董玉勝、陳青榮

（贛州誠(chéng)正公路工程監(jiān)理有限公司，江西贛州341700）

0 引言

供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革是交通運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展、加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)的必由之路。改革的核心在于利用“互聯(lián)網(wǎng)+”交通，推進(jìn)智慧交通建設(shè)，實(shí)現(xiàn)交通建設(shè)降本、增效、提質(zhì)的目標(biāo)。所謂智慧交通建設(shè)，即在交通運(yùn)輸行業(yè)中加強(qiáng)信息技術(shù)的應(yīng)用資源的整合，并在此基礎(chǔ)上推動(dòng)交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從源動(dòng)力推動(dòng)供給側(cè)改革，優(yōu)化交通運(yùn)輸行業(yè)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)、高效、降本的交通發(fā)展目標(biāo)。智慧梁廠是基于高速公路建設(shè)生產(chǎn)中BIM 技術(shù)應(yīng)用于智能制造下的產(chǎn)物。智慧梁廠是交通運(yùn)輸生產(chǎn)建設(shè)企業(yè)向工業(yè)化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)展的必經(jīng)之路。研究高速公路工程指揮梁廠的規(guī)劃及應(yīng)用創(chuàng)新對(duì)推動(dòng)我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)提升供給質(zhì)量及效率有著重要的意義。

1 智慧梁廠的規(guī)劃

智慧梁廠的整體規(guī)劃應(yīng)立足實(shí)際需求和交通運(yùn)輸供給側(cè)改革的核心。梁廠規(guī)模大小、場(chǎng)地位置、廠內(nèi)規(guī)劃等，都要與高速公路項(xiàng)目建設(shè)需求保持一致。一般將智慧梁廠的規(guī)劃分為場(chǎng)地、平面布置、設(shè)施設(shè)備三大部分。

1.1 場(chǎng)地規(guī)劃

場(chǎng)地規(guī)劃包括選址規(guī)劃和運(yùn)輸通道規(guī)劃兩部分。在廠址選擇上，應(yīng)考慮交通運(yùn)輸?shù)谋憷?，遵循少征地、少平?chǎng)地的基本原則。同時(shí)，梁廠需要建設(shè)在地基穩(wěn)定、方便交叉施工、方便進(jìn)出場(chǎng)、便于排水的位置。建址要避開滑坡、泥石流等區(qū)域。廠址必須建設(shè)在路基填方之上，來(lái)保證預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)基礎(chǔ)環(huán)境的穩(wěn)定性。運(yùn)輸通道需要考慮到運(yùn)輸材料、預(yù)制構(gòu)件及設(shè)備的實(shí)際需求。通道建設(shè)的寬度應(yīng)以最大設(shè)備運(yùn)輸車輛通過(guò)寬度為準(zhǔn)，通道路基承受荷載應(yīng)以最重設(shè)備或預(yù)制構(gòu)件加運(yùn)輸車輛的最大荷載為準(zhǔn)。運(yùn)輸?shù)缆沸枰獫M足大型設(shè)計(jì)及運(yùn)輸車輛的通行[1]。

1.2 平面布置規(guī)劃

梁廠平面規(guī)劃包括鋼梁房、制梁區(qū)、辦公區(qū)三部分。廠房大小根據(jù)實(shí)際情況而定。鋼筋房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮抗震、抗風(fēng)等級(jí)，選擇強(qiáng)度高、耐久性好的材料作為鋼筋房的內(nèi)外結(jié)構(gòu)。鋼筋房功能分區(qū)應(yīng)根據(jù)原材料及成本的存放及制作生產(chǎn)場(chǎng)地等，劃分為存放區(qū)、鋼筋制作區(qū)、成品存放處、半成品存放區(qū)、廢舊料堆放區(qū)、鋼筋綁扎區(qū)、運(yùn)輸通道、辦公區(qū)、生活區(qū)等。各部分功能分區(qū)的面積根據(jù)情況而定。制梁區(qū)可通過(guò)建設(shè)多功能梁板共用平臺(tái)來(lái)提高對(duì)場(chǎng)地的利用率。辦公區(qū)與生活區(qū)應(yīng)設(shè)置在鋼筋房的外側(cè)，且辦公生活區(qū)與生產(chǎn)區(qū)有明確的分區(qū)接線，以便實(shí)施分區(qū)管理[2]。

1.3 設(shè)備規(guī)劃

根據(jù)智慧梁廠的標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、智能化、數(shù)字化建設(shè)需求，在設(shè)備規(guī)劃方面應(yīng)側(cè)重選擇自動(dòng)化設(shè)備、智能設(shè)備，便于構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智慧梁廠信息化管理平臺(tái)。高速公路預(yù)制構(gòu)件加工需要應(yīng)用到鋼筋自動(dòng)化加工設(shè)備、自動(dòng)化張拉及壓漿設(shè)備、起重設(shè)備、自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)設(shè)備等。各類設(shè)備選擇中，應(yīng)選擇應(yīng)用無(wú)線傳染技術(shù)及自動(dòng)化水平較高的設(shè)備，便于利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及BIM 信息管理平臺(tái)實(shí)施統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化管理[3]。

