公路橋梁預(yù)制梁板智能施工及控制要點(diǎn)

王 洋

(四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司公路隧道分公司，四川 成都 610200)

1 公路橋梁預(yù)制梁板施工準(zhǔn)備工作

1.1 預(yù)制梁板技術(shù)準(zhǔn)備工作

結(jié)合公路橋梁工程實(shí)際施工要求，制定出專項(xiàng)施工組織設(shè)計(jì)方案，確保選擇出的最終方案具有顯著的技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交底，確保各施工班組能夠明確預(yù)制梁板施工技術(shù)、安全管控要點(diǎn)。

對(duì)施工圖紙內(nèi)容進(jìn)行復(fù)核，優(yōu)化設(shè)計(jì)圖紙，使設(shè)計(jì)施工深度融合，在保證施工安全、質(zhì)量前提下，加快施工進(jìn)度。確保施工圖紙能夠在指導(dǎo)預(yù)制梁板施工有序開(kāi)展過(guò)程中發(fā)揮出重要作用。

1.2 預(yù)制梁板各施工工序機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備

結(jié)合構(gòu)件鋼筋特點(diǎn)，運(yùn)用智能生產(chǎn)線進(jìn)行機(jī)械化鋼筋加工、綁扎，運(yùn)用機(jī)械臂自動(dòng)進(jìn)行拾取、存放、安裝、綁扎和焊接；鋼筋制作、綁扎均在鋼筋廠內(nèi)完成，鋼筋廠實(shí)現(xiàn)流水化作業(yè)，形成生產(chǎn)線的生產(chǎn)方式。達(dá)到鋼筋制作和綁扎大部分由設(shè)備完成，達(dá)到了機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人。

根據(jù)預(yù)制梁幾何尺寸，對(duì)預(yù)制梁模板按照預(yù)先輸入的幾何尺寸進(jìn)行數(shù)字化管控，實(shí)現(xiàn)預(yù)制梁幾何尺寸mm計(jì)；整個(gè)模板同時(shí)實(shí)現(xiàn)一鍵開(kāi)合，所有生產(chǎn)線進(jìn)行集成數(shù)字化智能集成管控。

依照預(yù)制廠規(guī)模以及預(yù)制梁重量，選擇適宜跨徑與起重重量的運(yùn)架體系設(shè)備。對(duì)特種設(shè)備進(jìn)行智能化改裝，從而實(shí)現(xiàn)操作工準(zhǔn)入制，禁止無(wú)證操作；設(shè)備使用可視化管理，杜絕違章作業(yè)；主要受力構(gòu)件應(yīng)力監(jiān)測(cè)，杜絕疲勞使用；特殊工況管理(運(yùn)梁炮車動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、架橋機(jī)主梁自動(dòng)調(diào)平，橫移軌道平行度自動(dòng)監(jiān)測(cè)、梁板安裝可視化操作)。

選擇智能張拉+智能壓漿+信息化管理平臺(tái)的管控智能手段，智能控制張拉應(yīng)力、加載速率、持荷時(shí)間，記錄張拉應(yīng)力與伸長(zhǎng)量，并進(jìn)行應(yīng)力與伸長(zhǎng)量校核，對(duì)異常情況進(jìn)行預(yù)警；精確控制水膠比、壓漿方向、自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力與流量、自動(dòng)記錄壓漿數(shù)據(jù)、穩(wěn)壓時(shí)間，更好保證壓漿飽滿密實(shí)。

選擇智能振搗機(jī)械設(shè)備，依照公路橋梁工程模板剛度、面板厚度、梁體腹板厚度等技術(shù)參數(shù)，使振搗器功率能夠切實(shí)滿足實(shí)際施工要求。根據(jù)混凝土坍落度、入模溫度等，進(jìn)行自動(dòng)附著式振搗，輔以人工振搗。根據(jù)振搗系統(tǒng)信息化管理平臺(tái)的實(shí)時(shí)記錄，對(duì)應(yīng)混凝土振搗效果，進(jìn)行修訂。所有工序?qū)崿F(xiàn)智能質(zhì)檢，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集。

1.3 施工材料準(zhǔn)備

鋼筋是公路橋梁工程預(yù)制梁板結(jié)構(gòu)中的重要材料之一，需要加強(qiáng)鋼筋質(zhì)量管控力度，要求鋼筋應(yīng)當(dāng)配備完整的質(zhì)量證明書(shū)[2]。對(duì)運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的鋼筋進(jìn)行抽樣檢查。

對(duì)水泥、外加劑與砂石原料質(zhì)量進(jìn)行管理，要求相應(yīng)的抽檢試驗(yàn)工作需要遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，水泥等材料需具備較高的穩(wěn)定性。

