简析高速公路工程智慧梁厂的规划及应用创新

肖遥

摘 要：在我国公路里程不断增加的背景下，公路桥梁工程越来越多，占比越来越大，而在桥梁上部构造中预制梁又占有很大的比例，各条在建高速公路上都设置有多个预制梁厂。而机械化，智能化取代人工生产是未来工程施工的大趋势，现在的预制梁厂虽然逐渐普及了生产现场和管理模式的标准化，但是各道工序仍然以人工作业为主，不仅生产效率难以进一步提升，而且质量、安全难以得到保障。基于此，本文结合工程实例，先分析了预制梁厂建设的趋势，接着探讨了智慧梁厂的规划、建设及施工管理，并如何利用新设备、新工艺达到生产过程可视化，施工流程标准化，业务管理数字化，机械设备智能化，管理决策智慧化的目的，全面提升梁厂安全、质量、效率，以之为今后类似工程施工建设管理提供新思路，取得良好的社会效益和经济效益。

关键词：智慧梁厂;总体规划;创新应用

G4216线宁南至攀枝花段高速公路ZCB1-11合同段由四川铁路建设有限公司承建，按照项目总体规划，分设1#，2#两个预制梁厂，其中2#梁厂施工任务为781片，包含有25 m、38 m、40 m三种长度的T梁。

1 智慧梁厂的规划

梁厂的总体规划应考虑建设背景，项目定位，梁厂定位，梁厂规模等因素，大致可分为场地规划、平面布置规划、设备规划三个方面。

1.1 场地规划

（1）选址规划。梁厂的选址，一般应遵循少征地、少场平工程，交通运输方便，运梁距离短等原则。影响梁厂选址的因素有线外征地拆迁、进场施工便道、冲沟排水，线内交叉施工、路基沉降、滑坡等不良地质。本梁厂选址为两座桥之间的路基段落主线，左右为服务区，整个梁厂坐落于路基填方上。

（2）运输通道规划。梁厂道路包括材料设备运输车辆、行政管理车辆进出场通道，以及运梁通道。梁厂生产需要运输大量原材料、成品混凝土以及制梁吊梁等设备，而且成品梁的吨位较大，对运输通道要求较高。在道路规划的时候，应结合工程实际情况，方便大型机械设备和预制梁的运输。

1.2 平面布置规划

（1）钢筋房规划。钢筋房的规划分为外棚规划及棚内规划。外棚的规划应根据梁厂规模确定钢筋房的尺寸，结构等级应考虑抗风因素，侧面及棚顶颜色应与办公区、生活区等一致;棚内规划应按照功能进行分区，本梁厂棚内有原材料存放区、钢筋制作区、半成品存放区、成品区、废旧料堆放区、钢筋绑扎区、材料运输通道。在大门处设置有门禁系统，对人车进行分流，达到外美内实的要求。

（2）制梁区规划。梁板生产区应根据梁板的种类、长度、长度统一规划制梁台座，同一类型不同长度的梁板可以共用台座，按照节约场地、节约材料、节约成本、方便施工的原则进行布置。

（3）办公区规划。办公区域的规划可根据需要设置不同的区域，以本梁厂为例，设置有管理办公室、民工夜校、宣传展示中心、大型LED屏幕、VR安全体验馆、员工休息室，班前教育宣讲台、停车区等。

1.3 设备规划

（1）钢筋加工设备。钢筋加工设备的选取应遵循生产过程可视化，施工流程标准化，业务管理数字化，机械设备智能化等原则，达到省时、省工、安全质量有保障的目的。

（2）张拉、压浆设备。传统张拉设备是人工手动操作油泵，利用尺量、油表读数来进行张拉力和伸长量的控制，效率低、误差大、精度低。本梁厂采用自动张拉压浆设备，预应力精度控制大幅提升，节约人工，提升工效。

（3）起重设备。梁厂出梁的方式一般有两种：龙门吊出梁和滑移台车出梁，龙门吊机又分为轨道式提梁机及轮式提梁机，提梁机的种类直接影响到梁厂的场地规划方案，可根据实际情况进行选用，在选取的同时要遵循安全第一，操作简易的原则。

（4）自动喷淋养护装置。梁板质量的好坏，养护非常关键，传统人工养护费时费力费水，且很难达到理想效果，本梁厂采用梁板自动喷淋+蓄水循环养护系统，利用自动化控制与无线传感技术，达到梁板恒温恒湿效果。

2 智能化创新应用

2.1 钢筋自动化加工

（1）SGW12D全自动数控钢筋弯箍机。梁厂在钢筋弯箍设备上采用了固特机械SGW12D全自动数控钢筋弯箍机，该设备可根据需求编制图形，自动接料，高于人工半机械化操作，每班产量可达7吨，运行稳定，是定制化智能钢筋加工解决方案的保障者。

（2）LSW32立式弯曲智能数控设备。梁厂在钢筋弯曲系统上采用了固特机械LSW-32立式数控钢筋弯曲机，该设备为全钢板焊接箱体，采用齿条传动，可储存10种形状，创新夹具设计，弯制马蹄筋更方便;可量身定制成型轮，弯曲复杂的钢筋图形;弯曲、行走采用伺服电机控制，弯曲角度更加精准，成型尺寸更加精确。

