簡析高速公路工程智慧梁廠的規(guī)劃及應(yīng)用創(chuàng)新

肖遙

摘 要：在我國公路里程不斷增加的背景下，公路橋梁工程越來越多，占比越來越大，而在橋梁上部構(gòu)造中預制梁又占有很大的比例，各條在建高速公路上都設(shè)置有多個預制梁廠。而機械化，智能化取代人工生產(chǎn)是未來工程施工的大趨勢，現(xiàn)在的預制梁廠雖然逐漸普及了生產(chǎn)現(xiàn)場和管理模式的標準化，但是各道工序仍然以人工作業(yè)為主，不僅生產(chǎn)效率難以進一步提升，而且質(zhì)量、安全難以得到保障。基于此，本文結(jié)合工程實例，先分析了預制梁廠建設(shè)的趨勢，接著探討了智慧梁廠的規(guī)劃、建設(shè)及施工管理，并如何利用新設(shè)備、新工藝達到生產(chǎn)過程可視化，施工流程標準化，業(yè)務(wù)管理數(shù)字化，機械設(shè)備智能化，管理決策智慧化的目的，全面提升梁廠安全、質(zhì)量、效率，以之為今后類似工程施工建設(shè)管理提供新思路，取得良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：智慧梁廠;總體規(guī)劃;創(chuàng)新應(yīng)用

G4216線寧南至攀枝花段高速公路ZCB1-11合同段由四川鐵路建設(shè)有限公司承建，按照項目總體規(guī)劃，分設(shè)1#，2#兩個預制梁廠，其中2#梁廠施工任務(wù)為781片，包含有25 m、38 m、40 m三種長度的T梁。

1 智慧梁廠的規(guī)劃

梁廠的總體規(guī)劃應(yīng)考慮建設(shè)背景，項目定位，梁廠定位，梁廠規(guī)模等因素，大致可分為場地規(guī)劃、平面布置規(guī)劃、設(shè)備規(guī)劃三個方面。

1.1 場地規(guī)劃

（1）選址規(guī)劃。梁廠的選址，一般應(yīng)遵循少征地、少場平工程，交通運輸方便，運梁距離短等原則。影響梁廠選址的因素有線外征地拆遷、進場施工便道、沖溝排水，線內(nèi)交叉施工、路基沉降、滑坡等不良地質(zhì)。本梁廠選址為兩座橋之間的路基段落主線，左右為服務(wù)區(qū)，整個梁廠坐落于路基填方上。

（2）運輸通道規(guī)劃。梁廠道路包括材料設(shè)備運輸車輛、行政管理車輛進出場通道，以及運梁通道。梁廠生產(chǎn)需要運輸大量原材料、成品混凝土以及制梁吊梁等設(shè)備，而且成品梁的噸位較大，對運輸通道要求較高。在道路規(guī)劃的時候，應(yīng)結(jié)合工程實際情況，方便大型機械設(shè)備和預制梁的運輸。

1.2 平面布置規(guī)劃

（1）鋼筋房規(guī)劃。鋼筋房的規(guī)劃分為外棚規(guī)劃及棚內(nèi)規(guī)劃。外棚的規(guī)劃應(yīng)根據(jù)梁廠規(guī)模確定鋼筋房的尺寸，結(jié)構(gòu)等級應(yīng)考慮抗風因素，側(cè)面及棚頂顏色應(yīng)與辦公區(qū)、生活區(qū)等一致;棚內(nèi)規(guī)劃應(yīng)按照功能進行分區(qū)，本梁廠棚內(nèi)有原材料存放區(qū)、鋼筋制作區(qū)、半成品存放區(qū)、成品區(qū)、廢舊料堆放區(qū)、鋼筋綁扎區(qū)、材料運輸通道。在大門處設(shè)置有門禁系統(tǒng)，對人車進行分流，達到外美內(nèi)實的要求。

（2）制梁區(qū)規(guī)劃。梁板生產(chǎn)區(qū)應(yīng)根據(jù)梁板的種類、長度、長度統(tǒng)一規(guī)劃制梁臺座，同一類型不同長度的梁板可以共用臺座，按照節(jié)約場地、節(jié)約材料、節(jié)約成本、方便施工的原則進行布置。

（3）辦公區(qū)規(guī)劃。辦公區(qū)域的規(guī)劃可根據(jù)需要設(shè)置不同的區(qū)域，以本梁廠為例，設(shè)置有管理辦公室、民工夜校、宣傳展示中心、大型LED屏幕、VR安全體驗館、員工休息室，班前教育宣講臺、停車區(qū)等。