2 智慧梁廠的創(chuàng)新應(yīng)用

2.1 信息化、智慧化管理平臺(tái)

智慧梁廠的規(guī)劃是建立在信息整合的基礎(chǔ)上實(shí)施的智慧管理。在高速公路工程智慧梁廠規(guī)劃前，應(yīng)構(gòu)建信息化、智慧化管理平臺(tái)。信息化、智慧化管理平臺(tái)相對(duì)于傳統(tǒng)的梁廠管理而言，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)企業(yè)從設(shè)計(jì)落地到智能制造的一體化，充分應(yīng)用了信息化、自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化技術(shù)，幫助高速公路制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。在制定智慧梁廠生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)方法時(shí)，可以通過(guò)信息化、智慧化管理平臺(tái)的終端聯(lián)網(wǎng)管理，及時(shí)上傳施工端的信息，由管理平臺(tái)通過(guò)綜合分析來(lái)評(píng)估施工可能存在的薄弱環(huán)節(jié)，再針對(duì)薄弱環(huán)節(jié)制定科學(xué)的、實(shí)用的細(xì)化方案，加強(qiáng)對(duì)薄弱環(huán)節(jié)的針對(duì)性質(zhì)量控制。針對(duì)預(yù)制梁加工生產(chǎn)及施工過(guò)程中的精度控制，也可以采取在線監(jiān)測(cè)和綜合管理相結(jié)合的方式，預(yù)防生產(chǎn)及安裝過(guò)程中的精度偏差[4]。

2.2 智慧梁廠的創(chuàng)新應(yīng)用

2.2.1 鋼筋自動(dòng)化加工

在鋼筋加工方面，智慧梁廠引進(jìn)SGW12D 全自動(dòng)數(shù)控鋼筋彎箍機(jī)、LSW32 立式彎曲智能數(shù)控設(shè)備、SGS100 數(shù)控鋼筋剪切機(jī)等，組建是能數(shù)控鋼筋剪切生產(chǎn)線、彎箍生產(chǎn)線等。同時(shí)，還創(chuàng)新鋼筋定位胎架法綁扎鋼筋的方法，有效的提升了鋼筋生產(chǎn)管理的自動(dòng)化水平及鋼筋產(chǎn)品生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化程度。相對(duì)傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)線及人工生產(chǎn)工藝，智能數(shù)控設(shè)備的引入簡(jiǎn)化了鋼筋加工的流程，提高了鋼筋加工的標(biāo)準(zhǔn)化程度。骨架定位胎架綁扎放進(jìn)的工藝同業(yè)提升了綁扎環(huán)節(jié)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化。整體而言，縮短了鋼筋加工的工期，提升了鋼架加工的整體質(zhì)量和生產(chǎn)效率[5]。

2.2.2 橋梁預(yù)應(yīng)力張拉

高速公路梁體預(yù)應(yīng)力張拉是延長(zhǎng)梁板壽命的關(guān)鍵。在梁體預(yù)應(yīng)力張拉環(huán)節(jié)，引入自動(dòng)化張拉系統(tǒng)及設(shè)備，可以加強(qiáng)對(duì)梁體預(yù)應(yīng)力張拉指標(biāo)的精細(xì)化管控，從而提升了對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉的質(zhì)量控制。這種基于信息化在線監(jiān)控的管理方式在梁體質(zhì)量管理上實(shí)現(xiàn)了溯源追蹤，有利于產(chǎn)品質(zhì)量管控和責(zé)任追蹤，同時(shí)還了生產(chǎn)效率，縮短了工期，相對(duì)于人工張拉極大的降低了梁體張拉環(huán)節(jié)的成本。

2.2.3 梁體自動(dòng)養(yǎng)護(hù)

