(zhì)量，減少安全隱患，培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)工人，加快產(chǎn)業(yè)升級。

關鍵詞：工業(yè)化建造;全自動;生產(chǎn)線;梁板預制

0 引言

近年來，隨著人工成本的急劇上升，國人環(huán)境意識的提高，橋梁工業(yè)化已成為時代發(fā)展的趨勢，交通運輸部十三五規(guī)劃中也明確提出加快橋梁工業(yè)化的發(fā)展。建設全自動梁板預制生產(chǎn)線實現(xiàn)梁板預制是公路行業(yè)工業(yè)化建造發(fā)展的必然趨勢，主要表現(xiàn)在：

（1）符合國家產(chǎn)業(yè)升級政策和發(fā)展規(guī)劃要求;

（2）傳統(tǒng)的梁板預制需要大量的場地、模板，作業(yè)環(huán)境較差，不便于現(xiàn)場管理;全自動梁板預制生產(chǎn)線可實現(xiàn)構件工業(yè)化生產(chǎn)，循環(huán)利用，可有效地降低資源，是我國發(fā)展低碳經(jīng)濟的必然要求;

（3）能夠應對人力資源緊缺及成本持續(xù)提高的難題。目前建筑工人逐步減少，人工成本大幅增加，農(nóng)民工轉變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)工人，是必然趨勢。工業(yè)化橋梁建造適應了這一需求;

（4）保障梁板預制質(zhì)量。通過全自動梁板預制生產(chǎn)線進行梁板預制，可以保障成品的尺寸、外觀及實體質(zhì)量;

（5）能夠保障工程工期。全自動梁板預制生產(chǎn)線可以實現(xiàn)梁板流水施工，梁板預制為場內(nèi)加工，不受天氣、環(huán)境等外圍因素影響，每天產(chǎn)量穩(wěn)定，有利于工程進度管理。

當前，我國橋梁梁板預制總體仍然處于傳統(tǒng)工藝階段，梁板預制全自動生產(chǎn)線技術更是處于萌芽階段。因此，開展全自動梁板預制生產(chǎn)線技術研究具有十分重要的意義。

1 全自動梁板預制生產(chǎn)線概況

全自動梁板預制生產(chǎn)線主要包括混凝土運輸及布料系統(tǒng)，生產(chǎn)線系統(tǒng)，數(shù)控蒸汽養(yǎng)生及智能張拉壓漿系統(tǒng)，噴淋養(yǎng)生及存梁。

混凝土運輸及布料系統(tǒng)：混凝土采用魚雷罐+自動布料機實現(xiàn)混凝土自動運輸及布料，魚雷罐直接在拌合樓出料口裝載混凝體，通過運輸軌道，直接運輸至布料機上方，布料機縱、橫向軌道進行分層布料。

梁板預制生產(chǎn)線：梁板預制生產(chǎn)線采用固定側模+移動底座系統(tǒng)，相比較于傳統(tǒng)工藝主要區(qū)別在于“模板不動，底座移動”，每條生產(chǎn)線配置一套模板、四個底座，分為鋼筋安裝臺座、混凝土澆筑臺座、蒸汽養(yǎng)生臺座、張拉壓漿臺座，張拉壓漿完成后經(jīng)橫移軌道運輸區(qū)噴淋養(yǎng)生區(qū)及存梁區(qū)，最后臺車通過循環(huán)軌道回到鋼筋安裝臺座區(qū)域，以此進行循環(huán)流水作業(yè)。

數(shù)控蒸汽養(yǎng)生系統(tǒng)：蒸汽養(yǎng)生系統(tǒng)采用天然氣或生物質(zhì)鍋爐，通過蒸汽管道運輸至蒸汽養(yǎng)生臺座，臺座上方設置活動的蒸汽養(yǎng)生棚，棚內(nèi)設置溫度濕度傳感器實時監(jiān)測棚內(nèi)溫度、濕度相關數(shù)值。

智能張拉壓漿系統(tǒng)：采用數(shù)顯設備顯示張拉力及伸長量，通過預設程序，實現(xiàn)全自動張拉，張拉完成后及時采用全自動智能大循環(huán)壓漿系統(tǒng)進行壓漿。

噴淋養(yǎng)生及存梁：當梁板張拉壓漿完成后，運輸至梁板橫移區(qū)，進行噴淋養(yǎng)生，確保梁板養(yǎng)生期，養(yǎng)生完成后移至存放區(qū)。

2 各系統(tǒng)關鍵技術參數(shù)

混凝土運輸及布料系統(tǒng)：魚雷罐采用2～3方容量，裝料約80%，運輸速度小于3 m/s，魚雷罐內(nèi)設置電機，確?；炷吝\輸過程中拌合，避免離析。魚雷罐與布料機的高差控制在10 cm～30 cm左右，太低存在安全隱患，太高造成混凝土離析，且增加軌道成本提高。布料機的寬度控制在25 m以內(nèi)，按照每臺布料約布設3道生產(chǎn)線，布料機距離模板頂距離同魚雷罐距離布料機高度，控制在10 cm～30 cm內(nèi)。

