馮 蕾

(韶關(guān)市武江區(qū)地方公路管理站，廣東 韶關(guān) 512000)

0 引 言

韶關(guān)市武江區(qū)重陽鎮(zhèn)水口橋原始長度為56.5 m，寬度為4.5 m，該橋因橋墩垮塌無法滿足居民正常通行需求，工程單位針對原橋設(shè)計的改建施工方案因其中一橋臺基坑鄰近高鐵線路，導(dǎo)致現(xiàn)場施工終止；后續(xù)通過協(xié)商、勘察確定于原水口橋下游68 m區(qū)域開展新橋梁的建設(shè)工作，該橋梁為3 m×20 m預(yù)制混凝土空心板梁橋，所應(yīng)用的工藝為后張拉預(yù)應(yīng)力法。橋梁施工區(qū)域巖層單一、穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造條件良好。下面對相關(guān)工藝與智能管控策略詳細(xì)論述。

1 公路橋梁預(yù)制梁板施工準(zhǔn)備要點

1.1 技術(shù)方案

為確保預(yù)制梁板施工有效開展，工程單位需要提前結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)水位勘察數(shù)據(jù)、業(yè)主要求等相關(guān)內(nèi)容編制出合理的施工組織方案，從經(jīng)濟實用、技術(shù)可行等多個方面對比選擇適宜的施工技術(shù)方案，明確方案要點后組織各施工人員開展技術(shù)交底工作，確保現(xiàn)場人員能夠在預(yù)制梁板施工階段嚴(yán)格落實各項技術(shù)要求。此外，工程單位也需要深度復(fù)核技術(shù)圖紙，結(jié)合施工現(xiàn)場對設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，追求工程質(zhì)量和安全的同時加快施工效率[1]。

1.2 機械設(shè)備

針對鋼筋生產(chǎn)、綁扎等各項施工工序，工程單位需要針對性地做好相關(guān)智能化機械加工設(shè)備的準(zhǔn)備工作，借助機械臂等智能生產(chǎn)線機器人完成對預(yù)制梁板鋼筋的安裝、綁扎、焊接與存放等相關(guān)工作，基于流水化作業(yè)的形式提升鋼筋綁扎施工效率和質(zhì)量，滿足智能管控工作需求。針對預(yù)制梁板模板生產(chǎn)工作，工程單位應(yīng)借助智能化集成管控系統(tǒng)對各模板生產(chǎn)線進(jìn)行集中、智能化管理，確保工作人員能夠利用系統(tǒng)中輸入的模板參數(shù)信息實現(xiàn)對模板尺寸精度的精準(zhǔn)控制，同時也能夠滿足后續(xù)預(yù)制梁板的快速、高質(zhì)量加工需求。在預(yù)制梁板運輸、架設(shè)方面，工程單位需要結(jié)合預(yù)制梁板的尺寸和重量情況以及預(yù)制工廠的現(xiàn)場空間情況，合理選擇起重能力與跨徑型號使用的機械設(shè)備，明確設(shè)備選型要求后對設(shè)備進(jìn)行智能化改造，滿足設(shè)備后續(xù)使用期間的可視化管理、操作權(quán)管理、機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等，并針對軌道平行度監(jiān)測、架橋機調(diào)平等相關(guān)操作工況進(jìn)行可視化監(jiān)控或自動操作。針對張拉工藝，機械設(shè)備應(yīng)具備對加載動態(tài)、張拉應(yīng)力、持荷時間等參數(shù)的智能監(jiān)控能力；針對壓漿工藝，機械設(shè)備應(yīng)具備對壓漿方向、水膠比、壓漿流量、壓漿壓力相關(guān)參數(shù)的自動調(diào)節(jié)與記錄能力，滿足壓漿工藝質(zhì)量的精準(zhǔn)控制需求。針對振搗工藝，振搗設(shè)備應(yīng)與梁板尺寸、結(jié)構(gòu)性能相關(guān)參數(shù)具有良好的適應(yīng)性，能夠根據(jù)現(xiàn)場入模溫度、坍落度相關(guān)參數(shù)實現(xiàn)對混凝土振搗過程的智能化調(diào)控，同時對各項工序進(jìn)行智能化監(jiān)控，實現(xiàn)對施工質(zhì)量的有效管控[2]。