智慧梁廠預(yù)制梁養(yǎng)護(hù)采用了自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)裝置及系統(tǒng)。相對(duì)于傳統(tǒng)的人工養(yǎng)護(hù)，自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)裝置及系統(tǒng)的應(yīng)用可以保障預(yù)制梁成品養(yǎng)護(hù)指標(biāo)的精細(xì)化管控。在梁體養(yǎng)護(hù)專區(qū)，智能傳感器的設(shè)置可以自動(dòng)采集梁體養(yǎng)護(hù)過(guò)程中溫度、濕度等各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，并通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)傳輸給一體化信息管理平臺(tái)，管理人員可實(shí)時(shí)追蹤梁體養(yǎng)護(hù)的動(dòng)態(tài)。在養(yǎng)護(hù)裝置方面，采用了自動(dòng)伸縮式可埋置噴頭。該噴頭具有180 度自動(dòng)旋轉(zhuǎn)噴淋的功能。自動(dòng)化噴頭與傳感裝置均接入一體化管理平臺(tái)。在管理員管理端口，還可以通過(guò)安裝相應(yīng)的管理軟件，利用收集來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)裝置的開關(guān)和參數(shù)的調(diào)控，隨時(shí)拿出手機(jī)監(jiān)測(cè)梁體養(yǎng)護(hù)的情況。智慧梁廠自動(dòng)養(yǎng)護(hù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)梁體養(yǎng)護(hù)的全方位、全天候、系統(tǒng)化、精細(xì)化、智慧化管理，提升了梁體養(yǎng)護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)化水平、養(yǎng)護(hù)質(zhì)量和養(yǎng)護(hù)效率。養(yǎng)護(hù)區(qū)的集中養(yǎng)護(hù)管理相對(duì)于人工養(yǎng)護(hù)，不僅減輕了養(yǎng)護(hù)工作量，還降低了梁體養(yǎng)護(hù)的綜合成本。此外，梁體養(yǎng)護(hù)采用了智能噴淋+蓄水循環(huán)回收利用的設(shè)計(jì)，箱梁養(yǎng)護(hù)應(yīng)用了自動(dòng)化控制與無(wú)線傳染技術(shù)。自來(lái)水、雨水均可循環(huán)用于梁體養(yǎng)護(hù)。自動(dòng)化控制保證了箱梁養(yǎng)護(hù)水始終處于恒溫狀態(tài)[6]。

2.2.4 模板系統(tǒng)自動(dòng)化工藝

智慧梁廠模板系統(tǒng)采用了自動(dòng)化工藝設(shè)計(jì)。通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將振搗系統(tǒng)、調(diào)解支撐系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、行走系統(tǒng)等接入液壓模板，構(gòu)建自行式液壓模板系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)模板工藝環(huán)節(jié)的智慧化管控。自行液壓模板相對(duì)于傳統(tǒng)的人工組建模板，不僅組裝、拆卸、吊裝模板標(biāo)準(zhǔn)化程度高、效率高，而且極大的減少了模板拼裝拆借的錯(cuò)誤，拼接的模板外觀質(zhì)量遠(yuǎn)高于人工施工。

2.2.5 混凝土澆筑及智能控制系統(tǒng)

混凝土智能控制系統(tǒng)是智慧梁場(chǎng)智能化管理的核心技術(shù)之一。智慧梁場(chǎng)管理平臺(tái)接入混凝土智能控制系統(tǒng)、鋼筋自動(dòng)加工系統(tǒng)、監(jiān)控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。三大系統(tǒng)可同時(shí)運(yùn)行，由平臺(tái)協(xié)調(diào)BIM 模型應(yīng)用、預(yù)制生產(chǎn)數(shù)字化管理、物流管理、設(shè)備管理、人員管理、場(chǎng)地動(dòng)態(tài)管理等進(jìn)行操作。在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，引入自動(dòng)化程度較高的龍門吊和泵送系統(tǒng)。自動(dòng)化泵送系統(tǒng)的混凝土罐車可在場(chǎng)內(nèi)自由移動(dòng)，利用龍門吊吊裝混凝土罐車到混凝土澆筑現(xiàn)場(chǎng)，有效的提升了混凝土澆筑作業(yè)的效率。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)混凝土罐車、自動(dòng)泵送系統(tǒng)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)智控輸送，遠(yuǎn)程自動(dòng)化操作混凝土的澆筑。混凝土澆筑完成后實(shí)行遠(yuǎn)程養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓F(xiàn)場(chǎng)布設(shè)傳感器，可通過(guò)智能協(xié)同管理平臺(tái)查詢操作記錄、養(yǎng)護(hù)狀態(tài)、濕度趨勢(shì)、歷史噴淋數(shù)據(jù)等。智能控制澆筑成的實(shí)體混凝土強(qiáng)度監(jiān)測(cè)合格率可達(dá)100%?；炷翝仓瓿珊笞詣?dòng)潮濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)不少于15 天[7]。