對(duì)鋼絞線及錨具質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格管控。確保鋼絞線及錨具符合國(guó)家頒布的技術(shù)鑒定標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)此些材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抽驗(yàn)檢驗(yàn)。在檢驗(yàn)通過(guò)后才可以正式使用。

2 公路橋梁預(yù)制梁板施工要點(diǎn)

2.1 鋼筋加工與安裝

要求預(yù)制梁板鋼筋加工及安裝過(guò)程中，鋼筋存儲(chǔ)、加工及安裝環(huán)節(jié)均應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵照相關(guān)規(guī)范開(kāi)展。將鋼筋材料依照相關(guān)功能分類存放，確保鋼筋存放地點(diǎn)整齊有序，便于后續(xù)質(zhì)量檢驗(yàn)[3]。整個(gè)鋼筋實(shí)現(xiàn)智能操作，采用數(shù)智能控設(shè)備及機(jī)械臂進(jìn)行鋼筋制作和安裝。

在邊梁與端梁預(yù)制過(guò)程中，需要嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)要求明確預(yù)埋鋼筋位置，將量體內(nèi)鋼筋進(jìn)行點(diǎn)焊加固，避免在混凝土澆筑過(guò)程中出現(xiàn)位置偏移問(wèn)題。要求防撞墻鋼筋、伸縮縫鋼筋與預(yù)埋鋼筋能夠有效連接在一起。

2.2 預(yù)應(yīng)力管道安裝

在公路橋梁工程預(yù)制梁預(yù)應(yīng)力管道安裝前，根據(jù)預(yù)制梁預(yù)應(yīng)力管道線型及坐標(biāo)，設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力管道坐標(biāo)制作胎架，所用坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)精確定位。

在預(yù)應(yīng)力管道實(shí)際安裝期間，應(yīng)當(dāng)依照施工圖紙所給出的預(yù)應(yīng)力曲線坐標(biāo)安裝位置，做好安裝間距控制工作。在穿入波紋管后，需要將定位鋼筋網(wǎng)片固定在腹板鋼筋處，避免在混凝土澆筑過(guò)程中出現(xiàn)波紋管移動(dòng)問(wèn)題。

波紋管間的連接需要使用套管方式，要求接頭管長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)為波紋管直徑的5～7倍。波紋管定位筋及梁護(hù)板鋼筋點(diǎn)需采用點(diǎn)焊方式連接，且是保證鋼筋定位的準(zhǔn)確性。

2.3 模板安裝

模板安裝前需要注重清除底模雜物，保證梁底結(jié)構(gòu)光滑。嚴(yán)格遵循模板安裝順序，依照設(shè)計(jì)要求安裝端模板，采用螺栓及側(cè)膜固定方式，用雙層橡膠條+泡沫螺栓劑填縫[4]。根據(jù)預(yù)制梁幾何尺寸，對(duì)預(yù)制梁模板按照預(yù)先輸入的幾何尺寸進(jìn)行數(shù)字化管控，實(shí)現(xiàn)預(yù)制梁幾何尺寸mm計(jì)；整個(gè)模板同時(shí)實(shí)現(xiàn)一鍵開(kāi)合，所有生產(chǎn)線進(jìn)行集成數(shù)字化智能集成管控，保障模板安裝位置的精準(zhǔn)度。

2.4 混凝土澆筑

在公路橋梁工程預(yù)制梁混凝土澆筑前，需要對(duì)模板安裝位置、鋼筋、波紋管、預(yù)埋件的安裝情況進(jìn)行全面檢查，確保檢查合格后才可開(kāi)展后續(xù)澆筑工作?；炷涟韬筒捎脽o(wú)人化拌和+自動(dòng)化系統(tǒng)，自動(dòng)采集原材料含水率。采用目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的混凝土運(yùn)輸及澆筑方式，智能控制混凝土運(yùn)輸及澆筑?；炷敛捎敏~(yú)雷罐運(yùn)輸，通過(guò)布料器進(jìn)行布料。從運(yùn)輸至混凝土振搗的全過(guò)程進(jìn)行一鍵化操作。根據(jù)混凝土坍落度、入模溫度等，進(jìn)行自動(dòng)附著式振搗，輔以人工振搗。所有工序?qū)崿F(xiàn)智能質(zhì)檢，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集。