1.3 施工材料

混凝土是預(yù)制梁板的核心材料，施工人員需要結(jié)合預(yù)制梁板乃至橋梁各部件的結(jié)構(gòu)性能要求合理調(diào)配水泥、骨料、拌和水等材料，確保所調(diào)配的混凝土質(zhì)量滿足使用需求。針對預(yù)制梁板鋼筋材料，施工人員需要區(qū)分普通鋼筋和熱軋鋼筋，結(jié)合鋼筋直徑控制鋼筋型號，如熱軋HRB400帶肋鋼筋用于直徑≥12 mm時，熱軋HPB300鋼筋用于直徑≤10 mm時；預(yù)應(yīng)力鋼絞線通常需具備低松弛、高強度特性，工程單位需要嚴(yán)格控制絞線的彈性模量、強度、公稱直徑相關(guān)參數(shù)。各項施工材料在使用前均需要結(jié)合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行狀態(tài)鑒定，抽檢合格后方可用于現(xiàn)場施工[3]。

2 公路橋梁預(yù)制梁板施工工藝

2.1 梁板(空心板)預(yù)制

梁板預(yù)制是公路橋梁預(yù)制梁板施工中的核心環(huán)節(jié)，對于橋梁工程的質(zhì)量具有較大影響。施工期間，工作人員需要嚴(yán)格按照設(shè)計要求控制預(yù)應(yīng)力孔道和鋼筋定位，避免預(yù)應(yīng)力束與錨墊板兩者垂直度存在較大偏差，確保管道中心與墊板中心對齊[4]。針對彎折部位，施工人員需要采取圓曲線法將鋼絞線過渡，同時也需要控制管道的圓順度，在定位鋼筋布設(shè)時需要基于800 mm的標(biāo)準(zhǔn)控制直線段布置間隔，并基于400 mm標(biāo)準(zhǔn)控制曲線段。在梁板澆筑前，為避免后續(xù)返工，施工人員需要確認(rèn)各預(yù)埋件與鋼筋是否按設(shè)計要求按照到位；針對厚度低的預(yù)制梁板腹板、底板與板頂區(qū)域，施工人員需要選擇強度適宜的混凝土材料配比，通過試驗的方式明確骨料粒徑等材料配比參數(shù)，本工程采用C40混凝土；對于錨固區(qū)域、管道密集區(qū)域、梁端周邊，施工人員需要對振搗、養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量嚴(yán)格管控，避免關(guān)鍵部位混凝土存在嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷。在空心梁板澆筑期間，施工人員需要對同一跨的梁板澆筑時間間隔進(jìn)行嚴(yán)格控制，各空心梁板張拉完成時應(yīng)具有不超過10 d的混凝土齡期，有效規(guī)避同一跨各梁板拱值相差較大的問題。

預(yù)制梁板澆筑施工人員需要嚴(yán)格管控施工的連續(xù)性，做到板體一次成型，各預(yù)制板避免澆筑耗時6 h以上。施工人員需要在拌和混凝土之前基于3.0%～4.5%的標(biāo)準(zhǔn)對各材料中的含氣量進(jìn)行嚴(yán)格控制，基于5～35 ℃的標(biāo)準(zhǔn)對鋼筋、模板溫度嚴(yán)格控制，基于5～30 ℃的標(biāo)準(zhǔn)對入模溫度嚴(yán)格控制，澆筑振搗期間需要通過監(jiān)督規(guī)避漏振、欠振等失誤情況，并做好漏漿問題的應(yīng)急處理準(zhǔn)備工作。對于腹板、頂板等區(qū)域，施工人員需要借助平板振搗器施工，并注意規(guī)避模板、預(yù)埋件、管道設(shè)施，確保將各區(qū)域混凝土振搗到位。為確?；炷翝仓|(zhì)量合格，施工人員需要在施工期間對梁板不同區(qū)域選取樣本制作彈性模量與強度試件，驗證施工工序、技術(shù)方法的應(yīng)用效果。針對振搗澆筑完成的混凝土梁板，施工人員需要對頂板區(qū)域進(jìn)行抹光處理，并做好收漿、拉毛相關(guān)操作。在預(yù)制空心梁板期間，施工人員需要利用鋼筋制作一段粗糙面，具體需要將6 mm鋼筋鑲嵌于梁板鉸縫區(qū)域，嵌入規(guī)格為500 mm鋼筋間隔1 m嵌入一道[5]。

拆模施工過程中，施工人員需要對預(yù)制梁板的表層、混凝土芯部溫度嚴(yán)格控制，避免出現(xiàn)15 ℃以上的內(nèi)外溫差，為此施工人員需要在溫度適宜的時候拆模，避免因短時間內(nèi)溫度變化引發(fā)較大的內(nèi)外溫差。同時，施工人員需要做好防曬相關(guān)工作，避免混凝土表面受陽光直射等影響出現(xiàn)較大變化。對于拆模后的預(yù)制梁板，施工人員需要借助自動噴淋設(shè)備進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)處理，為維持混凝土梁板的溫濕度，施工人員可以利用土工布將梁體覆蓋，養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)控制在14 d以上。

