林 虎 （安徽省路港工程有限責任公司，安徽 合肥 230011）

1 研究背景

2020年7月3日，住房和城鄉(xiāng)建設部等13個部委聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見》（建市〔2020〕60號文）明確指出“圍繞建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展總體目標，以大力發(fā)展建筑工業(yè)化為載體，以數(shù)字化、智能化升級為動力，創(chuàng)新突破相關(guān)核心技術(shù)，加大智能建造在工程建設各環(huán)節(jié)應用，形成涵蓋科研、設計、生產(chǎn)加工、施工裝配、運營等全產(chǎn)業(yè)鏈融合一體的智能建造產(chǎn)業(yè)體系，提升工程質(zhì)量安全、效益和品質(zhì)，有效拉動內(nèi)需，培育國民經(jīng)濟新的增長點，實現(xiàn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級和持續(xù)健康發(fā)展”。

2 目前現(xiàn)狀及發(fā)展方向

公路橋梁建造技術(shù)在近年來我國交通基礎建設快速時期已取得了長足的進步，然而整體建造過程中，橋涵等裝配式結(jié)構(gòu)預制一般以小型、多點、臨時建造等情況出現(xiàn)，項目整體裝配化程度低，未能形成整體布局。部分項目工程設置了橋涵構(gòu)件預制標進行裝配化布局，施工全過程工藝流程數(shù)字化、智能化、自動化和建筑機器人應用水平低，未能形成自動化工藝智能生產(chǎn)流水線和工業(yè)化建造智能成套裝備，難以滿足“安全、高效、優(yōu)質(zhì)、智能”發(fā)展的要求。

工業(yè)化建造方向在提升交通建設工程質(zhì)量和品質(zhì)的實踐中，如何應用預制混凝土構(gòu)件智能生產(chǎn)線，實現(xiàn)標準化設計、工業(yè)化生產(chǎn)、裝配化施工、信息化管理以及智能化應用，真正推動交通建設工程轉(zhuǎn)型升級與可持續(xù)發(fā)展，是需要進行探索研究和實踐應用的方向。

3 工藝原理

“工廠化智能流水作業(yè)技術(shù)”主要從各生產(chǎn)環(huán)節(jié)與整體工序流程出發(fā)，進行自動化生產(chǎn)流水線施工，形成裝配式T梁工廠化智能流水作業(yè)的成套技術(shù)。該技術(shù)主要包括智能機器人鋼筋加工技術(shù)、混凝土標準線運、澆技術(shù)、構(gòu)件預制流水線自動化技術(shù)和智能控制數(shù)據(jù)化系統(tǒng)四個部分。

①智能機器人鋼筋加工技術(shù)：采用意大利MEP鋼筋設備及龍門式數(shù)控焊接機器人，完全自動化的鋼筋切割和彎曲操作，構(gòu)思完整的生產(chǎn)周期實行全自動化。

②混凝土標準線運、澆技術(shù)：主要包括魚雷罐運輸混凝土子系統(tǒng)、布料機澆筑混凝土子系統(tǒng)。整條線路進行標準化軌道布設，拌合站完成攪拌混凝土后，以魚雷罐方式經(jīng)運輸軌道將混凝土運輸?shù)筋A制梁澆筑區(qū)上方的布料機中，然后通過布料機對預制構(gòu)件進行混凝土澆筑。

③構(gòu)件預制自動化流水線技術(shù)：布設多個平行作業(yè)線，每個作業(yè)線設置多個工作位區(qū)，平行移動臺車可對移動臺座進行平行作業(yè)線之間調(diào)節(jié)。單一作業(yè)線技術(shù)主要包括移動鋼臺座、固定位液壓鋼側(cè)模、混凝土振搗器、恒溫蒸養(yǎng)室和自動噴淋養(yǎng)護等技術(shù)。鋼筋加工完成后，用門式起吊機起吊至停留在1號位的移動鋼臺座上后，然后鋼臺座移動至2號位液壓鋼側(cè)模區(qū)域，鋼側(cè)模閉合及頂面鋼筋完成安裝后，由布料機進行混凝土澆筑，澆筑過程中附著于液壓鋼側(cè)模外側(cè)混凝土振搗器進行振搗，梁板澆筑完成達到規(guī)定條件后，開啟液壓鋼側(cè)模，移動鋼臺座依次移動至3號位恒溫蒸養(yǎng)室、4號位提梁橫移區(qū)，后續(xù)完成養(yǎng)護、張拉壓漿、存放等工作。

④智能控制數(shù)據(jù)化系統(tǒng)：主要包括智能控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)化系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)指令統(tǒng)一，相互聯(lián)系。智能控制系統(tǒng)：根據(jù)工序流程按指令自動化完成移動鋼臺座就位、液壓模板安拆、移梁蒸養(yǎng)等工作，且過程中魚雷罐按指令將混凝土運輸至布料機，布料機根據(jù)設定自動按分層厚度澆筑混凝土，澆筑過程中振搗器同步按次序開始振搗。數(shù)據(jù)化系統(tǒng)：對混凝土拌合量、施工配合比、運輸澆筑時間、振搗頻率、蒸養(yǎng)時間、蒸養(yǎng)溫度、張拉壓漿時間等一系列過程數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)，對施工中不符合設計參數(shù)的數(shù)據(jù)予以預警，并全過程中與智能控制系統(tǒng)的指令相統(tǒng)一協(xié)作。

