高速公路智慧梁場(chǎng)預(yù)制梁施工技術(shù)要點(diǎn)探討

作者簡(jiǎn)介：

廖朝義（1971—），高級(jí)工程師，主要從事公路水運(yùn)及鐵路工程建設(shè)執(zhí)法及監(jiān)督管理工作。

摘要：文章以某高速公路智慧梁場(chǎng)為工程背景，探討智慧梁場(chǎng)預(yù)制T梁的施工技術(shù)要點(diǎn)，主要包括施工準(zhǔn)備、全自動(dòng)液壓模板定位、智能移動(dòng)臺(tái)座定位、混凝土澆筑、模板拆除、預(yù)應(yīng)力張拉等預(yù)制梁生產(chǎn)以及調(diào)運(yùn)儲(chǔ)存等工序，為類似工程提供借鑒，以提升智慧梁場(chǎng)預(yù)制梁整體施工水平。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；智慧梁場(chǎng)；預(yù)制梁；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U445.47文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 45 151 3

0 引言

在高速公路建設(shè)過程中，橋梁預(yù)制梁的施工尤為重要，而智慧梁場(chǎng)作為近年來新興的技術(shù)，在提升預(yù)制梁施工質(zhì)量、確保工程安全和降低施工成本等方面展現(xiàn)出了巨大的潛力［1］。目前隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，智慧梁場(chǎng)施工技術(shù)在國內(nèi)外高速公路建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。通過集成這些先進(jìn)技術(shù)，智慧梁場(chǎng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)制梁生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等全過程的智能化監(jiān)控和管理，有效提高施工效率、降低安全風(fēng)險(xiǎn)并優(yōu)化施工資源［2］。

然而，智慧梁場(chǎng)預(yù)制梁施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)和問題。例如，如何實(shí)現(xiàn)預(yù)制梁的精準(zhǔn)定位和快速安裝，如何提高預(yù)制梁的耐久性和承載力等［3］。因此，相關(guān)研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注這些技術(shù)難點(diǎn)的突破，推動(dòng)智慧梁場(chǎng)施工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善［4］。高速公路智慧梁場(chǎng)預(yù)制梁施工技術(shù)要點(diǎn)的研究對(duì)于提升橋梁建設(shè)質(zhì)量、保障工程安全和推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步具有重要意義。

預(yù)制梁制備是施工階段中非常重要的一環(huán)，如何實(shí)現(xiàn)智慧梁場(chǎng)預(yù)制梁的標(biāo)準(zhǔn)化施工對(duì)于高速公路橋梁項(xiàng)目推進(jìn)至關(guān)重要［5］。本文以某高速公路橋梁項(xiàng)目為例，通過建設(shè)以智能生產(chǎn)管理平臺(tái)協(xié)調(diào)各個(gè)工藝智能控制系統(tǒng)的智慧梁場(chǎng)，深入探討高速公路智慧梁場(chǎng)預(yù)制梁施工技術(shù)要點(diǎn)，幫助智慧梁場(chǎng)系統(tǒng)在高速公路建設(shè)中實(shí)現(xiàn)智能化和高效化水平的提升。

1 某高速公路智慧梁場(chǎng)概況

廣西某新建高速公路上配備了一條先進(jìn)的自動(dòng)化梁片生產(chǎn)線的智慧梁場(chǎng)，共5條生產(chǎn)線，按“3+2”品形結(jié)構(gòu)布局，模板也按品形排列布置（如圖1所示）。梁場(chǎng)融合了先進(jìn)的科技系統(tǒng)，包括智能指揮中心、自動(dòng)化蒸養(yǎng)控制系統(tǒng)、廣播與視頻監(jiān)控系統(tǒng)、產(chǎn)線自動(dòng)化定位及控制系統(tǒng)、模具定位及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能制造MES和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)APP等。智慧梁場(chǎng)為全封閉工廠化建設(shè)，其中規(guī)劃了一個(gè)集中控制中心及5個(gè)功能區(qū)：鋼筋制作加工綁扎區(qū)、T梁預(yù)制區(qū)、自動(dòng)化溫控蒸養(yǎng)區(qū)、數(shù)控張拉壓漿區(qū)、存梁運(yùn)梁區(qū)。該新建高速公路按雙向四車道行車規(guī)則設(shè)置，設(shè)計(jì)時(shí)速為100 km，項(xiàng)目路線總長(zhǎng)為23.4 km，主線橋梁總長(zhǎng)為10 180.0 m/34座，其中，大橋?yàn)? 941.4 m/31座，中小橋?yàn)?39.0 m/3座。梁場(chǎng)需生產(chǎn)30 m預(yù)制T梁共1 090片，供應(yīng)標(biāo)段12座橋梁施工。