預(yù)制梁板在長期存放過程中將會出現(xiàn)上拱現(xiàn)象，不同的澆筑齡期也會導(dǎo)致橋面與預(yù)制板之間的收縮量存在一定差距，施工人員需要對預(yù)制梁板存放時間嚴(yán)格控制，同時也需要在定期測量上拱值，當(dāng)實際值與標(biāo)準(zhǔn)值相差高于8 mm時應(yīng)及時處理。預(yù)制梁板后張拉施工完成后，施工人員需要對下?lián)现蹬c上拱度參數(shù)嚴(yán)格管控，本工程經(jīng)過計算得到的標(biāo)準(zhǔn)值詳見表1。

表1 預(yù)制梁板下?lián)现蹬c上拱度控制標(biāo)準(zhǔn)(數(shù)值均代表位移向上)

2.2 預(yù)應(yīng)力施加工藝

本次預(yù)應(yīng)力張拉所采用的工藝為后張拉法，施工人員需要基于設(shè)計圖紙要求通過測量放線的方式標(biāo)定預(yù)應(yīng)力管道位置，并借助鋼筋進(jìn)行固定處理，為避免出現(xiàn)管道下垂或錯位等異常情況，施工人需要做好鋼筋位置的優(yōu)化調(diào)整工作，并通過焊接的方式將定位鋼筋焊接在腹板箍筋點上；為避免管道被混凝土侵入而堵塞，施工人員需要對波紋管密封情況進(jìn)行核查，及時修復(fù)泄漏點位。預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉前提為混凝土預(yù)制梁的彈性模量和強度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，通常需要兩參數(shù)不低于設(shè)計要求的85%，在滿足這一要求的基礎(chǔ)上也需要確?；炷辆哂? d以上的齡期。

為保證預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量確保工程建設(shè)需求，施工人員需要綜合控制拉伸量與張拉力，對于正彎矩鋼束錨部位，施工人員需要按照1 395 MPa的標(biāo)準(zhǔn)控制張拉力，由于錨圈口與鋼束之間的摩擦力會削弱張拉力，施工人員需要適當(dāng)提升張拉力，本工程將摩擦阻力造成的張拉應(yīng)力損失設(shè)定為3%，因此需要按照1 437 MPa的標(biāo)準(zhǔn)控制張拉應(yīng)力，相關(guān)工程單位在實際施工過程中需要通過施工經(jīng)驗數(shù)據(jù)或現(xiàn)場測試數(shù)值對應(yīng)力損失情況進(jìn)行計算和控制，但最終應(yīng)力應(yīng)控制在1 488 MPa范圍內(nèi)。在施加預(yù)應(yīng)力過程中，施工人員需要對兩端伸長量進(jìn)行對比控制，避免出現(xiàn)兩端相差5%以上的情況，在按照設(shè)計應(yīng)力將鋼束張拉完畢后，施工人員也需要對伸長量實際值與設(shè)計值進(jìn)行對比，確保相對設(shè)計值的偏差在±6%范圍內(nèi)。

張拉完成后，施工人員需要在48 h內(nèi)完成孔道壓漿工作，需要確保壓漿飽滿，水泥漿強度達(dá)到50 MPa以上，避免出現(xiàn)加料、攪拌、壓漿同時操作的情況。壓漿期間，施工人員需要加強對氣溫狀況的關(guān)注，針對5 ℃以下的低溫環(huán)境進(jìn)行保溫處理，對于35 ℃以上的高溫環(huán)境則需要停止壓漿施工。壓漿完成后，施工人員需要做好各部位污垢清潔處理工作，并借助混凝土材料封堵錨具部位。

3 公路橋梁預(yù)制梁板施工智能管控策略

3.1 針對鋼筋、模板加工布置智能控制的自動化生產(chǎn)線

公路橋梁預(yù)制梁板加工期間通常需要消耗大量人力資源開展鋼筋的加工安裝施工，傳統(tǒng)施工模式為人工+胎架+數(shù)控設(shè)備的施工模式，存在智能化、自動化水平不足且對勞動量大的問題，施工質(zhì)量難以把控；針對此類問題，本工程結(jié)合預(yù)制梁板中鋼筋應(yīng)用特性對鋼筋從制作到安裝綁扎各環(huán)節(jié)的工序進(jìn)行深入研究，針對性地設(shè)計出能夠借助機械臂對鋼筋材料進(jìn)行自動安裝、綁扎與焊接操作的智能管控系統(tǒng)，由智能系統(tǒng)和自動化機械設(shè)備取代人工完成鋼筋的高質(zhì)量、快速制作與安裝工作。預(yù)制梁板模板施工過程中也存在施工效率低下、工作強度高等問題，施工質(zhì)量把控難度相對較大，針對此類問題，工程單位結(jié)合預(yù)制梁模板加工需求對現(xiàn)場工作區(qū)域重新進(jìn)行規(guī)劃，設(shè)計了一種臺座可移動、模板固定的加工形式，從而在施工過程中能夠基于特定的模板對預(yù)制梁板加工尺寸進(jìn)行可靠控制，并基于移動臺座劃分的不同生產(chǎn)區(qū)域完成預(yù)制梁板各部件的快速生產(chǎn)工作，最終通過智能化系統(tǒng)實現(xiàn)對整體預(yù)制梁板生產(chǎn)作業(yè)的高效管理。

