李繼偉

（中鐵十九局集團第六工程有限公司，江蘇 無錫 21400）

現(xiàn)代化工程建設具有規(guī)模大、技術復雜、施工環(huán)境惡劣等特點，要保證工程的施工質量需要做好施工過程的管理與控制。自動化、集成化以及智能化機械的發(fā)明與運用，使得現(xiàn)代交通橋梁施工也逐漸向機械化、智能化發(fā)展。如何以當下新設備、新技術和新工藝為工具，做好橋梁工程的施工管理，對于項目的質量、安全、精度和成本控制均具有重要意義[1-4]。

機械化和智能化的產(chǎn)生與應用在最近幾年得到了飛躍式的發(fā)展，目前已廣泛運用于農(nóng)業(yè)、礦山、民航、建筑等領域，并取得了不錯的應用成效[5-8]。自20世紀50年代施工機械化和智能化產(chǎn)生以來共歷經(jīng)了4個階段：萌芽與準備階段（1949-1960年）、行業(yè)初步形成階

段（1961-1978年）、行業(yè)向市場擴展階段（1979-1998年）以及國際化快速發(fā)展階段（1998年至今）。如今，我國的橋梁工程建設逐漸向深山峽谷以及巖溶戈壁這些地質、地形和環(huán)境惡劣的區(qū)域挺進，傳統(tǒng)的施工手段已不能滿足當代施工質量控制的要求，因此，必須借助于最先進、最安全、最合理的施工組合方式方能達到工程效果[9-10]。

本文對橋梁機械化和智能化施工管理及控制進行了深入分析，并從質量、進度、成本和安全上對比分析了傳統(tǒng)方法與機械化和智能化方法的施工效果，總結得到了橋梁機械化與智能化施工的優(yōu)點，對于橋梁工程的實際施工具有借鑒意義。

1 工程背景

以廣濟高速公路修建時某項目施工中機械化和智能化控制管理為例，該項目主要負責某組合式應力鋼筋混凝土梁橋施工，包括PC連續(xù)箱梁、橋面連續(xù)小箱梁、柱式墩、板墩、樁基礎等工程。建設期間，項目部積極響應國家政府號召，主動推進項目標準化施工建設，以施工機械化、智能化為改進目標，進行了一系列施工改進和技術設備引進。本文著重對機械化與智能化施工管理與控制進行介紹和分析。

2 機械化與智能化施工管理與控制

2.1 組織機構

建立一套高效的機械化、智能化施工管理組織機構對于全面提升施工管理成效具有重要作用。對施工過程中擬采用的施工機械和設備進行選型、做好相應的配套設計并落實組織管理，建立健全崗位責任制，不斷加強施工和管理人員的培訓和學習，加強對機械、設備的保養(yǎng)和維護，及時改進和優(yōu)化施工工藝，提高項目部的管理成效。項目機械化和智能化管理控制組織結構見圖1。

圖1 機械化和智能化管理控制組織結構

圖2 機械設備選型及配置原則

圖3 機械智能化設備選型

2.2 設備選型

選型步驟：（1）改變守舊的施工觀念，對工程類型、規(guī)模、工期、地質等條件進行詳細分析，對各種先進設備類型、參數(shù)、功能、成本等進行計算，為機械設備合理選型做好準備；（2）遵循精度高、效率高、成本低、協(xié)調性好、可操作性強、安裝維修簡便等6項原則（見圖2），對機械設備進行選型，盡量采用同廠同型號設備；（3）合理選擇機械設備購買與租賃方式，對經(jīng)濟壽命長、操作簡易、重復利用價值高、經(jīng)濟性好、回收成本快、安全性高的設備盡量采用購買方式，對于使用周期短、價格高昂、專業(yè)性太強且回收利用價值低的設備，盡量采取租賃方式；（4）每項工作開工前須做好機械化施工組織設計，確定在不同工期時間段內最合理的機械設備組合類型。

根據(jù)以上選型設計，工程施工過程中按照標準化、精細化和專業(yè)化原則引進和采購了一批先進機械化設備：數(shù)控鋼筋調直切斷機、數(shù)控彎曲中心、數(shù)控彎箍機、全自動鋼筋籠滾焊機、鋼筋直螺紋連接設備、JS1000型攪拌機、汽車泵、150t/40m雙導梁架橋機、三輥軸振動整平機。根據(jù)工程特點，避免傳統(tǒng)工藝缺陷，在橋梁施工過程中先后采用如下智能化施工工藝：（1）智能張拉施工工藝；（2）智能壓漿施工工藝；（3）智能養(yǎng)生施工工藝；（4）智能檢測施工工藝。各機械智能化施工設備示意見圖3。