4 技術(shù)特點

①自動化控制程度高。根據(jù)工序流程，自動化控制完成移動鋼臺座就位、液壓模板安拆、移梁蒸養(yǎng)、魚雷罐運輸、布料機澆筑、智能振搗器振動等混凝土構(gòu)件預制生產(chǎn)施工周期。無需投入混凝土罐車、泵車設備，無需起重吊進行模板安拆。

②全程數(shù)據(jù)信息化智慧管控。對混凝土拌合量、施工配合比、運輸澆筑時間、振搗頻率、蒸養(yǎng)時間、蒸養(yǎng)溫度、張拉壓漿時間等一系列過程數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)，施工中不符合設計參數(shù)的數(shù)據(jù)予以預警。操作人員及管理人員可通過智能控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)信息化系統(tǒng)進行施工過程管控。

③技術(shù)先進，可復制、易推廣。改變了罐車澆筑混凝土、固定臺座上預制梁板、龍門吊起吊安拆模板等傳統(tǒng)施工設備和預制工藝，形成自動化智能控制流水生產(chǎn)線，整體質(zhì)量安全易管控。

④整個生產(chǎn)過程“流水化作業(yè)、智能化控制、裝配化施工”，滿足“安全、高效、優(yōu)質(zhì)、智能”管控目標和未來行業(yè)發(fā)展需要，推廣應用價值極大，適應性范圍廣，尤其適合大規(guī)模生產(chǎn)的裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地和園區(qū)，社會效益明顯。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 施工工藝流程

場站布設→鋼筋加工、綁扎及吊裝（移動鋼臺座就位1號位）→鋼側(cè)模及頂面鋼筋安裝（移動鋼臺座就位2號位）→（移動鋼臺座持續(xù)2號位）混凝土拌合、運輸、澆筑→（移動鋼臺座就位2號位）混凝土振搗→預制構(gòu)件蒸汽養(yǎng)護（移動鋼臺座就位3號位）→（移動鋼臺座就位4號位）張拉壓漿→（移動鋼臺座返回1號位）預制構(gòu)件提梁橫移、噴淋養(yǎng)護、存梁。

5.2 操作要點

5.2.1 場站布設

施工開工前，在后場分別布設拌合站、鋼筋加工區(qū)、構(gòu)件預制區(qū)及存梁區(qū)。拌合站出料口與構(gòu)件預制區(qū)魚雷罐軌道相連，鋼筋加工區(qū)與構(gòu)件預制區(qū)采用鋼軌道布設以及鋼筋半成品。構(gòu)件預制區(qū)內(nèi)分設鋼筋綁扎區(qū)、混凝土澆筑區(qū)、蒸汽養(yǎng)護區(qū)及張拉壓漿區(qū)。采用流水線施工布局，分設多條生產(chǎn)線，中間根據(jù)情況設置閉合循環(huán)回路，每條生產(chǎn)線配置4個鋼臺座，臺座長度根據(jù)預制構(gòu)件梁板長度設定，制動采用電機制動，每條生產(chǎn)線基礎上設置鋼軌道供臺座移動。

5.2.2 鋼筋加工、綁扎及吊裝

①鋼筋按照施工圖設計對各編號鋼筋采用智能數(shù)控機器人下料和加工，并充分考慮鋼筋的搭接方式和搭接長度。

②鋼筋胎模制作，分為肋板、翼板、波紋管、吊裝支架。肋板部分分為肋板部支架、水平縱向分布支架。按照箍筋設置間距設置卡槽口，在角鋼上設置明顯記號，標示波紋管定位鋼筋的位置。水平縱向鋼筋支架的制作，采用角鋼制作，高度為梁高。

③鋼筋安裝分為肋板和翼板兩個部分。按照波紋管定位鋼筋→縱向水平筋→馬蹄筋→梁餒箍筋→底部縱向主鋼筋→橫隔板鋼筋→穿入固定波紋管→翼板水平橫向筋→翼板縱向鋼筋→預埋鋼筋。按照梅花形布置C50混凝土保護層墊塊。

④移動鋼臺座就位1號位鋼筋施工區(qū)域。半成品鋼筋通過電動平車運輸至鋼筋綁扎胎具處進行綁扎，安裝預應力管道、各類預埋件。鋼筋骨架綁扎完成后，由龍門吊吊裝專用吊具，將T梁鋼筋骨架吊裝至臺座上。

5.2.3 鋼側(cè)模及頂面鋼筋安裝

①鋼側(cè)模采用液壓模板，自動化控制。主要包括側(cè)板及翼緣底板，側(cè)模附著在支架上，支架起到穩(wěn)定側(cè)模和加勁側(cè)模的作用。側(cè)模先編號，再試拼，后使用，側(cè)模按照不同長度標準節(jié)組成。

