智慧梁場(chǎng)施工技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐
——以泉南高速公路桂柳改擴(kuò)建項(xiàng)目為例

謝波，石琦

（中交路橋華南工程有限公司，廣東 中山 528400）

1 引言

山嶺地區(qū)高速公路與鐵路建設(shè)過(guò)程中，橋梁占比大，而工程施工中預(yù)制梁的施工速度、質(zhì)量和成本是施工控制中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。臨時(shí)預(yù)制梁場(chǎng)的成本投入高，生產(chǎn)效率低，建筑垃圾多，無(wú)法滿足當(dāng)前工程建設(shè)智能化與綠色環(huán)境的發(fā)展需要[1-2]。以信息化和流水線式作業(yè)模式為主的智慧梁場(chǎng)模式能夠滿足裝配式、大噸位、大體積預(yù)制梁的生產(chǎn)需求，將傳統(tǒng)預(yù)制梁的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹腔刍a(chǎn)方式，符合工程建設(shè)向綠色與智能建設(shè)的發(fā)展方向[3-5]。

本文針對(duì)預(yù)制梁的高效高質(zhì)生產(chǎn)、占地少、成本低及環(huán)保等方面難題，以G72 泉州—南寧高速公路廣西桂林至柳州段改擴(kuò)建工程為背景，重點(diǎn)介紹預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁工廠化流水線主要施工流程及技術(shù)，分析了與傳統(tǒng)預(yù)制梁工法對(duì)比的優(yōu)勢(shì)。

2 工程背景

G72 泉州—南寧高速公路廣西桂林至柳州段改擴(kuò)建工程N(yùn)o.03 合同段采用雙向8 車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)。中交路橋建設(shè)有限公司承建樁號(hào)為K1172+913.949～K1193+200，路線全長(zhǎng)20.411 km，主要施工內(nèi)容包括路基、橋涵、隧道等，其中包括預(yù)制梁板2581 片。

項(xiàng)目共設(shè)置3 座預(yù)制場(chǎng)，其中3#梁場(chǎng)預(yù)制1 358 片，占地面積28 000 m2，場(chǎng)內(nèi)設(shè)制梁臺(tái)座36 個(gè)。預(yù)制場(chǎng)分為胎架綁區(qū)、制梁區(qū)和存梁區(qū)，場(chǎng)外周邊設(shè)置排水溝，引至集中處理點(diǎn)，外圍設(shè)置磚砌圍墻，實(shí)行封閉式管理。

根據(jù)梁場(chǎng)地設(shè)置在路基上的情況，3#智慧梁場(chǎng)共布設(shè)4 條自動(dòng)化生產(chǎn)線，相鄰生產(chǎn)線錯(cuò)位布置，使其可共同生產(chǎn)，各條生產(chǎn)線間距小，占地更窄，生產(chǎn)線之間采用自制移動(dòng)式步梯進(jìn)行行走。每條自動(dòng)化生產(chǎn)線配置3 個(gè)移動(dòng)底座和1 套智能化液壓式模板，可通過(guò)智能化控制實(shí)現(xiàn)預(yù)制梁流水線生產(chǎn)。桂柳改擴(kuò)建3#標(biāo)準(zhǔn)智慧梁場(chǎng)如圖1 所示。

圖1 桂柳改擴(kuò)建3#標(biāo)準(zhǔn)智慧梁場(chǎng)

3 智慧梁場(chǎng)信息管理平臺(tái)

在智慧化梁場(chǎng)先進(jìn)硬件及軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目部創(chuàng)新運(yùn)用“物聯(lián)網(wǎng)+數(shù)據(jù)分析”技術(shù)，打造了智慧梁場(chǎng)中央控制平臺(tái)。該平臺(tái)分混凝土振搗、蒸汽養(yǎng)護(hù)、智能張拉壓漿、智慧用電、智慧噴淋、視頻監(jiān)控6 大板塊，將整個(gè)梁片生產(chǎn)過(guò)程完成智慧檢測(cè)和數(shù)字化存檔，保證了梁片標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化的生產(chǎn)。