3.2 針對混凝土澆筑布置智能管控系統(tǒng)

混凝土澆筑施工前，工程單位通常選擇拌和機將混凝土拌和完成后，由人工輔助將材料移至罐車并運輸至現(xiàn)場的施工形式，本工程為提升拌和、運輸質(zhì)量，選擇能夠利用智能化程序進(jìn)行自動控制的拌和站完成拌和操作，并針對性地設(shè)計相應(yīng)的物料收發(fā)系統(tǒng)，借助智能化控制系統(tǒng)(平臺)下達(dá)相應(yīng)的生產(chǎn)任務(wù)，控制魚雷罐自動移動至接料口接料。拌和站控制系統(tǒng)能夠?qū)\行期間的混凝土配比、坍落度、拌和時間相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實時采集，能夠通過智能化分析確定材料配比效果，為配比試驗工作提供便利，也能夠通過采集的參數(shù)判斷拌和期間有無異常情況，并為系統(tǒng)管理人員發(fā)出預(yù)警信息，有效規(guī)避拌和質(zhì)量問題。針對混凝土振搗施工，本工程選擇利用振搗信息化管理平臺對自動附著式振搗設(shè)備進(jìn)行自動控制，借助平臺對入模溫度相關(guān)參數(shù)進(jìn)行采集并實現(xiàn)對振搗操作的自動調(diào)整，整體施工由智能化平臺自動控制，平臺能夠結(jié)合記錄的數(shù)據(jù)對振搗情況進(jìn)行檢測，為振搗操作優(yōu)化提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。預(yù)制梁板混凝土澆筑之后的養(yǎng)護(hù)工作通常需要人工配合蒸汽發(fā)生器、噴淋系統(tǒng)等設(shè)備完成，實際操作效果受人為因素影響較大，質(zhì)量控制難度高，針對這一情況，工程單位可以制作封閉式的小棚對預(yù)制梁混凝土進(jìn)行升溫養(yǎng)護(hù)處理，并有智能系統(tǒng)對蒸養(yǎng)時間、溫度、濕度等進(jìn)行監(jiān)控，結(jié)合監(jiān)控數(shù)據(jù)對預(yù)制梁構(gòu)件養(yǎng)護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，為后續(xù)養(yǎng)護(hù)時間的進(jìn)一步縮短提供依據(jù)，在優(yōu)化調(diào)整的同時也能夠?qū)Ξ惓Ｇ闆r進(jìn)行預(yù)警，規(guī)避養(yǎng)護(hù)質(zhì)量缺陷。

3.3 針對預(yù)應(yīng)力張拉與壓漿建立智能化監(jiān)測控制系統(tǒng)

為提升預(yù)應(yīng)力張拉與壓漿施工質(zhì)量，施工人員需要借助智能化設(shè)備對壓漿、張拉參數(shù)監(jiān)測，并利用智能化信息平臺對設(shè)備進(jìn)行集中控制，實現(xiàn)對張拉應(yīng)力、持荷時間、伸長量相關(guān)參數(shù)的實時監(jiān)測與對比分析，及時對異常的張拉數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警；同時，系統(tǒng)也能夠針對穩(wěn)壓時間、壓漿方向、水膠比相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)和預(yù)警分析，確?，F(xiàn)場施工能夠做好壓漿飽滿密實，為預(yù)制梁板施工質(zhì)量提供保障。

4 結(jié) 論

綜上所述，公路橋梁預(yù)制梁板施工工藝繁多復(fù)雜，部分工序存在勞動強度大、施工效率低的問題，現(xiàn)場施工過程中存在人工操作質(zhì)量難以把控的問題，針對此類問題，工程單位需要結(jié)合工程建設(shè)需求制定可行且經(jīng)濟實用的施工組織方案和技術(shù)方案，準(zhǔn)備質(zhì)量合格的各類材料和相應(yīng)的智能化、自動化機械設(shè)備，在嚴(yán)格按工序要求控制各工藝施工質(zhì)量的同時，也需要合理借助智能化設(shè)備實現(xiàn)對鋼筋安裝、預(yù)應(yīng)力施加、混凝土澆筑等工序質(zhì)量的精準(zhǔn)把控，確保公路橋梁預(yù)制梁板施工有序推進(jìn)。