桥涵结构物水泥混凝土质量控制的管控一体化技术

蒲 政，潘 芳

（1.江苏省交通运输厅公路局，江苏 南京 210004；2.江苏东交工程设计顾问有限公司，江苏 南京 210002）

桥涵结构物水泥混凝土质量控制的管控一体化技术

蒲 政1，潘 芳2

（1.江苏省交通运输厅公路局，江苏 南京 210004；2.江苏东交工程设计顾问有限公司，江苏 南京 210002）

介绍了管控一体化技术的发展缘由及其原理以及管控系统的设计研究过程，详细阐述了管控一体化技术在工程实例中的应用情况，着重分析了管控一体化技术的应用效果。

管控一体化技术；桥涵结构物；施工管理

通过对大量的现役桥涵结构物进行调查和检测，发现由于水泥混凝土质量波动大、缺乏有效的质量监控手段造成相当一部分桥涵结构物存在着质量隐患。混凝土施工过程中，受到众多因素的影响，配合比不能被严格执行，不能及时掌握拌和设备计量误差，随意改动拌和设备控制数据等，导致水泥混凝土构件易出现早期开裂，耐久性降低，服役寿命缩短，从而影响桥梁的安全运营，存在较大的安全隐患。

为了严格控制桥涵结构物的施工质量，本文将针对影响桥涵结构物施工过程中的关键工序，开展全面的、系统的施工质量管控技术研究［1-4］，旨在能够实时监控影响桥涵结构物施工质量的关键参数、施工工艺，进一步提高工程质量监管水平、施工效率，确保实体工程质量，延长使用寿命［5-6］。

1 管控一体化技术

桥涵结构物施工质量管控技术，充分利用基于物联网架构的传感技术和基于2G和3G的传输技术［6-7］，通过改造或利用现有的各类设备，对水泥混凝土的拌和生产数据以及压力试验机试验数据进行实时采集，并利用网络传输技术，及时上报到服务器［8-9］。系统对采集到的数据信息进行自动分析对比，如若超出容许的偏差范围，则会提供预警机制，以短信的方式将出现的问题以及具体的纠偏方案发送至相应级别的管理人员。如图1所示。

图1　 管控一体化技术原理图

2 管控一体化技术的开发研究

2.1 管控一体化技术的开发

确定桥涵结构物关键施工质量管控技术参数后，对施工现场的拌和楼、试验室等生产、检测设备的信息化水平进行调研、分析，开发桥涵结构物施工质量管控系统软件。并最终在依托项目施工现场进行调试，及时发现并解决存在的问题，完善系统软件使用功能与效果。如图2所示。

图2　 管控一体化技术的开发

2.2 管控一体化的评判技术研究

桥涵结构物关键施工质量参数智能化管控技术利用拌和楼生产设备、试验机检测设备实时采集各材料用量、生产配合比、拌和时间以及混凝土强度等参数，系统自动将采集到的信息数据与评价体系中的理论值进行对比分析。若超出容许偏差的范围，则自动根据误差程度设定初、中、高级预警，建立解决方案数据库，并以实时短信预警的方式通知相应管理人员，达到实时监控的目的。如图3所示。

图3　 管控一体化的评判技术研究

2.3 管控系统的建立与功能

为了使桥涵结构物关键施工质量参数智能化管控系统结构更加完整，进一步完善管控系统的功能，将影响桥涵结构物使用寿命的管控技术参数、管控评判分析技术融入其中，充分利用传感技术与网络传输技术，搭建全面的桥涵结构物关键施工质量参数智能化管控系统，并且平台的操作应简单化、人性化、高效化。管控系统结构如图4所示，主要功能如图5所示。

图4　 管控系统结构图

图5　 管控系统功能图

3 管控一体化技术在工程中的应用

为了检验系统的应用效果，在345国道南通东绕城公路桥梁1标拌和站进行了水泥混凝土拌和楼的安装、调试和应用，并进行了跟踪分析。系统硬件设备如图6所示。

图6　 系统硬件设备

3.1 拌和时间监控

根据拌和时间监控走势图可知，搅拌时间在管控系统安装初期波动很大（波动范围30～120 s），混凝土的拌和时间设置存在较大的随意性。技术人员根据监控情况编制了阶段性分析报告，并提出了混凝土最短搅拌时间的建议值。经过整改后拌和时间的控制有了很大改善，相对集中在45～50 s左右。由此可见对拌和时间的管控对于混凝土生产质量的波动起到了较好的稳定作用。

