智慧梁场施工技术创新与实践——以泉南高速公路桂柳改扩建项目为例

谢波，石琦

（中交路桥华南工程有限公司，广东 中山 528400）

1 引言

山岭地区高速公路与铁路建设过程中，桥梁占比大，而工程施工中预制梁的施工速度、质量和成本是施工控制中的关键环节。临时预制梁场的成本投入高，生产效率低，建筑垃圾多，无法满足当前工程建设智能化与绿色环境的发展需要[1-2]。以信息化和流水线式作业模式为主的智慧梁场模式能够满足装配式、大吨位、大体积预制梁的生产需求，将传统预制梁的生产方式转变为智慧化生产方式，符合工程建设向绿色与智能建设的发展方向[3-5]。

本文针对预制梁的高效高质生产、占地少、成本低及环保等方面难题，以G72 泉州—南宁高速公路广西桂林至柳州段改扩建工程为背景，重点介绍预应力混凝土T 梁工厂化流水线主要施工流程及技术，分析了与传统预制梁工法对比的优势。

2 工程背景

G72 泉州—南宁高速公路广西桂林至柳州段改扩建工程No.03 合同段采用双向8 车道高速公路标准。中交路桥建设有限公司承建桩号为K1172+913.949～K1193+200，路线全长20.411 km，主要施工内容包括路基、桥涵、隧道等，其中包括预制梁板2581 片。

项目共设置3 座预制场，其中3#梁场预制1 358 片，占地面积28 000 m2，场内设制梁台座36 个。预制场分为胎架绑区、制梁区和存梁区，场外周边设置排水沟，引至集中处理点，外围设置砖砌围墙，实行封闭式管理。

根据梁场地设置在路基上的情况，3#智慧梁场共布设4 条自动化生产线，相邻生产线错位布置，使其可共同生产，各条生产线间距小，占地更窄，生产线之间采用自制移动式步梯进行行走。每条自动化生产线配置3 个移动底座和1 套智能化液压式模板，可通过智能化控制实现预制梁流水线生产。桂柳改扩建3#标准智慧梁场如图1 所示。

图1 桂柳改扩建3#标准智慧梁场

3 智慧梁场信息管理平台

在智慧化梁场先进硬件及软件系统的基础上，项目部创新运用“物联网+数据分析”技术，打造了智慧梁场中央控制平台。该平台分混凝土振捣、蒸汽养护、智能张拉压浆、智慧用电、智慧喷淋、视频监控6 大板块，将整个梁片生产过程完成智慧检测和数字化存档，保证了梁片标准化、系统化的生产。

建设梁场施工统一管理平台，对下辖项目梁场的施工体系、生产过程、质量信息等进行统一管理，促进梁场生产标准化与规范化，以及智慧梁场信息化建设成本。平台可实现梁场的生产计划管理、梁场进度管理、预制梁与台座管理、张拉监测、压浆监测、设备管理、物资与人员管理等。智慧梁场信息管理平台可以提高工程质量，加快工程进度，减少工程投资。实现信息化提高管理水平、智慧化提高企业效益。生产流程的数字化技术应用，可以减少能耗、降低成本、提升质量。

4 智慧梁场控制系统

智慧梁场各系统组成与应用如图2 所示。控制中心是整个智慧梁厂的控制中枢，负责分配梁场作业施工，切换移动台车的控制模式，控制移动台座的流转。控制模板一键启停作业，并且配合MES 系统判断模板作业条件，做到模板自动开合模，实现预制梁振捣单元控制、蒸汽养护室的开关及棚内温度的控制。可在控制中心接收张拉压浆数据，实现张拉压浆过程数据管控，控制工人调度等。

图2 智慧梁场各系统组成与应用

移动台座及横移台车控制系统由底模模板和底模小车组成，由移动台座变频行走控制系统控制移动。移动台座自动行走控制系统可同时操作多条线的台座，实现速度可调、微动调整，柔性启动和柔性停止，以及定位控制，自动避撞。电源通过滑线接入，空间整洁便于管理和维护。

液压模板控制系统采用智能控制器、位移传感器、电动执行器，精确控制横移的同步性，脱模时操作人员可直观地看到脱模数字量。可实现指定脱模、一键脱模，以及实现与远端监控系统通信，实现同时控制多套模板脱、合模。

智能振捣控制系统和养护控制系统如图3 所示。附着式振捣控制系统主要用于混凝土浇筑过程中的密实度控制。在混凝土浇筑过程中具有振动频率、强度可调，振动时间可调，振动时序和先后顺序可调，以及振动过程记忆等功能，可通过智能控制系统实现启停工作。根据施工工艺，对每路振动器的振动数据及时间进行记录，以便后续工艺改善。养护室内设置蒸汽发生器3 台、梁温度测试仪压力表、液压门，控制蒸汽发生器释放蒸汽的温度，实现有针对性的养护。

图3 智能振捣和养护控制系统

5 传统梁场与智慧梁场生产效率对比

表1 列出了传统梁场与智慧梁场预制T 梁流水线施工工效对比数据。根据预制梁生产时间功效分析，预制1 片梁智慧梁场比传统预制方法节省了约103 h。智慧梁场采用了蒸汽养护的方式进行养护，蒸养26 h 预制梁可达到张拉强度，比之传统喷淋养护方式节省了118 h，蒸养工艺的应用缩短了梁片养护时间。智慧梁场的应用既能保证施工作业安全，又能实现高效高质量生产，大幅度提高生产效率。

表1 预制T梁流水线施工工效对比数据

由表1 可知，预制梁生产过程中养护时间占比极大，在自然条件下完成喷淋养护是传统预制梁体的主要养护技术。该养护方法的周期通常为一周且需要用拼装式移动棚，蒸养效果欠佳且浪费较多的热量。如果制梁周期过长，就会给大规模预制T 梁施工造成严重的负面影响。

两种T 梁预制方法功效对比数据如表2 所示。可以看出，移动式工厂化预制T 流水线施工比较高效，预制T 梁拆模后即可通过移动台座行走至固定蒸养棚内进行蒸养，快速提升强度，然后达到一定的强度即可进行预张拉施工，在棚内施工对环境具有较强的适应能力，能够快速实现预制区循环作业，移动台座吊至钢筋绑扎区进行下一片T 梁的钢筋绑扎工序。

表2 综合分析

智慧梁场的建设，从人员使用上来分析，智慧梁场生产一片梁所用人工为48 人，比普通梁场使用人工减少了6 人，节省了人工成本的投入。主要体现在模板拆除方面，液压式模板拆模方式快捷方便，节省了人工的投入，增大了预制梁的生产效益。

6 结语

智慧梁场信息管理平台在泉南高速中预制梁场的应用，实现了信息化提高管理水平、智慧化提高企业效益。生产流程的数字化技术应用，减少了能耗、降低了成本、提升了质量、优化了资源配置，为企业加速迈向现代化、信息化、智慧化新时代提供了有力支撑。为此对该新工艺进行分析和总结，可供以后类似工程项目借鉴。智慧梁场信息管理平台为我国桥梁工程智能信息技术应用提供了有效参考。