生產(chǎn)線基礎：梁板預制生產(chǎn)線的關鍵技術指標是確?；A零沉降，在軌道鋪設之前要進行地基承載力檢測，計算基礎結構，原則上采用PHC管樁+條形混凝土基礎或鋼筋混凝土擴大基礎。軌道平整度須嚴格控制在3 mm以內(nèi)，否則影響梁板實體質(zhì)量。采用高精度激光水準儀進行聯(lián)測，同時在梁板預制過程中確保每月復測一次。

生產(chǎn)線臺車及模板：圍繞側模固定、底?；瑒永砟睿荚O梁板預制生產(chǎn)線，底模移動臺座采用箱式結構，采用電動馬達驅動，模板采用液壓開合技術，模板外側布設附著式振動器，采用梅花形布置，設置縱向及橫向振動器，每平米應設置不少于3個振搗器。

蒸汽養(yǎng)生：蒸汽養(yǎng)生最高溫度控制在70℃以內(nèi)，升溫及降溫速度控制在10℃/h，根據(jù)天氣情況，蒸汽養(yǎng)生時間在6 h～10 h之間。

3 自動控制系統(tǒng)技術

全自動梁板預制生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)通過建立控制平臺，將混凝土拌合、運輸、布料、振動、養(yǎng)生及張拉壓漿等各系統(tǒng)進行整合，實現(xiàn)自動控制。通過提取拌合站控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，進行魚雷罐運輸控制，魚雷罐體設置傳感器分別與布料機、拌合樓對接，通過智控平臺，結合魚雷罐運距，調(diào)試魚雷罐運輸速度。布料機控制系統(tǒng)根據(jù)魚雷罐混凝土方量，設置每層布料厚度，根據(jù)魚雷罐運輸間隔控制布料機行走時間。結合首件施工總結，確定布料機布料次數(shù)及混凝土高度，依據(jù)混凝土高速自動打開附著式振搗器，保障混凝土施工質(zhì)量。

在梁板達到拆模強度后，移動臺座至蒸汽養(yǎng)生臺座。蒸汽養(yǎng)生主要通過棚內(nèi)溫度、濕度傳感器自動控制升溫、蒸養(yǎng)及降溫流程，最后進行智能張拉壓漿，實現(xiàn)梁板全自動預制技術。其核心是建設中心控制平臺，整合不同廠家子系統(tǒng)，通過加設傳感器，建立梁板預制生產(chǎn)線全自動控制系統(tǒng)。

4 功效分析及經(jīng)濟性分析

進度穩(wěn)定：全自動梁板預制生產(chǎn)線經(jīng)鋼筋安裝（約1 h）、混凝土澆筑（約2 h）、等待拆模（約8 h）、蒸汽養(yǎng)生（約8 h）、張拉壓漿（約3 h）、橫移存放，可以保障條生產(chǎn)線每天預制一片梁板，產(chǎn)能較為穩(wěn)定，每月產(chǎn)能在26～30片。常規(guī)工藝采用露天預制，受天氣影響較大，在江南雨水季節(jié)，嚴重影響梁板預制生產(chǎn)，不利于項目進度管理。

減少占地：目前土地資源越來越稀缺，征地及復墾費用較高，且選址困難，全自動梁板預制生產(chǎn)線每條生產(chǎn)線只需要4個底座，實現(xiàn)每月生產(chǎn)28片產(chǎn)能，常規(guī)項目達到同等功效需要10個以上臺座，預制區(qū)占地約增加一倍。

節(jié)約人工：通過自動化控制，大大減少模人工，真正實現(xiàn)農(nóng)民工向產(chǎn)業(yè)工人升級，傳統(tǒng)預制廠模預計需要30人，而全自動梁板預制生產(chǎn)線只需要2～3人，節(jié)約90%。

品質(zhì)提升：傳統(tǒng)預制廠梁板預制采用人工安裝模板、振搗，受工人個人技術、責任心及情緒化影響較大，全自動梁板預制生產(chǎn)線可以避免此類問題，實現(xiàn)標準化、精細化預制，由于實現(xiàn)固定工位施工，避免現(xiàn)場環(huán)境臟亂差。

一次性投入較高：全自動梁板預制生產(chǎn)線投入主要包括基礎處理、生產(chǎn)線模板、布料機與魚雷罐、蒸汽養(yǎng)生。場地處理及模板每條生產(chǎn)線費用約200萬，考慮布料機、魚雷罐等費用，以一個總量2 000片預制廠為例，全自動流水線技術約需要1 500萬設備及場地費用，而常規(guī)預制廠大約需要700萬，一次性投入較高。

5 結語

經(jīng)分析，自動化流水式生產(chǎn)工藝在進度管理、減少占地、節(jié)約人工、品質(zhì)提升等方面有著顯著優(yōu)勢，符合國務院印發(fā)《中國制造2025》規(guī)劃，對促進產(chǎn)業(yè)升級，培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)工人有著重要意義，也是工程行業(yè)現(xiàn)實“中國制造”轉向“中國智造”升級的重要研究方向。其一次性投入費用較高，但在標準化設計的大環(huán)境下，可以周轉攤銷，通過3個項目的輪轉可以攤銷其場地建設費用，長遠來看可以節(jié)約工程造價。專業(yè)化預制廠可以推進實現(xiàn)行業(yè)的工廠化、標準化、裝配化施工，目前相關技術已經(jīng)成熟，可以推廣應用。

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