（3）智能数控剪切生产線。梁厂在钢筋剪切设备上采用了固特SGS100数控钢筋剪切机，该设备为全钢板结构，不同尺寸、规格的钢筋自动化分仓存储上料;整机有24块定尺板，采用齿条传动，配合定尺伺服电机，定尺更加准确;采用机械式切断机，切断稳定高效，全包裹护罩，有效的提升了安全性。

（4）骨架定位胎架法绑扎。传统人工绑扎钢筋工艺存在钢筋数量、间距不易控制，钢筋保护层合格率较低、钢筋骨架线型较差、台座周转周期较长等缺点。本梁厂采用定位胎架法进行钢筋绑扎，主要是用型钢按设计尺寸制作定型胎架，人工按胎架固定位置进行预先钢筋骨架绑扎，在钢筋房内设计4个钢筋绑扎胎架，整体吊安，不占用预制台座，能大幅度提高钢筋绑扎质量，确保钢筋骨架外包尺寸和保护层厚度，节约整个预制过程周期。

2.2 自动张拉设备

桥梁预应力张拉是非线性的力的分配和传递过程，是梁板施工中的一个关键工序，预应力张拉精度确定梁板的寿命，如果出现张拉精度失控，会使梁体出现纵横向裂缝，引发质量安全事故。

（1）自动张拉系统。本梁厂采用的自动张拉系统主要由一台主机和两台从机组成，并安装力值传感器和位移传感器。系统结构为：在千斤顶的打压端和回油端分别安装液压传感器，同时在每台千斤顶上安装非接触式位移传感器，减小了油压低频振动对压力的干扰，实时监测张拉伸长值的变化，达到张拉力与伸长值双控目的。本系统实现了计算机自动控制技术、无线传输技术、数据监控分析技术的一体化，通过自动张拉系统，实现了梁板张拉的信息化管控。

（2）技术指标及应用。自动张拉系统的张拉力由压力传感器测量，钢绞线伸长量由位移传感器测量，并在触摸屏上显示;张拉数据，张拉力曲线及伸长量曲线可导出为Excel表格，同时通过网络直接上传。

与传统手工张拉相比，预应力控制精度大幅提升，自动生成报表，质量追溯有据可查，既节约了人工成本，又提高了工效。

2.3 自动喷淋養护装置

（1）工作原理以及操作及应用。自动喷淋养护系统能自动喷出气雾状水对梁体进行全方位养护，喷出的水雾均匀，可达到全天候、全湿润的养护质量标准。存梁区设置温度湿度感应器，测量数据反馈至信息调度中心，管理人员可以通过手机登录系统，监控整个养护过程，也可“一键操作”发布启动或停止指令，根据实测数据，自动喷淋养护系统进行洒水养护，均匀喷出的雾状水对梁体的顶板、腹板及箱室内腔进行全方位养生。养护用水经过水污染处理设备净化后可循环使用，节约了施工用水。

（2）创新特点。1）喷头自动化。喷头采用自动伸缩式埋置于制梁台座内，喷头可自动旋转喷淋180°，充分对梁板进行洒水养护。2）养护自动化。自动喷淋养护系统利用控制箱集中对每个制梁台座的养护系统进行控制，并利用无线网络实现了手机端联网控制，其养护参数可在控制箱或手机端进行调整，可实时查看每片梁的养护情况，准确统计每片梁的养护时长。

2.4 模板自动化

（1）自行式液压模板的组成。自行式液压模板由模板、行走系统、液压系统、调解支撑系统、振捣系统等组成。相比于传统模板，液压模板采用了多个行走小车，行走轨道采用槽钢反扣固定于混凝土地平上，与制梁台座平行，模板系统在上一个制梁台座完成拆模后，沿轨道行走自下一个制梁台座，将模板由空中移动转向地面移动。

（2）自行式液压模板的优势。1）提高工作效率。取代了传统人工装模、拆模、吊装转运模板的老式工艺，首次需人工安装模板，后期的装模、拆模全部采用液压控制系统整体装拆，施工效率提高一倍以上。2）减少错台现象。全部采用整体拼装的大块模板，拼缝少，不需要每次拆解与拼装，消除了拼装中因人为因素产生错台，梁板外观远优于普通拼装模板。3）保证安全施工。安装到位后，不用再拆除和安装，整个后期施工无吊装工序，可杜绝由于吊装转运摆放不合理等因素引起的安全事故。

2.5 混凝土浇筑

传统混凝土的浇筑方式为泵送或者龙门吊吊装入模，本梁厂采用混凝土罐车提升系统，比常规的龙门吊吊装入模可以节约1.5～2个小时;砼罐车提升设备可在场内自由移动，能保证重载满足砼浇筑要求，空载满足快速移动。

3 结束语

通过宁攀高速2#预制梁厂在信息化和智能化方面的探索实践，证实了先进的技术手段有效弥补了传统施工和管理上的不足和短板，提升了梁厂生产智能化、管理决策智慧化水平，为项目提质增效起到积极助推作用，同时，项目部安全、质量、环保、文明施工等各方面都能受益。

参考文献：

[1]高俊甫，张东青，乔向伟，等.高铁预制梁场信息化、智能化的创新实践[J].科技与创新，2019（3）：9-11.

[2]孙振堂.基于BIM可视化技术的公路桥梁预制智慧梁场[J].四川建材，2018，44（9）：181-182.

[3]肖旭东.铁路大型预制梁场规划及设计[J].山西建筑，2012，38（7）：19-20.

[4]黄亮，刘伟涛.谈高速铁路预制梁场设备配置与管理[J].山西建筑，2014，40（17）：239-240+288.