2 智慧梁場(chǎng)預(yù)制T梁的施工技術(shù)要點(diǎn)分析

智慧梁場(chǎng)預(yù)制T梁施工技術(shù)的流程特點(diǎn)主要體現(xiàn)在采用全自動(dòng)液壓模板系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)模板定位、模板行走、模板拆除等智能化操作，再通過智能控制系統(tǒng)移動(dòng)預(yù)制T梁進(jìn)入全自動(dòng)溫控蒸養(yǎng)棚養(yǎng)護(hù)，采用智能張拉設(shè)備對(duì)預(yù)制T梁進(jìn)行張拉，最后通過移動(dòng)臺(tái)座調(diào)運(yùn)與儲(chǔ)存?；谥腔哿簣?chǎng)的預(yù)制T梁施工流程，顯著提高了預(yù)制T梁的智能化、自動(dòng)化水平。

2.1 施工準(zhǔn)備

智慧梁場(chǎng)預(yù)制T梁施工前，需要進(jìn)行信息化控制調(diào)試、鋼筋綁扎以及模板清理與涂脫模劑。信息化控制調(diào)試須進(jìn)行硬件設(shè)備與軟件平臺(tái)的運(yùn)行測(cè)試，確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和數(shù)據(jù)文件傳輸轉(zhuǎn)換。進(jìn)場(chǎng)鋼筋應(yīng)提供檢驗(yàn)合格證，按規(guī)范要求對(duì)原材料進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，并對(duì)部分鋼筋實(shí)施焊接適用性測(cè)驗(yàn)。預(yù)制鋼筋籠工序中的下料、加工、定位、捆扎、焊接等應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范及設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行。施工前要確保模具表面平整，接縫錯(cuò)臺(tái)lt;1 mm，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)工程師和監(jiān)理工程師驗(yàn)收通過后才能使用。

2.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1 全自動(dòng)液壓模板定位

智慧梁場(chǎng)的全自動(dòng)液壓模板系統(tǒng)包括側(cè)模、附著式振搗器、滑道系統(tǒng)、作業(yè)平臺(tái)、液壓系統(tǒng)和定位系統(tǒng)等。全自動(dòng)液壓模板張緊采用一體化設(shè)計(jì)，使用時(shí)體積較小便于維護(hù)，拆模與合模由控制臺(tái)發(fā)出指令，由液壓內(nèi)外模板借助液壓力實(shí)現(xiàn)。

（1）預(yù)制主梁時(shí)需使用規(guī)格化完整鋼模，鋼板最小厚度須達(dá)到6 mm，側(cè)模長(zhǎng)度通常應(yīng)稍微超出預(yù)制梁長(zhǎng)度，并準(zhǔn)備適配的楔形塊模板來調(diào)整，確保滿足各種梁長(zhǎng)的變化要求。

（2）采用端頭整體式的橫隔板預(yù)制。模板中鋼筋的安放與間隔需遵照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行槽口和孔洞的制作，尤其是橫向隔板頂端主筋的布置，確保主筋平面和水平方向的位置準(zhǔn)確無誤。