2.2.6 監(jiān)控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

智慧梁場(chǎng)規(guī)劃建設(shè)了協(xié)同管理平臺(tái)，協(xié)同管理平臺(tái)設(shè)計(jì)了九大管理功能，分別是BIM 模型應(yīng)用、場(chǎng)地動(dòng)態(tài)管理、人員管理、物料管理、設(shè)備管理、質(zhì)量安全管理、檔案管理、綠色施工、預(yù)制生產(chǎn)數(shù)字化管理。該平臺(tái)為智慧梁場(chǎng)實(shí)行集中智能化管理的核心。高速公路工程預(yù)制梁標(biāo)準(zhǔn)化施工以BIM 技術(shù)為核心，依托云計(jì)算，監(jiān)理新一代高速公路信息化平臺(tái)及應(yīng)用場(chǎng)景。該平臺(tái)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)有以下子系統(tǒng)：工程調(diào)度指揮系統(tǒng)、電子施工日志系統(tǒng)、施工組織管理系統(tǒng)、試驗(yàn)室管理系統(tǒng)、混凝土拌和站信息系統(tǒng)、梁場(chǎng)信息管理系統(tǒng)、檢驗(yàn)批管理系統(tǒng)、預(yù)制梁靜載信息管理系統(tǒng)、自動(dòng)張拉管理系統(tǒng)、征地拆遷、驗(yàn)工計(jì)價(jià)等多項(xiàng)信息管理系統(tǒng)。通過(guò)管理平臺(tái)可以對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制，對(duì)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維管理的技術(shù)、方法等采取一體化管理。為保證智慧梁場(chǎng)施工的安全，在箱梁預(yù)制工序區(qū)域、拌和站、實(shí)驗(yàn)室等需要監(jiān)控的部位安裝自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備，可通過(guò)無(wú)線管、光纖對(duì)監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行信息采集。自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備將實(shí)時(shí)采集的錄像通過(guò)無(wú)線或光纖傳輸給主機(jī)、主控中心或智慧中心，就可以及時(shí)觀察或隨時(shí)調(diào)取施工區(qū)域各時(shí)間段的監(jiān)控錄像。主機(jī)、主控中心、智慧中心利用聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程查看與控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控。

2.2.7 質(zhì)量追溯

預(yù)制梁場(chǎng)智慧協(xié)同管理平臺(tái)可對(duì)預(yù)制箱梁的生產(chǎn)資料以單元模塊的形式進(jìn)行收集和整理，并為每孔箱梁設(shè)計(jì)專有二維碼身份證。在箱梁驗(yàn)收時(shí)，通過(guò)掃碼就可查驗(yàn)到每孔箱梁從原材料到成本的每道生產(chǎn)工序及其他詳細(xì)的資料集合，包括所有的質(zhì)量驗(yàn)收資料。通過(guò)為每孔箱梁設(shè)計(jì)編碼，實(shí)現(xiàn)智慧梁場(chǎng)規(guī)劃中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的追溯管理。

2.2.8 安全管理

高速公路工程智慧梁場(chǎng)為確保安全，還針對(duì)施工人員采取安全教育培訓(xùn)及統(tǒng)一管理。安全管理的內(nèi)容包括線下安全教育宣傳和線上監(jiān)控，以及設(shè)置VR安全體驗(yàn)管、員工休息室、吸煙室等。施工人員休息時(shí)必須進(jìn)入員工休息室，吸煙時(shí)必須進(jìn)入吸煙室，以防施工過(guò)程中的意外。線上監(jiān)控指對(duì)施工人員安全防護(hù)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。指揮中心通過(guò)協(xié)同管理平臺(tái)可以看到施工區(qū)施工人員是否穿戴防護(hù)用品。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)安全人員未佩戴安全帽及其他防護(hù)措施的情況會(huì)自動(dòng)向指揮中心發(fā)出報(bào)警提示，并由管理者提醒并要求施工人員正確佩戴防護(hù)用品。通過(guò)采取多項(xiàng)安全管理措施，來(lái)提高施工人員的安全意識(shí)及對(duì)施工人員的安全管理，最大程度地保障施工人員人身安全。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高速公路智慧梁廠的規(guī)劃及應(yīng)用充分發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+”優(yōu)勢(shì)，將互聯(lián)網(wǎng)信息化平臺(tái)與預(yù)制梁生產(chǎn)線、生產(chǎn)工藝及梁廠的標(biāo)準(zhǔn)化管理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)梁廠的信息化、智慧化建設(shè)，提升了預(yù)制梁場(chǎng)數(shù)字化管理的水平。智慧梁廠規(guī)劃與創(chuàng)新應(yīng)用的核心在于將傳統(tǒng)的預(yù)制梁生產(chǎn)推向了工業(yè)數(shù)字化生產(chǎn)與管理，應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、BIM 技術(shù)、智能制造技術(shù)等，融合了預(yù)制梁生產(chǎn)的自動(dòng)化和數(shù)字化，使預(yù)制梁生產(chǎn)管理體現(xiàn)出現(xiàn)代化、智慧化的特征。新一代信息技術(shù)在智慧梁廠中的高度融合實(shí)現(xiàn)了預(yù)制梁廠信息資源的高效整合和共享利用，便于實(shí)施預(yù)制梁的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)與管理。最終實(shí)現(xiàn)了智慧梁廠大型預(yù)制梁整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程高效、高質(zhì)和降本的目標(biāo)。