②移動鋼臺座就位2號位。鋼筋工程結(jié)束后，啟動臺座移至液壓模板區(qū)域。模板液壓閉合。固定后，采用門吊安裝加工成型的頂面鋼筋骨架。

5.2.4 混凝土拌合、運輸、澆筑、振搗

①混凝土拌和在標準配合比完成批復的基礎上，每批次混凝土拌和前測定集料含水量等指標，確定本批次混凝土施工配合比，設定系統(tǒng)并嚴格按照施工配合比實施。

②采用標準化軌道布設，混凝土從拌合站出料口直接出料至魚雷罐，運輸至每條生產(chǎn)線上方布料器。

③布料器沿預制梁板長度方向布設軌道，根據(jù)每次澆筑量設定相關(guān)參數(shù)，以控制布料器行走速度、來回頻率完成分層分段澆筑目的。自動化分層澆筑，每層澆筑厚度不大于30cm，在倒角和配筋較密處（特別是在側(cè)板的側(cè)墻和底座交界處）為方便引氣分兩層澆筑，連續(xù)澆筑。如因故中斷，間隔時間不得大于150min。

5.2.5 混凝土振搗

①混凝土采用附著式振搗器為主，其他振搗為輔，振搗器按照一字形上下布置兩層，腹板及馬蹄處各布置一排，縱向間距1.5m。混凝土在馬蹄處氣體不易排出，要分層澆筑，并及時振搗。

②混凝土澆筑完成后收漿前，應對外露面混凝土進行收光或拉毛。鑿毛面采用水沖洗法鑿毛，混凝土拆模后，立即組織鑿毛。

5.2.6 預制構(gòu)件養(yǎng)護

①混凝土強度達到一定強度后，開啟液壓模板脫模，將移動鋼臺座移至3號位，并做好密封措施，利用恒溫恒濕的蒸汽養(yǎng)生設備對梁體進行蒸汽養(yǎng)生，直至達到設計強度90%。

②棚內(nèi)預先布設管道和接口以及溫度計，到達指定養(yǎng)生構(gòu)件處與預先埋設接口連接，逐步加溫，升溫速率保持在10℃/h，最高溫度不得大于80℃，恒溫養(yǎng)生2h～6h，然后逐步降溫，降溫速率保持在5℃/h，同時做好混凝土構(gòu)件養(yǎng)生溫度記錄30min/次。蒸汽養(yǎng)護監(jiān)控數(shù)據(jù)及時上傳至數(shù)據(jù)化系統(tǒng)中，以便監(jiān)控。

5.2.7 預制構(gòu)件張拉、壓漿

①預制構(gòu)件達到強度90%后，移動鋼臺座移至4號位張拉壓漿臺位。

②預應力張拉采用智能設備張拉，嚴格按照施工設計圖的要求，按編號和橋軸線對稱張拉。鋼絞線在控制張拉應力達到穩(wěn)定后進行錨固。

③預應力筋張拉結(jié)束并經(jīng)檢查合格后，在48h內(nèi)完成真空智能壓漿?？椎缐簼{采用普通硅酸鹽水泥，摻入復合壓漿劑，采用潔凈的飲用水，水泥漿強度不低于50MPa，水泥漿的水灰比控制在0.26-0.28，泌水率在 2%以內(nèi)，拌和后3h泌水率不得超過0%，泌水應在24h內(nèi)全部被漿吸回。水泥漿稠度宜控制在14s～18s之間，拌和時間在2min以上。

④張拉壓漿完成后及時封錨，然后移至橫向移梁區(qū)，通過門吊移至噴淋區(qū)，噴淋頻率及時間由智能控制系統(tǒng)指令下達。空臺座通過生產(chǎn)線之間設置的循環(huán)閉合回路回到初始位置。

5.2.8 噴淋養(yǎng)護、存梁

構(gòu)件吊裝至臨時存放區(qū)，繼續(xù)保持養(yǎng)生，在構(gòu)件存放區(qū)布設旋轉(zhuǎn)式噴淋管道和噴頭，每個排構(gòu)件上部邊側(cè)和底部中側(cè)各布一道，做到無死角養(yǎng)生；待混凝土強度達到設計強度100%后，吊裝至梁板固定存放區(qū)。

6 結(jié)論

工廠化智能流水作業(yè)技術(shù)在路橋工程施工中的研究成功及應用，改變了罐車澆筑混凝土、固定臺座上預制梁板、龍門吊起吊安拆模板等傳統(tǒng)施工設備和預制工藝，解決了傳統(tǒng)工藝施工過程人工投入大、施工效率慢、質(zhì)量安全管控難度大等問題，該技術(shù)在整個生產(chǎn)過程“流水化作業(yè)、智能化控制、裝配化施工”，滿足“安全、高效、優(yōu)質(zhì)、智能”管控目標和未來行業(yè)發(fā)展需要，推廣應用價值極大，適應性范圍廣，尤其適合大規(guī)模生產(chǎn)的裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地和園區(qū)，經(jīng)濟及社會效益明顯。