混凝土澆筑前，模板的架設(shè)需按有關(guān)規(guī)定認(rèn)真審核，模板與臺(tái)座之間的縫隙及模板各處的梁寬、順直度、預(yù)設(shè)條件及開孔位置的拼縫等應(yīng)特別注意。確保鋼模尺寸精確、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固承載力強(qiáng)、接縫平整密合；在劇烈震蕩下要防止混凝土漏漿情況；為保障混凝土結(jié)構(gòu)表面平滑，鋼模要拋光處理；混凝土設(shè)計(jì)應(yīng)科學(xué)、合理、施工便捷。

2.2.2 智能移動(dòng)臺(tái)座定位與吊裝鋼筋籠

在智慧梁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整側(cè)模后，智能移動(dòng)臺(tái)座會(huì)根據(jù)前后布置的傳感器，收集臺(tái)座在移動(dòng)時(shí)的實(shí)時(shí)信息并反饋給配置主機(jī)，通過計(jì)算與定位，智能移動(dòng)臺(tái)座會(huì)自動(dòng)調(diào)整至與模板相應(yīng)的位置。由于應(yīng)用工程項(xiàng)目需要大量預(yù)制T梁，所以需提前制作鋼筋籠，當(dāng)臺(tái)座布置完畢后，利用龍門吊安裝鋼筋籠。如圖2所示為該項(xiàng)目中的智能移動(dòng)臺(tái)座定位操作系統(tǒng)。

2.2.3 混凝土澆筑與振搗

采用龍門吊結(jié)合料斗進(jìn)行混凝土放料，并對(duì)混凝土保持120～140 mm的坍落度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。采用斜層法澆筑T梁混凝土，步驟為：由一端的底板→腹板→頂板，向另一端推進(jìn)，最后進(jìn)行頂板澆筑。通過掌握混凝土入模后的振搗時(shí)間及方式來確保結(jié)構(gòu)內(nèi)在質(zhì)量與外觀色澤一致，且無氣泡、色差、麻面等現(xiàn)象，保證施工順利。

T梁底板、頂板采用插入式振搗棒振搗，腹板混凝土采用插入式振搗棒與附著式振搗器振搗，振搗時(shí)要“快插慢拔”。沿腹板振搗時(shí)，每隔30～40 cm沿T梁縱向設(shè)置插點(diǎn)，對(duì)各點(diǎn)的振搗持續(xù)時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)控，時(shí)間太短振搗不夠密實(shí)，時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)混凝土離析，振搗每點(diǎn)應(yīng)為10～30 s，切勿lt;10 s。在混凝土表面出現(xiàn)泛漿、無氣泡、下陷不明顯的情況下才能停下；還應(yīng)避免振動(dòng)棒靠近模板，保證振動(dòng)棒不與內(nèi)置波紋管接觸，造成管路接口脫離、位移、彎曲或局部塌陷，避免出現(xiàn)堵塞孔道的問題。

2.2.4 模板拆除

智慧梁場(chǎng)項(xiàng)目中T梁混凝土制備完成后，先拆除頂板處的可拆卸式安全鎖，隨之全自動(dòng)液壓模板通過遙控自動(dòng)脫模。但是要特別注意拆除模板時(shí)不損傷、碰傷、壓傷混凝土，在追求其精美外形的同時(shí)保證混凝土的內(nèi)在質(zhì)量。當(dāng)混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可進(jìn)行拆模，若設(shè)計(jì)未提出具體標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)遵循以下準(zhǔn)則：

（1）在不損壞混凝土表面或棱角的情況下，可以拆除不承重的側(cè)模和端模。

（2）承重的底模板應(yīng)根據(jù)同條件養(yǎng)護(hù)的試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可拆除。

（3）拆除后的模板為保證后續(xù)的正常使用要及時(shí)清理。

（4）拆模時(shí)要注意人員安全，為避免誤傷應(yīng)在拆模區(qū)周圍設(shè)置警戒。

拆除模板后，預(yù)制T梁應(yīng)以緩慢的速度移入蒸養(yǎng)棚內(nèi)，不可移動(dòng)速度過快，避免對(duì)梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

2.2.5 全自動(dòng)溫控蒸汽養(yǎng)護(hù)