3.2 预警统计分析

安装初期水泥混凝土管控系统预警统计如表1所示。

从表1可看出，在管控系统安装初期，预警频率偏高，其中减水剂预警次数所占比例最大，初级和高级预警次数均已达到3 000多次，且大部分为正偏差预警，技术小组针对此现象改进了减水剂称量装置，加装了缓冲阀以减少减水剂添加过程中的冲击量，有效降低减水剂正偏差预警现象。

技术小组利用管控系统跟踪了后期的改进效果，该拌和站的各项预警次数有了明显的下降，全线高级预警率控制在3%以内，初级和中级预警率下降到27%以内，质量波动趋于平稳，如表2所示。

表1　 拌和站调整前预警次数统计（初期）

表2　 拌和站调整后预警次数统计（后期）

3.3 混凝土强度

345国道南通东绕城工程强度波动图如图7所示。

图7　 混凝土质量波动图

由图7可看出，345国道南通东绕城工程中设计强度C30和C50的混凝土各出现一次不合格的试件，其余绝大部分的强度试验合格率都达到了100%，不同等级混凝土强度控制较好，且各等级混凝土抗压强度试验值都分布在中心线附近，处于上下控制线以内，质量波动处于可控范围内。

查询试验记录可知，设计强度C30的混凝土试件实测强度代表值为23.8 MPa，制件日期为2014-08-11，通过查询当天的预警情况，发现当日外加剂出现连续多次的超标预警（正偏差），其中两次为高级预警。因此，初步分析C30试件强度不合格的原因为外加剂超标导致水泥掺量减少引起的。

4 结语

管控一体化技术的应用，有助于实时监控桥涵结构物施工过程中的重要工序。当出现质量缺陷时，能识别出是由于原材料、混凝土配合比、拌和工艺还是现场施工等哪个环节出现的问题，及时有效地查找问题原因，实时提出解决方案，确保工程质量，延长使用寿命。管控一体化技术在桥涵结构物工程中的应用都有着重要意义。

［1］呙丹，杨晓华，苏本良.物联网技术在现代建筑行业中的应用［J］.山西建筑，2011（9）：255-256.

［2］Zhang Manke，Wang Jinbai. Fire alarm and linkage system based on Net Linx network design［J］. Fire Science and Technology，2011，30（6）：528-530.

［3］姜彦青.基于管控一体化技术的混凝土搅拌站控制系统设计［J］.行业应用，2008（9）：128-130.

［4］钱刚，段超.管控一体化在供排水系统中的应用［C］∥第七届工业仪表与自动化学术会议，2006.

［5］杨尧.物联网技术在智能建筑公共安全系统中的应用研究［D］.西安：长安大学，2013.

［6］章云，许锦标.建筑智能化系统［M］.北京：清华大学出版社，2007.

［7］张春红，裘晓峰，夏海伦，等.物联网技术与应用［M］.北京：人民邮电出版社，2011.

［8］张新程，付航，李天璞，等.物联网关键技术［M］.北京：人民邮电出版社，2011.

［9］熊霞.物联网技术在质量监控和计量管理中的应用［J］.中国计量，2011（10）：22-23.

［10］张公忠.物联网与智能建筑［J］.智能建筑与城市信息，2011（1）：14-17.

Management and Control Integran Technology of Qualify Control of Cement Concrete for Bridge Structure

Pu Zheng1, Pan Fang2
（1. Highway Bureau of Jiangsu Communications Department, Nanjing 210004, China; 2. Jiangsu Dongjiao Engineering Design Consulting Co., Ltd., Nanjing 210002, China）

This article described the causes for the development of management and control integration technology , the principles of the management and control integration technology and the design of process control systems. It elaborated application of control and management integration technology in engineering examples. And application effect of management and control integration technologies was emphatically analyzed.

management and control integration technology; bridge structure; construction management

TP273.5

A

1672-9889（2016）04-0087-03

蒲政（1975-），男，四川渠县人，高级工程师，主要从事公路建设管理工作。

2015-09-17）