2.3 人員培訓及維修管理

機械設備最終由人來操作，加強人員管理與培訓是關鍵?！霸O備管理員、操作員、調度員以及維修員”作為機械化、智能化施工中的四大人員，項目部必須做好上述相關人員的技術業(yè)務培訓計劃，定期開展輪訓、新訓和技能考核，不斷更新知識和管理思路、吸收行業(yè)最新理論和工藝技術，擴展技能儲備。平時做好機械設備的維修保養(yǎng)，制定預防維修保養(yǎng)制、定期維修保養(yǎng)制以及日常保養(yǎng)制度，降低事故風險率。

3 應用效果分析

從質量、進度、成本、安全4個方面對傳統(tǒng)工藝和采用機械化、智能化施工前后的效果進行了對比分析。

3.1 質量效果

鋼筋制安質量效果對比：傳統(tǒng)鋼筋制安方法箍筋末端彎鉤加工不標準、鋼筋間距不均勻、梁腹板箍筋制安質量差；采取胎架法和卡槽定位安裝工藝后，鋼筋制安得到了明顯改善，保護層的合格率均大于85%，較傳統(tǒng)工藝有較大提高，見圖4a。

梁智能養(yǎng)護質量對比：傳統(tǒng)人工養(yǎng)護下，梁翼緣板養(yǎng)護不到位，表面分布較多氣泡，并時有錯臺出現(xiàn)；采取機械化、智能化養(yǎng)護施工之后，梁的安裝線性整體改善，表面平整、美觀，各部位強度均勻，極大避免了干縮裂紋的產(chǎn)生，見圖4b。

壓漿質量對比：傳統(tǒng)壓漿施工法出漿口壓力和漿液質量主要靠人為經(jīng)驗判斷，可靠性較差，質量追溯性差；智能壓漿設備自動調整平衡各項系數(shù)，且能通過PC端口實時查看壓漿參數(shù)的變化過程，數(shù)據(jù)可靠性較高，質量追溯性好。

3.2 進度效果

對比不同施工項目采取傳統(tǒng)施工方法與機械智能化施工控制方法時的工期見圖5。從圖中可以看到：傳統(tǒng)施工管理控制法預制256片小箱梁需要10個月，而采用機械智能化后僅需6.5個月，較前者節(jié)約工期3.5個月；傳統(tǒng)施工法下安裝256片小箱梁的工期為4.5個月，采取機械智能化控制后僅需2.5個月，較前者提前工期2個月；大跨徑連續(xù)現(xiàn)澆梁在兩種施工控制法下的工期分別為2.5和2個月，而橋面施工則分別為4.5和2.5個月，機械智能化施工控制法均較傳統(tǒng)控制法的施工工期有所提前。可見，機械智能化施工具有良好的施工效率。

圖4 傳統(tǒng)與機械智能施工法質量效果對比

3.3 成本效果

傳統(tǒng)與機械、智能施工法的項目費用組成情況見圖6。從圖6中可以對比看到：采取機械智能化施工控制后，項目的機械使用費從42%上升至45%，但節(jié)約了人工（較傳統(tǒng)法降低4%）和材料（較傳統(tǒng)法降低2%），使得項目的整體利潤從2%提升至5%；機械智能化施工管理降低了總體的施工成本，不僅促進了項目管理水平的提升，也使項目的利潤提升了150%。

圖5 兩種方法進度分析對比

圖6 兩種方法項目成本對比

表1 兩種方法安全性能對比

3.4 安全效果

對比分析了傳統(tǒng)施工法與機械智能化施工控制法的安全性，見表1。從表中可以看到：引進新型先進設備和工藝、采取機械智能化施工代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工作業(yè)，能在一定程度上提高設備及工程的安全性，保障了施工作業(yè)人員的安全，能夠很好地控制和降低項目的質量安全事故率。

3.5 優(yōu)點

從上文兩種方法的應用效果對比可以看到，機械智能化施工具有如下優(yōu)點：（1）可以提升施工質量，改善工程外觀；（2）有利于降低施工成本，提升工程利潤；（3）有利于縮短工程施工工期，提升項目效益；（4）有利于人力資源的優(yōu)化并節(jié)約勞動力；（5）有利于提升施工項目的管理能力；（6）有利于改善工程的可操作性、可實現(xiàn)性以及可控性，對于擴展項目設計空間具有一定幫助。

4 結束語

專業(yè)化、機械化以及智能化的發(fā)展是當前工程建設領域的發(fā)展趨勢，對于工程質量、進度、成本和安全的提升和改善具有積極作用，并能夠提升工程的穩(wěn)定性和耐久性，因此做好機械化、智能化施工管理與控制對于生產(chǎn)建設具有重要意義。