建設(shè)梁場(chǎng)施工統(tǒng)一管理平臺(tái)，對(duì)下轄項(xiàng)目梁場(chǎng)的施工體系、生產(chǎn)過(guò)程、質(zhì)量信息等進(jìn)行統(tǒng)一管理，促進(jìn)梁場(chǎng)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化，以及智慧梁場(chǎng)信息化建設(shè)成本。平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)梁場(chǎng)的生產(chǎn)計(jì)劃管理、梁場(chǎng)進(jìn)度管理、預(yù)制梁與臺(tái)座管理、張拉監(jiān)測(cè)、壓漿監(jiān)測(cè)、設(shè)備管理、物資與人員管理等。智慧梁場(chǎng)信息管理平臺(tái)可以提高工程質(zhì)量，加快工程進(jìn)度，減少工程投資。實(shí)現(xiàn)信息化提高管理水平、智慧化提高企業(yè)效益。生產(chǎn)流程的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用，可以減少能耗、降低成本、提升質(zhì)量。

4 智慧梁場(chǎng)控制系統(tǒng)

智慧梁場(chǎng)各系統(tǒng)組成與應(yīng)用如圖2 所示?？刂浦行氖钦麄€(gè)智慧梁廠的控制中樞，負(fù)責(zé)分配梁場(chǎng)作業(yè)施工，切換移動(dòng)臺(tái)車的控制模式，控制移動(dòng)臺(tái)座的流轉(zhuǎn)?？刂颇０逡绘I啟停作業(yè)，并且配合MES 系統(tǒng)判斷模板作業(yè)條件，做到模板自動(dòng)開合模，實(shí)現(xiàn)預(yù)制梁振搗單元控制、蒸汽養(yǎng)護(hù)室的開關(guān)及棚內(nèi)溫度的控制?？稍诳刂浦行慕邮諒埨瓑簼{數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)張拉壓漿過(guò)程數(shù)據(jù)管控，控制工人調(diào)度等。

圖2 智慧梁場(chǎng)各系統(tǒng)組成與應(yīng)用

移動(dòng)臺(tái)座及橫移臺(tái)車控制系統(tǒng)由底模模板和底模小車組成，由移動(dòng)臺(tái)座變頻行走控制系統(tǒng)控制移動(dòng)。移動(dòng)臺(tái)座自動(dòng)行走控制系統(tǒng)可同時(shí)操作多條線的臺(tái)座，實(shí)現(xiàn)速度可調(diào)、微動(dòng)調(diào)整，柔性啟動(dòng)和柔性停止，以及定位控制，自動(dòng)避撞。電源通過(guò)滑線接入，空間整潔便于管理和維護(hù)。

液壓模板控制系統(tǒng)采用智能控制器、位移傳感器、電動(dòng)執(zhí)行器，精確控制橫移的同步性，脫模時(shí)操作人員可直觀地看到脫模數(shù)字量?？蓪?shí)現(xiàn)指定脫模、一鍵脫模，以及實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)同時(shí)控制多套模板脫、合模。

智能振搗控制系統(tǒng)和養(yǎng)護(hù)控制系統(tǒng)如圖3 所示。附著式振搗控制系統(tǒng)主要用于混凝土澆筑過(guò)程中的密實(shí)度控制。在混凝土澆筑過(guò)程中具有振動(dòng)頻率、強(qiáng)度可調(diào)，振動(dòng)時(shí)間可調(diào)，振動(dòng)時(shí)序和先后順序可調(diào)，以及振動(dòng)過(guò)程記憶等功能，可通過(guò)智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)啟停工作。根據(jù)施工工藝，對(duì)每路振動(dòng)器的振動(dòng)數(shù)據(jù)及時(shí)間進(jìn)行記錄，以便后續(xù)工藝改善。養(yǎng)護(hù)室內(nèi)設(shè)置蒸汽發(fā)生器3 臺(tái)、梁溫度測(cè)試儀壓力表、液壓門，控制蒸汽發(fā)生器釋放蒸汽的溫度，實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)。

