連續(xù)梁智能施工關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

譚祖春

（中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司，重慶 400037）

0 引言

連續(xù)梁在施工過程具有明顯的周期短優(yōu)勢(shì)，并且連續(xù)梁具有較大的剛度，在車輛行駛期間能夠保持較高的穩(wěn)定性，且運(yùn)營(yíng)維護(hù)的方法相對(duì)容易，使用期限內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生較多的伸縮縫，具有較強(qiáng)的抗震能力，因此在如今的公路、鐵路施工中被廣泛的運(yùn)用，使得我國(guó)目前的連續(xù)梁工程項(xiàng)目正在不斷增加。

1 連續(xù)梁智能施工技術(shù)體系框架

在目前的連續(xù)梁施工過程中，涉及許多較為復(fù)雜的工藝，需要對(duì)繁多的施工工序進(jìn)行有效規(guī)劃，才能夠確保施工的順利進(jìn)行。目前連續(xù)梁施工常用的技術(shù)方法主要包括懸臂澆筑法、移動(dòng)模架法、滿堂支架法、拼裝法、頂推法等等。其中懸臂澆筑法的施工操作相對(duì)比較簡(jiǎn)便，施工成本也相對(duì)較低，能夠在較短的周期內(nèi)完成高質(zhì)量的施工任務(wù)，讓連續(xù)梁具備更好的整體結(jié)構(gòu)，且不會(huì)對(duì)周邊交通產(chǎn)生較大的影響，因此受到人們的青睞。在使用懸臂澆筑法時(shí)，以橋墩為中心，隨后按照對(duì)稱的模板向兩側(cè)分別實(shí)施混凝土的澆筑工作，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)之后，實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力束的張拉工作，并根據(jù)施工需求將掛籃移動(dòng)到下一段，完成下一段梁段的澆筑工作。在懸臂澆筑的過程中，主要的工序包括以下幾點(diǎn)：首先需要完成樁基承臺(tái)的建設(shè)，其次需要安裝支柱，并對(duì)墩梁采取臨時(shí)固結(jié)的處理，隨后進(jìn)行0 號(hào)塊的施工工作，并通過懸臂在墩梁兩側(cè)進(jìn)行分段施工，最后完成箱梁合龍工作[1]。在這些工序中包含較多的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。例如，混凝土溫度的控制、合龍工作的平衡問題、支架結(jié)構(gòu)的計(jì)算、線形監(jiān)控等等，此通過智能施工技術(shù)進(jìn)一步加強(qiáng)施工監(jiān)督和管理，才能夠確保連續(xù)梁順利達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，提高連續(xù)梁施工的質(zhì)量。

2 連續(xù)梁智能施工技術(shù)的主要內(nèi)容

在使用連續(xù)梁智能施工技術(shù)時(shí)，可以分為綜合管控部分和關(guān)鍵環(huán)節(jié)管控部分。綜合管控部分主要是對(duì)連續(xù)梁施工過程中的各種原材料場(chǎng)、施工進(jìn)度和施工質(zhì)量檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的管理與監(jiān)督；關(guān)鍵環(huán)節(jié)管控部分主要是對(duì)連續(xù)梁施工中的各種工序進(jìn)行有效管理，確保各項(xiàng)施工工序能夠達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，以此來促進(jìn)連續(xù)梁智能施工質(zhì)量的不斷提升。

2.1 綜合管控

在進(jìn)行綜合管控的過程中，管理人員借助各種信息化的手段實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)梁施工進(jìn)度的有效把握，并根據(jù)相關(guān)規(guī)定和要求規(guī)范的填寫電子施工日志，并完成檢驗(yàn)批的電子文檔錄入。在進(jìn)行一些隱蔽工程的施工時(shí)，工作人員需要根據(jù)規(guī)定拍攝圖片和影像，并將拍攝的材料上傳到建設(shè)管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中，為日后的驗(yàn)收與維護(hù)做好準(zhǔn)備。同時(shí)在進(jìn)行混凝土生產(chǎn)的過程中，管理人員還需要將混凝土的攪拌工序和攪拌質(zhì)量納入生產(chǎn)管理系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

在對(duì)連續(xù)梁進(jìn)行施工進(jìn)度的管理時(shí)，管理人員可以參考其他建筑工程的進(jìn)度管理模式，將工程的實(shí)際進(jìn)度和工程施工計(jì)劃中的進(jìn)度進(jìn)行有效對(duì)比，準(zhǔn)確評(píng)估續(xù)梁施工進(jìn)度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行計(jì)劃進(jìn)度的編制時(shí)，應(yīng)該立足于連續(xù)梁施工的實(shí)際情況進(jìn)行合理的編排，也可以依據(jù)建筑企業(yè)之前的各類連續(xù)梁施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。管理人員通過電子施工日志來記錄每日的施工進(jìn)度，為施工進(jìn)度的有效管理提供可靠的參考依據(jù)。