1.3 設(shè)備規(guī)劃

（1）鋼筋加工設(shè)備。鋼筋加工設(shè)備的選取應(yīng)遵循生產(chǎn)過程可視化，施工流程標準化，業(yè)務(wù)管理數(shù)字化，機械設(shè)備智能化等原則，達到省時、省工、安全質(zhì)量有保障的目的。

（2）張拉、壓漿設(shè)備。傳統(tǒng)張拉設(shè)備是人工手動操作油泵，利用尺量、油表讀數(shù)來進行張拉力和伸長量的控制，效率低、誤差大、精度低。本梁廠采用自動張拉壓漿設(shè)備，預應(yīng)力精度控制大幅提升，節(jié)約人工，提升工效。

（3）起重設(shè)備。梁廠出梁的方式一般有兩種：龍門吊出梁和滑移臺車出梁，龍門吊機又分為軌道式提梁機及輪式提梁機，提梁機的種類直接影響到梁廠的場地規(guī)劃方案，可根據(jù)實際情況進行選用，在選取的同時要遵循安全第一，操作簡易的原則。

（4）自動噴淋養(yǎng)護裝置。梁板質(zhì)量的好壞，養(yǎng)護非常關(guān)鍵，傳統(tǒng)人工養(yǎng)護費時費力費水，且很難達到理想效果，本梁廠采用梁板自動噴淋+蓄水循環(huán)養(yǎng)護系統(tǒng)，利用自動化控制與無線傳感技術(shù)，達到梁板恒溫恒濕效果。

2 智能化創(chuàng)新應(yīng)用

2.1 鋼筋自動化加工

（1）SGW12D全自動數(shù)控鋼筋彎箍機。梁廠在鋼筋彎箍設(shè)備上采用了固特機械SGW12D全自動數(shù)控鋼筋彎箍機，該設(shè)備可根據(jù)需求編制圖形，自動接料，高于人工半機械化操作，每班產(chǎn)量可達7噸，運行穩(wěn)定，是定制化智能鋼筋加工解決方案的保障者。

（2）LSW32立式彎曲智能數(shù)控設(shè)備。梁廠在鋼筋彎曲系統(tǒng)上采用了固特機械LSW-32立式數(shù)控鋼筋彎曲機，該設(shè)備為全鋼板焊接箱體，采用齒條傳動，可儲存10種形狀，創(chuàng)新夾具設(shè)計，彎制馬蹄筋更方便;可量身定制成型輪，彎曲復雜的鋼筋圖形;彎曲、行走采用伺服電機控制，彎曲角度更加精準，成型尺寸更加精確。

（3）智能數(shù)控剪切生產(chǎn)線。梁廠在鋼筋剪切設(shè)備上采用了固特SGS100數(shù)控鋼筋剪切機，該設(shè)備為全鋼板結(jié)構(gòu)，不同尺寸、規(guī)格的鋼筋自動化分倉存儲上料;整機有24塊定尺板，采用齒條傳動，配合定尺伺服電機，定尺更加準確;采用機械式切斷機，切斷穩(wěn)定高效，全包裹護罩，有效的提升了安全性。

（4）骨架定位胎架法綁扎。傳統(tǒng)人工綁扎鋼筋工藝存在鋼筋數(shù)量、間距不易控制，鋼筋保護層合格率較低、鋼筋骨架線型較差、臺座周轉(zhuǎn)周期較長等缺點。本梁廠采用定位胎架法進行鋼筋綁扎，主要是用型鋼按設(shè)計尺寸制作定型胎架，人工按胎架固定位置進行預先鋼筋骨架綁扎，在鋼筋房內(nèi)設(shè)計4個鋼筋綁扎胎架，整體吊安，不占用預制臺座，能大幅度提高鋼筋綁扎質(zhì)量，確保鋼筋骨架外包尺寸和保護層厚度，節(jié)約整個預制過程周期。

2.2 自動張拉設(shè)備

橋梁預應(yīng)力張拉是非線性的力的分配和傳遞過程，是梁板施工中的一個關(guān)鍵工序，預應(yīng)力張拉精度確定梁板的壽命，如果出現(xiàn)張拉精度失控，會使梁體出現(xiàn)縱橫向裂縫，引發(fā)質(zhì)量安全事故。

（1）自動張拉系統(tǒng)。本梁廠采用的自動張拉系統(tǒng)主要由一臺主機和兩臺從機組成，并安裝力值傳感器和位移傳感器。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為：在千斤頂?shù)拇驂憾撕突赜投朔謩e安裝液壓傳感器，同時在每臺千斤頂上安裝非接觸式位移傳感器，減小了油壓低頻振動對壓力的干擾，實時監(jiān)測張拉伸長值的變化，達到張拉力與伸長值雙控目的。本系統(tǒng)實現(xiàn)了計算機自動控制技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)監(jiān)控分析技術(shù)的一體化，通過自動張拉系統(tǒng)，實現(xiàn)了梁板張拉的信息化管控。