為確保預(yù)制梁板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及承載力滿足實(shí)際設(shè)計(jì)要求，需做好混凝土配合比試驗(yàn)工作。由于梁板結(jié)構(gòu)鋼筋間距較小，因此需要使用細(xì)石混凝土，將碎石最大粒徑控制在20 mm以內(nèi)。對(duì)混凝土原材料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，確?；炷僚浔裙ぷ髂軌蚍霞?jí)配要求。

做好混凝土攪拌及運(yùn)輸環(huán)節(jié)，在攪拌期間應(yīng)當(dāng)盡量使用同一批次砂石料，避免原材料粒徑、含水量變化對(duì)混凝土各項(xiàng)性能造成不利影響。混凝土攪拌時(shí)間應(yīng)當(dāng)控制在120 s以上，確保原材料能夠均勻地拌和在一起。

在混凝土澆筑過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)由一端走向另一端澆筑。配合使用水平分段、斜向分層等澆筑手段，從根本上提升混凝土澆筑質(zhì)量水平[5]。要求混凝土分層下料、振搗厚度不宜超過(guò)30 cm，上層混凝土必須在下層混凝土振搗密實(shí)后才可澆筑，以便切實(shí)保障混凝土整體的密實(shí)度。

為切實(shí)保障混凝土振搗水平，需要遵循快插慢拔原則，振搗至混凝土表面不下落、不冒氣泡為止。

3 公路橋梁預(yù)制梁板施工智能化管控

為切實(shí)滿足各地區(qū)建設(shè)對(duì)公路橋梁建設(shè)規(guī)模、建設(shè)質(zhì)量水平提出的更高要求，需配合使用更加先進(jìn)的自動(dòng)化、智能化管控技術(shù)，降低人為因素對(duì)公路橋梁預(yù)制梁板結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量造成的不利影響。現(xiàn)階段應(yīng)用在工程管理中的智能化設(shè)備不斷涌現(xiàn)，為發(fā)揮出智能化管理系統(tǒng)在提升預(yù)制梁板結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量管控水平中的積極作用，還需要在開(kāi)發(fā)集成化施工管控平臺(tái)中投入充足的人力及物力。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)下公路橋梁預(yù)制梁板施工智能化管控技術(shù)主要應(yīng)用在以下方面。

3.1 鋼筋加工安裝生產(chǎn)線

傳統(tǒng)鋼筋加工與安裝仍采用數(shù)控設(shè)備+胎架+人工的作業(yè)模式，作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大，施工安全性低，施工機(jī)械化水平較低。擬結(jié)合構(gòu)件鋼筋特點(diǎn)，進(jìn)行機(jī)械化鋼筋加工、綁扎研究，運(yùn)用機(jī)械臂自動(dòng)進(jìn)行拾取、存放、安裝、綁扎和焊接；鋼筋制作、綁扎均在鋼筋廠內(nèi)完成，鋼筋廠實(shí)現(xiàn)流水化作業(yè)，形成生產(chǎn)線的生產(chǎn)方式。達(dá)到鋼筋制作和綁扎大部分由設(shè)備完成，達(dá)到了機(jī)械化換人。鋼筋加工廠內(nèi)所有加工設(shè)備集成管控，達(dá)到了自動(dòng)化減人。

3.2 預(yù)制梁模板系統(tǒng)

針對(duì)預(yù)制梁模板施工作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)作業(yè)密集、作業(yè)效率不高等問(wèn)題，采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)施工工藝，對(duì)預(yù)制區(qū)進(jìn)行整體規(guī)劃，擬采用“固定模板+移動(dòng)臺(tái)座”的新型預(yù)制方式。預(yù)制梁液壓模板按照預(yù)先輸入的幾何尺寸進(jìn)行數(shù)字化管控，實(shí)現(xiàn)預(yù)制梁幾何尺寸mm計(jì)；同時(shí)實(shí)現(xiàn)一鍵開(kāi)合，移動(dòng)臺(tái)座將各個(gè)生產(chǎn)區(qū)域進(jìn)行劃分，所有生產(chǎn)線進(jìn)行集成數(shù)字化智能集成管控。

3.3 混凝土拌和系統(tǒng)

目前混凝土拌和運(yùn)輸仍采用拌和機(jī)+人工+罐車方式，積極運(yùn)用無(wú)人拌和設(shè)備+自動(dòng)化系統(tǒng)+PCWP系統(tǒng)+物料收發(fā)系統(tǒng)，通過(guò)信息化平臺(tái)對(duì)拌和站下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)，魚(yú)雷罐直接移動(dòng)到拌和樓接料口。拌和站在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)每盤混凝土的配合比、拌和時(shí)間、坍落度等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行采集，對(duì)異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警。自動(dòng)快速檢測(cè)原材料質(zhì)量、含水率，為施工配合比提供依據(jù)。