2.2 關(guān)鍵環(huán)節(jié)管控

2.2.1 樁基檢測(cè)

在連續(xù)梁施工過程中，樁基是否穩(wěn)定關(guān)系到整體的施工質(zhì)量，因此需要進(jìn)一步加強(qiáng)樁基檢測(cè)工作。目前，在對(duì)連續(xù)梁樁基進(jìn)行檢測(cè)時(shí)一般會(huì)采用高應(yīng)變檢測(cè)、低應(yīng)變檢測(cè)、超聲波檢測(cè)或靜載試驗(yàn)法等手段。高應(yīng)變檢測(cè)方式可以對(duì)樁基的豎向抗壓承載力進(jìn)行評(píng)估；低應(yīng)變檢測(cè)方式能夠?qū)痘鶅?nèi)部存在的缺陷進(jìn)行有效判斷；超聲波檢測(cè)方式能夠檢測(cè)樁基是否完整，但是需要提前將檢測(cè)管安置在鋼筋籠上；靜載試驗(yàn)法能夠有效的檢測(cè)樁基質(zhì)量是否達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，一般會(huì)通過千斤頂對(duì)樁基增加荷載來判斷。

在智能化施工中，樁基檢測(cè)系統(tǒng)可以分為兩個(gè)模塊，首先是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)端口的設(shè)置，技術(shù)人員在施工現(xiàn)場(chǎng)樁基檢測(cè)儀上安裝相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸模塊，從而通過模塊中的檢測(cè)程序?qū)崟r(shí)采集施工現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理和分析，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)分享；其次是檢測(cè)平臺(tái)端口設(shè)置，技術(shù)人員通過平臺(tái)端上的不同檢測(cè)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效檢測(cè)，從而評(píng)估樁基施工進(jìn)度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果判斷樁基施工質(zhì)量是否達(dá)到要求，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樁基施工的智能化管理，向現(xiàn)場(chǎng)施工人員提供更加真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)參考，便于現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)施工中的問題進(jìn)行有效調(diào)整和改良，有利于進(jìn)一步提高樁基施工的質(zhì)量和水平。

2.2.2 大體積混凝土溫度檢測(cè)

在連續(xù)梁施工過程中，橋墩、連續(xù)梁等部位往往需要使用大體積的混凝土來完成，因此在施工過程中必須充分考慮水化熱的基本原理，對(duì)混凝土中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力進(jìn)行有效檢測(cè)，避免混凝土中出現(xiàn)較大的裂縫。如果混凝土中因?yàn)闇囟葢?yīng)力產(chǎn)生了裂縫，就有可能出現(xiàn)上下貫通的風(fēng)險(xiǎn)，不僅會(huì)對(duì)梁體的承載能力造成嚴(yán)重影響，也會(huì)對(duì)連續(xù)梁的防水能力產(chǎn)生破壞，最終影響連續(xù)梁的使用壽命。因此在實(shí)際施工的過程中，需要對(duì)連續(xù)梁中的大體積混凝土進(jìn)行有效的溫度場(chǎng)分析，并評(píng)估大體積混凝土中的應(yīng)力分布情況，同時(shí)通過智能化的溫度檢測(cè)系統(tǒng)有效監(jiān)控施工過程中大體積混凝土中的水化熱反應(yīng)，確?；炷羶?nèi)外的溫度差保持在合理的界限內(nèi)，從而有效控制大體積混凝土中的溫度應(yīng)力，避免大體積混凝土中出現(xiàn)裂縫，讓連續(xù)梁的施工質(zhì)量得到提升，確保連續(xù)梁的使用壽命[2]。

首先，根據(jù)大體積混凝土的澆筑尺寸和澆筑的走向?qū)y(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行合理的布置，并通過智能化的混凝土測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)大體積混凝土中的溫度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；其次，根據(jù)智能化測(cè)中的數(shù)據(jù)反饋，技術(shù)人員需要及時(shí)對(duì)大體積混凝土進(jìn)行覆蓋工作，讓混凝土表面能夠保持良好的保溫狀態(tài)，并根據(jù)內(nèi)外部的溫度變化情況對(duì)覆蓋厚度進(jìn)行有效調(diào)整，使內(nèi)外部的溫差保持在合理的范圍內(nèi)；再次，在選擇混凝土材料配比時(shí)，應(yīng)該充分考慮水化熱的參數(shù)，讓混凝土能夠?qū)崿F(xiàn)更加有效的水化熱放散；最后，按實(shí)際施工中可以根據(jù)具體的施工要求，將冷卻水管預(yù)先埋放在混凝土澆筑的部位，從而有效的控制大體積混凝土的內(nèi)外溫差，保證混凝土澆筑的質(zhì)量。