在預(yù)制T梁模板拆除后通過智能移動(dòng)臺(tái)座將其移入全自動(dòng)溫控蒸養(yǎng)棚內(nèi)，在移動(dòng)過程中要緩慢平穩(wěn)，并打開控制中心設(shè)置所需蒸養(yǎng)參數(shù)，且要定期檢查各溫濕度感應(yīng)器工作情況，做到及時(shí)維護(hù)?；炷恋恼羝B(yǎng)護(hù)分靜停、升溫、恒溫、降溫4個(gè)階段，且要符合以下規(guī)定：

（1）保持棚內(nèi)溫度在靜停期間不宜過低，待全部梁體進(jìn)入蒸養(yǎng)棚并檢查蒸養(yǎng)棚氣密性良好后，開啟蒸汽閥門即可開始加溫。

（2）溫度提升的速率須控制在≤10 ℃/h，每隔0.5 h需進(jìn)行一次檢測(cè)，并依據(jù)檢測(cè)結(jié)果調(diào)整閥門進(jìn)氣以調(diào)控溫升速率。

（3）維持恒定溫度大約在45 ℃。根據(jù)部件的脫模強(qiáng)度需求、混凝土配比方案及具體環(huán)境的各種因素來確定所需恒溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間。在恒溫蒸養(yǎng)中混凝土內(nèi)部核心溫度應(yīng)≤60 ℃，并通過混凝土中的溫度傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如果發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部核心溫度過高，在保證混凝土內(nèi)外溫差≤15 ℃的情況下，通過減少或中斷蒸汽供給的方法降低棚內(nèi)溫度。

（4）保持降溫速度≤10 ℃/h。蒸養(yǎng)棚內(nèi)各部分溫度應(yīng)盡量一致，通過棚內(nèi)布置的溫度傳感器進(jìn)行檢測(cè)，溫度相差應(yīng)≤15 ℃。

2.2.6 預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿封錨

2.2.6.1 張拉

張拉設(shè)備主機(jī)控制箱在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力拉伸前，輸入梁號(hào)、千斤頂號(hào)、孔道號(hào)、鋼絞線理論伸長(zhǎng)量、設(shè)計(jì)張拉控制力值等資料。在張拉操作中，通過控制箱上的功能按鈕選擇相應(yīng)的張拉梁號(hào)和孔號(hào)，并調(diào)整工作錨、限位板、液壓千斤頂和工具錨的位置，直至設(shè)備兩端安裝就位。遙控器啟動(dòng)自動(dòng)張拉程序，整個(gè)操作由設(shè)備自動(dòng)完成。當(dāng)拉伸力達(dá)到預(yù)設(shè)控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，油泵會(huì)停止操作，并檢測(cè)拉伸長(zhǎng)度是否達(dá)到既定指標(biāo)。在通過遙控裝置啟動(dòng)卸載過程中，液壓千斤頂會(huì)自動(dòng)收回，進(jìn)而移除工具錨，完成孔道張拉工作。

2.2.6.2 壓漿

張拉結(jié)束后開始?jí)簼{程序。對(duì)彎曲和垂直的孔道應(yīng)從最低的孔道灌入，并分為上下兩部分劃分孔道，下層壓漿后逐漸向上層進(jìn)行。每個(gè)管道的壓漿過程務(wù)必一次性完成，若不得不中斷，需馬上清除孔道余漿，防止重啟壓漿時(shí)發(fā)生管道阻塞。采用真空輔助灌漿技術(shù)時(shí)，必須對(duì)管道進(jìn)行抽真空，真空度為-0.06～-0.10 MPa。一旦真空度穩(wěn)定，應(yīng)立即打開灌漿閥進(jìn)行連續(xù)灌漿。