圖3 智能振搗和養(yǎng)護(hù)控制系統(tǒng)

5 傳統(tǒng)梁場(chǎng)與智慧梁場(chǎng)生產(chǎn)效率對(duì)比

表1 列出了傳統(tǒng)梁場(chǎng)與智慧梁場(chǎng)預(yù)制T 梁流水線施工工效對(duì)比數(shù)據(jù)。根據(jù)預(yù)制梁生產(chǎn)時(shí)間功效分析，預(yù)制1 片梁智慧梁場(chǎng)比傳統(tǒng)預(yù)制方法節(jié)省了約103 h。智慧梁場(chǎng)采用了蒸汽養(yǎng)護(hù)的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，蒸養(yǎng)26 h 預(yù)制梁可達(dá)到張拉強(qiáng)度，比之傳統(tǒng)噴淋養(yǎng)護(hù)方式節(jié)省了118 h，蒸養(yǎng)工藝的應(yīng)用縮短了梁片養(yǎng)護(hù)時(shí)間。智慧梁場(chǎng)的應(yīng)用既能保證施工作業(yè)安全，又能實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)量生產(chǎn)，大幅度提高生產(chǎn)效率。

表1 預(yù)制T梁流水線施工工效對(duì)比數(shù)據(jù)

由表1 可知，預(yù)制梁生產(chǎn)過(guò)程中養(yǎng)護(hù)時(shí)間占比極大，在自然條件下完成噴淋養(yǎng)護(hù)是傳統(tǒng)預(yù)制梁體的主要養(yǎng)護(hù)技術(shù)。該養(yǎng)護(hù)方法的周期通常為一周且需要用拼裝式移動(dòng)棚，蒸養(yǎng)效果欠佳且浪費(fèi)較多的熱量。如果制梁周期過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)給大規(guī)模預(yù)制T 梁施工造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。

兩種T 梁預(yù)制方法功效對(duì)比數(shù)據(jù)如表2 所示?？梢钥闯?，移動(dòng)式工廠化預(yù)制T 流水線施工比較高效，預(yù)制T 梁拆模后即可通過(guò)移動(dòng)臺(tái)座行走至固定蒸養(yǎng)棚內(nèi)進(jìn)行蒸養(yǎng)，快速提升強(qiáng)度，然后達(dá)到一定的強(qiáng)度即可進(jìn)行預(yù)張拉施工，在棚內(nèi)施工對(duì)環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，能夠快速實(shí)現(xiàn)預(yù)制區(qū)循環(huán)作業(yè)，移動(dòng)臺(tái)座吊至鋼筋綁扎區(qū)進(jìn)行下一片T 梁的鋼筋綁扎工序。

表2 綜合分析

智慧梁場(chǎng)的建設(shè)，從人員使用上來(lái)分析，智慧梁場(chǎng)生產(chǎn)一片梁所用人工為48 人，比普通梁場(chǎng)使用人工減少了6 人，節(jié)省了人工成本的投入。主要體現(xiàn)在模板拆除方面，液壓式模板拆模方式快捷方便，節(jié)省了人工的投入，增大了預(yù)制梁的生產(chǎn)效益。

6 結(jié)語(yǔ)

智慧梁場(chǎng)信息管理平臺(tái)在泉南高速中預(yù)制梁場(chǎng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了信息化提高管理水平、智慧化提高企業(yè)效益。生產(chǎn)流程的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用，減少了能耗、降低了成本、提升了質(zhì)量、優(yōu)化了資源配置，為企業(yè)加速邁向現(xiàn)代化、信息化、智慧化新時(shí)代提供了有力支撐。為此對(duì)該新工藝進(jìn)行分析和總結(jié)，可供以后類似工程項(xiàng)目借鑒。智慧梁場(chǎng)信息管理平臺(tái)為我國(guó)橋梁工程智能信息技術(shù)應(yīng)用提供了有效參考。