2.2.3 0 號(hào)塊施工模擬

連續(xù)梁的0 號(hào)塊具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并且施工體積較大，因此在施工過程中的質(zhì)量控制存在較大的難度。同時(shí)，0 號(hào)塊中的鋼筋較多，預(yù)應(yīng)力管道也較為復(fù)雜，特別是在支座附近存在十分密集的鋼筋布置，給施工增添了更大的難度。因此在施工過程中，往往會(huì)借助BIM 模型系統(tǒng)建立起三維視圖，對(duì)0 號(hào)塊中的混凝土澆筑、鋼筋布置、預(yù)應(yīng)力計(jì)算、預(yù)埋件設(shè)計(jì)、支座設(shè)計(jì)等進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，從而進(jìn)一步優(yōu)化施工方案，對(duì)后續(xù)施工進(jìn)行提前模擬，以此來提高0 號(hào)塊的施工質(zhì)量。

首先，對(duì)連續(xù)梁進(jìn)行有效的受力分析，并根據(jù)施工需求選擇合適的施工工藝，讓連續(xù)梁中的梁體預(yù)埋件不會(huì)與預(yù)應(yīng)力鋼筋、其他普通鋼筋產(chǎn)生相互干擾的情況，并在BIM 模型的幫助下實(shí)現(xiàn)模擬施工和優(yōu)化，以便在實(shí)際施工時(shí)能夠更加快速的安裝鋼筋、澆筑混凝土等。

其次，通過BIM 管理系統(tǒng)能夠?qū)?shí)際施工中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的錄入BIM 模型中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工全過程的有效管理，讓不同施工單位可以根據(jù)BIM 模型對(duì)施工工序進(jìn)行有效分析，實(shí)現(xiàn)不同施工單位之間技術(shù)資料、施工進(jìn)度和梁體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的有效分享，讓施工單位能夠?qū)崟r(shí)根據(jù)BIM 模型掌握施工的具體情況，動(dòng)態(tài)的分析施工質(zhì)量和施工安全問題，讓BIM 系統(tǒng)可以為施工團(tuán)隊(duì)提供更加完整的施工方案。

2.2.4 連續(xù)梁模板檢測(cè)

高支模如果出現(xiàn)了較大的變形或者承載了過大的壓力，就有可能使內(nèi)部的鋼構(gòu)件出現(xiàn)失效的問題，從而導(dǎo)致高支模出現(xiàn)坍塌的情況，給正常施工帶來嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)。在連續(xù)梁施工過程中，主要是針對(duì)高支模的梁和墩柱進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。梁的監(jiān)測(cè)主要是確保在澆筑過程中保持均衡的狀態(tài)，使梁能夠受力均勻，避免出現(xiàn)模板傾覆的問題；墩柱的監(jiān)測(cè)主要是確保在澆筑的過程中底層模板能夠保持均衡的受力，避免底層模板出現(xiàn)爆模的情況。

在智能化施工中，一般會(huì)采用智能無線高支模數(shù)據(jù)采集設(shè)備對(duì)高支模的施工進(jìn)行有效監(jiān)管，借助各種傳感器有效的監(jiān)控模板的沉降情況，觀測(cè)支架的變形情況，并通過無線通信技術(shù)將收集到的數(shù)據(jù)上傳到工程項(xiàng)目的管理平臺(tái)，從而在出現(xiàn)問題時(shí)能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)，對(duì)施工人員進(jìn)行有效預(yù)警，并為施工管理人員進(jìn)行更加科學(xué)，安全的施工規(guī)劃，提供數(shù)據(jù)參考。

2.2.5 連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力施工檢測(cè)

（1）張拉環(huán)節(jié)。

在智能化施工的過程中，預(yù)應(yīng)力自動(dòng)張拉系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛運(yùn)用在連續(xù)梁的施工中，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)應(yīng)力的自動(dòng)張拉和靜停，并完成自動(dòng)化的錨固工作。同時(shí)借助預(yù)應(yīng)力自動(dòng)裝拉系統(tǒng)，能夠?qū)︻A(yù)應(yīng)力施工的全過程進(jìn)行有效監(jiān)管，對(duì)張拉力進(jìn)行更加精準(zhǔn)的控制，確保預(yù)應(yīng)力筋能夠達(dá)到規(guī)定的伸長(zhǎng)值[3]。同時(shí)借助智能系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)有效的信息化管理，將施工的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和施工結(jié)果及時(shí)存儲(chǔ)到管理平臺(tái)，確保施工數(shù)據(jù)能夠真實(shí)的反映施工質(zhì)量，促進(jìn)預(yù)應(yīng)力施工安全性的有效提升。