2.2.6.3 封錨

施工中須嚴(yán)格控制封端長(zhǎng)度，注漿工序完成后，立即對(duì)梁端的水泥漿料進(jìn)行全面清洗，并清理端面混凝土表面污垢再對(duì)其表層進(jìn)行鑿毛處理，同時(shí)撤去墊板和錨定設(shè)備。封端混凝土結(jié)構(gòu)澆筑工藝為：依照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)綁扎端部鋼筋網(wǎng)，通過局部箍筋與支承墊板點(diǎn)焊實(shí)現(xiàn)鋼筋網(wǎng)的固定，固定好封端模板，澆筑封端并確?；炷撩軐?shí)。

2.2.7 預(yù)制T梁調(diào)運(yùn)與儲(chǔ)存

將預(yù)制T梁搬運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)前，要對(duì)吊裝機(jī)械進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)無誤后才能開始轉(zhuǎn)移T梁，同時(shí)確保人員安全。吊裝預(yù)制T梁時(shí)，采取穿過梁底部予以穩(wěn)固的吊索方法，并在梁體下方放置橡膠墊片。吊裝時(shí)確保T型梁垂直，以避免傾斜。預(yù)制T梁起吊時(shí)，必須同步平穩(wěn)，否則梁體受扭，極易發(fā)生梁體開裂，甚至斷梁事故。各類梁型應(yīng)分別歸置，避免混雜堆積。對(duì)預(yù)制T型梁，存放臺(tái)座規(guī)劃為兩層結(jié)構(gòu)，為避免梁角破損和支撐點(diǎn)應(yīng)力分散，宜使用長(zhǎng)度不低于梁底寬度的方形木墊塊進(jìn)行支撐。同時(shí)，要注意排水。

2.3 施工效果分析

通過控制智慧梁場(chǎng)的液壓模板定位、自動(dòng)移動(dòng)臺(tái)座、自動(dòng)蒸汽養(yǎng)護(hù)等自動(dòng)化工序的施工技術(shù)技術(shù)要點(diǎn)，能夠顯著提高智慧梁場(chǎng)預(yù)制梁的施工質(zhì)量與施工效率。相對(duì)于傳統(tǒng)的預(yù)制梁場(chǎng)，案例工程采用自動(dòng)化T梁生產(chǎn)線后，可達(dá)到每條生產(chǎn)線1天預(yù)制一片梁的生產(chǎn)效率，縮短了整體施工工期，節(jié)省了人工、機(jī)械、材料等資金投入，具有顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

3 結(jié)語

本文以某高速公路工程橋梁建設(shè)項(xiàng)目中建設(shè)智慧梁場(chǎng)為工程背景，結(jié)合案例工程的全自動(dòng)液壓模板定位、智能移動(dòng)臺(tái)座、自動(dòng)化蒸養(yǎng)控制系統(tǒng)等成套預(yù)制梁智慧系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了智慧梁場(chǎng)預(yù)制T型梁的施工工藝，并分析了施工工藝的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)：

（1）針對(duì)智慧梁場(chǎng)預(yù)制T梁前的施工準(zhǔn)備工作進(jìn)行詳細(xì)介紹，探討信息化控制調(diào)試、鋼筋綁扎以及模板清理與涂脫模劑等方面的技術(shù)要點(diǎn)。

（2）結(jié)合智慧梁場(chǎng)的智能控制系統(tǒng)，分別針對(duì)支模、混凝土澆筑、養(yǎng)生、拆模、張拉等工序的智能化施工工藝的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行介紹，提出保證施工質(zhì)量與效率的關(guān)鍵點(diǎn)。

（3）為了確保預(yù)制梁梁體調(diào)運(yùn)與儲(chǔ)存的安全，探討了梁體安全無損壞的吊裝方式，以及長(zhǎng)期的高質(zhì)量存梁注意要點(diǎn)。

相對(duì)于傳統(tǒng)方式，智慧梁場(chǎng)是現(xiàn)代高速公路建設(shè)中的重要技術(shù)手段，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)制梁施工的智能化和信息化。通過針對(duì)智慧梁場(chǎng)施工技術(shù)要點(diǎn)的分析，既能實(shí)現(xiàn)預(yù)制梁的智能化建造，又能保障預(yù)制梁施工的質(zhì)量和效率，提升工程建設(shè)的整體水平。

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