（2）技術(shù)指標及應(yīng)用。自動張拉系統(tǒng)的張拉力由壓力傳感器測量，鋼絞線伸長量由位移傳感器測量，并在觸摸屏上顯示;張拉數(shù)據(jù)，張拉力曲線及伸長量曲線可導出為Excel表格，同時通過網(wǎng)絡(luò)直接上傳。

與傳統(tǒng)手工張拉相比，預應(yīng)力控制精度大幅提升，自動生成報表，質(zhì)量追溯有據(jù)可查，既節(jié)約了人工成本，又提高了工效。

2.3 自動噴淋養(yǎng)護裝置

（1）工作原理以及操作及應(yīng)用。自動噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)能自動噴出氣霧狀水對梁體進行全方位養(yǎng)護，噴出的水霧均勻，可達到全天候、全濕潤的養(yǎng)護質(zhì)量標準。存梁區(qū)設(shè)置溫度濕度感應(yīng)器，測量數(shù)據(jù)反饋至信息調(diào)度中心，管理人員可以通過手機登錄系統(tǒng)，監(jiān)控整個養(yǎng)護過程，也可“一鍵操作”發(fā)布啟動或停止指令，根據(jù)實測數(shù)據(jù)，自動噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)進行灑水養(yǎng)護，均勻噴出的霧狀水對梁體的頂板、腹板及箱室內(nèi)腔進行全方位養(yǎng)生。養(yǎng)護用水經(jīng)過水污染處理設(shè)備凈化后可循環(huán)使用，節(jié)約了施工用水。

（2）創(chuàng)新特點。1）噴頭自動化。噴頭采用自動伸縮式埋置于制梁臺座內(nèi)，噴頭可自動旋轉(zhuǎn)噴淋180°，充分對梁板進行灑水養(yǎng)護。2）養(yǎng)護自動化。自動噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)利用控制箱集中對每個制梁臺座的養(yǎng)護系統(tǒng)進行控制，并利用無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了手機端聯(lián)網(wǎng)控制，其養(yǎng)護參數(shù)可在控制箱或手機端進行調(diào)整，可實時查看每片梁的養(yǎng)護情況，準確統(tǒng)計每片梁的養(yǎng)護時長。

2.4 模板自動化

（1）自行式液壓模板的組成。自行式液壓模板由模板、行走系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、調(diào)解支撐系統(tǒng)、振搗系統(tǒng)等組成。相比于傳統(tǒng)模板，液壓模板采用了多個行走小車，行走軌道采用槽鋼反扣固定于混凝土地平上，與制梁臺座平行，模板系統(tǒng)在上一個制梁臺座完成拆模后，沿軌道行走自下一個制梁臺座，將模板由空中移動轉(zhuǎn)向地面移動。

（2）自行式液壓模板的優(yōu)勢。1）提高工作效率。取代了傳統(tǒng)人工裝模、拆模、吊裝轉(zhuǎn)運模板的老式工藝，首次需人工安裝模板，后期的裝模、拆模全部采用液壓控制系統(tǒng)整體裝拆，施工效率提高一倍以上。2）減少錯臺現(xiàn)象。全部采用整體拼裝的大塊模板，拼縫少，不需要每次拆解與拼裝，消除了拼裝中因人為因素產(chǎn)生錯臺，梁板外觀遠優(yōu)于普通拼裝模板。3）保證安全施工。安裝到位后，不用再拆除和安裝，整個后期施工無吊裝工序，可杜絕由于吊裝轉(zhuǎn)運擺放不合理等因素引起的安全事故。

2.5 混凝土澆筑

傳統(tǒng)混凝土的澆筑方式為泵送或者龍門吊吊裝入模，本梁廠采用混凝土罐車提升系統(tǒng)，比常規(guī)的龍門吊吊裝入模可以節(jié)約1.5～2個小時;砼罐車提升設(shè)備可在場內(nèi)自由移動，能保證重載滿足砼澆筑要求，空載滿足快速移動。

3 結(jié)束語

通過寧攀高速2#預制梁廠在信息化和智能化方面的探索實踐，證實了先進的技術(shù)手段有效彌補了傳統(tǒng)施工和管理上的不足和短板，提升了梁廠生產(chǎn)智能化、管理決策智慧化水平，為項目提質(zhì)增效起到積極助推作用，同時，項目部安全、質(zhì)量、環(huán)保、文明施工等各方面都能受益。

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