預(yù)應(yīng)力自動(dòng)張拉系統(tǒng)能夠自動(dòng)平衡連續(xù)梁兩側(cè)的預(yù)應(yīng)力張拉參數(shù)，確保張拉力值達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控張拉力和伸長(zhǎng)值，并完成有效的人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)更加便捷的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析。因此在施工過程中，需要定期維護(hù)預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備，對(duì)測(cè)力傳感器和儀表、量具進(jìn)行周期性檢查，按照張拉設(shè)備的配套標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置參數(shù)。在使用自動(dòng)張拉系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該將精度控制在1.5%以內(nèi)。在張拉的過程中，對(duì)伸長(zhǎng)值進(jìn)行實(shí)時(shí)的誤差校核，確保偏差值控制在6%以內(nèi)。在張拉階段，持荷時(shí)間應(yīng)該嘗過5min。同時(shí)，各千斤頂之間的張拉力誤差不應(yīng)該超過2%。在使用系統(tǒng)時(shí)，首次使用千斤頂需要進(jìn)行有效的校準(zhǔn)，在使用千斤頂超過一個(gè)月后也需要再次進(jìn)行校準(zhǔn)，自動(dòng)張拉次數(shù)超過300 次時(shí)同樣需要有效校準(zhǔn)。

（2）壓漿環(huán)節(jié)。

預(yù)應(yīng)力管道的壓漿施工環(huán)節(jié)是連續(xù)梁施工中的重要隱蔽工程，提高壓漿質(zhì)量能讓預(yù)應(yīng)力筋具備更高的抗腐蝕能力，并且讓預(yù)應(yīng)力筋能夠更好地粘合混凝土，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的預(yù)應(yīng)力損失情況，讓連續(xù)梁具備更高的抗彎剛度。智能壓漿系統(tǒng)主要包括制漿-儲(chǔ)漿系統(tǒng)、自動(dòng)加水系統(tǒng)、壓漿泵、高壓膠管、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。漿液在經(jīng)過高速攪拌機(jī)攪拌后進(jìn)入壓漿泵，再經(jīng)過進(jìn)漿管流入預(yù)應(yīng)力管道，并結(jié)合反漿管實(shí)現(xiàn)有效的內(nèi)循環(huán)，在泵排流量的控制下有效地排出孔道中空氣和其他雜質(zhì)，確保壓降的質(zhì)量。除此之外，通過自動(dòng)壓漿系統(tǒng)能夠使壓漿施工中的各項(xiàng)工序更加協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)全過程的自動(dòng)化管理，讓水膠比的數(shù)值更加精確，同時(shí)更加精準(zhǔn)的調(diào)控壓降壓力，確保壓漿過程中的流量速度，并更加合理的設(shè)置保壓時(shí)間。在自動(dòng)壓漿的過程中，自動(dòng)化系統(tǒng)可以更加準(zhǔn)確的評(píng)估壓漿是否達(dá)到了規(guī)定的飽滿程度，從而提高壓漿的質(zhì)量，確保連續(xù)梁施工的有效性。圖1 是一種自動(dòng)壓漿智能系統(tǒng)。

圖1 自動(dòng)壓漿智能系統(tǒng)

2.2.6 連續(xù)梁施工線形控制

在連續(xù)梁施工過程中，線形控制同樣是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。通過自動(dòng)化的線形預(yù)測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效地對(duì)連續(xù)梁的線形狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)和識(shí)別，從而進(jìn)行更有效的修正。在進(jìn)行懸臂澆筑施工之前，需要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)圖紙對(duì)相關(guān)澆筑參數(shù)進(jìn)行分析，并通過連續(xù)梁結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行有效模擬，更加準(zhǔn)確的把握梁體的施工狀態(tài)，從而對(duì)撓度變化情況進(jìn)行有效分析，以便在施工過程中做出更加科學(xué)的指導(dǎo)。但實(shí)際施工過程中，技術(shù)人員通過自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備對(duì)施工過程中的梁體變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的誤差分析，從而及時(shí)對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以此提高施工的質(zhì)量效率。

3 結(jié)語

綜上所述，在連續(xù)梁的施工過程中，通過對(duì)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)的有效把握，借助智能施工的便捷性和準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提高連續(xù)梁的施工質(zhì)量，有利于確保連續(xù)梁順利達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，為日后的安全運(yùn)營(yíng)奠定良好的基礎(chǔ)。