3.4 布料、振搗系統(tǒng)

傳統(tǒng)的預(yù)制梁廠混凝土運(yùn)輸與澆筑主要采用罐車運(yùn)輸+料斗布料+人工振搗+附著式振搗；擬采用魚(yú)雷罐運(yùn)輸混凝土+布料器布料+自動(dòng)振搗系統(tǒng)?；炷敛捎敏~(yú)雷罐運(yùn)輸，通過(guò)布料器進(jìn)行布料。從運(yùn)輸至混凝土振搗的全過(guò)程進(jìn)行一鍵化操作。根據(jù)混凝土坍落度、入模溫度等，進(jìn)行自動(dòng)附著式振搗，輔以人工振搗。根據(jù)振搗系統(tǒng)信息化管理平臺(tái)的實(shí)時(shí)記錄，對(duì)應(yīng)混凝土振搗效果，進(jìn)行修訂。所有工序?qū)崿F(xiàn)智能質(zhì)檢，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集。操作人員相對(duì)于傳統(tǒng)施工模式減少50%。

3.5 混凝土養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)

傳統(tǒng)的預(yù)制梁廠混凝土養(yǎng)護(hù)主要采用自動(dòng)噴淋系統(tǒng)或人工養(yǎng)護(hù)+小型蒸汽發(fā)生器進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。為提高臺(tái)座利用效率及縮短工序銜接時(shí)間，從而使預(yù)制梁達(dá)到2 d張拉效果；采用特制小棚封閉升溫養(yǎng)護(hù)，蒸養(yǎng)監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)蒸養(yǎng)時(shí)長(zhǎng)、溫度、濕度、升降溫速率等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控、分析及預(yù)警，可生成構(gòu)件養(yǎng)生臺(tái)賬記錄，分析構(gòu)件養(yǎng)生質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件養(yǎng)生全周期智能化監(jiān)管。與試驗(yàn)室聯(lián)動(dòng)，及時(shí)推送試驗(yàn)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)下步施工；縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)間，縮短工序銜接時(shí)間。

3.6 張拉、壓漿系統(tǒng)

傳統(tǒng)的預(yù)制梁張拉壓漿系統(tǒng)，目前均采用智能張拉+智能養(yǎng)護(hù)，但是張拉壓漿的數(shù)據(jù)未實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)，張拉壓漿過(guò)程仍存在一定問(wèn)題。擬采用智能張拉+智能壓漿+信息化管理平臺(tái)的管控手段，智能控制張拉應(yīng)力、加載速率、持荷時(shí)間，記錄張拉應(yīng)力與伸長(zhǎng)量，并進(jìn)行應(yīng)力與伸長(zhǎng)量校核，對(duì)異常情況進(jìn)行預(yù)警；精確控制水膠比、壓漿方向、自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力與流量、自動(dòng)記錄壓漿數(shù)據(jù)、穩(wěn)壓時(shí)間，更好保證壓漿飽滿密實(shí)。

3.7 特種設(shè)備管理系統(tǒng)

目前傳統(tǒng)的特種設(shè)備操作模式為人工+警報(bào)器預(yù)警，操作過(guò)程中存在多種不確定因素，從而可能導(dǎo)致由特種操作引發(fā)事故；因此，對(duì)特種設(shè)備管理進(jìn)行研究，結(jié)合國(guó)內(nèi)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和智能管控手段，擬對(duì)特種設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，從而實(shí)現(xiàn)操作工準(zhǔn)入制，禁止無(wú)證操作；設(shè)備使用可視化管理，杜絕違章作業(yè)；主要受力構(gòu)件應(yīng)力監(jiān)測(cè)，杜絕疲勞使用；特殊工況管理(運(yùn)梁炮車動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、架橋機(jī)主梁自動(dòng)調(diào)平，橫移軌道平行度自動(dòng)監(jiān)測(cè)、梁板安裝可視化操作)。

4 總 結(jié)

將自動(dòng)化、智能化管控技術(shù)應(yīng)用在公路橋梁工程預(yù)制梁板施工過(guò)程中，能夠從根本上提高梁板施工質(zhì)量，降低實(shí)際施工期間質(zhì)量問(wèn)題、安全事故發(fā)生幾率。為切實(shí)提升公路橋梁工程預(yù)制梁板施工控制水平，還需要相關(guān)管理部門加強(qiáng)專業(yè)控制系統(tǒng)的宣傳工作，要求各參與部門均能夠認(rèn)知到智能化管控預(yù)制梁板施工工作的重要性，確保預(yù)制梁板施工有序開(kāi)展。

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