勞祺　莫勇

摘要：文章圍繞高速公路預(yù)制T梁生產(chǎn)方式，介紹了預(yù)制T梁智慧流水生產(chǎn)線工藝流程和主要設(shè)備，并以巴馬至田東高速公路T梁預(yù)制廠為例，分析了預(yù)制T梁智慧流水生產(chǎn)線的優(yōu)勢，以期為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路;T梁;預(yù)制;智慧流水生產(chǎn)線

中國分類號(hào)：U448.21 +2

0引言

當(dāng)前高速公路工期緊，橋梁工程工藝復(fù)雜，施工周期長，往往對(duì)高速公路工期有決定性影響。橋梁工程采取下部構(gòu)造與上部構(gòu)造同步施工的方式能有效縮短工期，上構(gòu)T梁采用預(yù)制后安裝的工藝是實(shí)現(xiàn)同步施工的關(guān)鍵。當(dāng)前T梁預(yù)制常規(guī)方法已經(jīng)成熟并運(yùn)用良好，探索新的T梁預(yù)制工藝是工程研究的一個(gè)熱點(diǎn)方向，而預(yù)制T梁智慧流水生產(chǎn)線在一些合適條件下具有良好的經(jīng)濟(jì)、時(shí)間和社會(huì)效益。

1預(yù)制T梁智慧流水生產(chǎn)線介紹

1.1簡介

預(yù)制T梁智慧流水生產(chǎn)線借鑒汽車流水線生產(chǎn)模式，創(chuàng)新采用了“施工工序區(qū)域固定、流水線作業(yè)”的預(yù)制新模式：通過移動(dòng)式臺(tái)座將鋼筋骨架制作胎架區(qū)、制梁區(qū)、蒸汽養(yǎng)護(hù)區(qū)、預(yù)應(yīng)力張拉區(qū)有機(jī)串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)工廠化流水線作業(yè)的橋梁預(yù)制T梁施工。核心區(qū)域?yàn)橐苿?dòng)臺(tái)座+固定液壓模板+蒸汽養(yǎng)護(hù)間，使梁體預(yù)制生產(chǎn)中以固有節(jié)拍移動(dòng)，在鋼筋加工綁扎區(qū)和澆筑區(qū)建立車間覆蓋，操作工人在固定區(qū)域、固定時(shí)間進(jìn)行專業(yè)化作業(yè)，提升施工專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化水平。同步建設(shè)一套結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等前沿技術(shù)的現(xiàn)代化預(yù)制廠智能制造生產(chǎn)管理平臺(tái)，包括集生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)追蹤監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等生產(chǎn)管理于一體的 MES 系統(tǒng)，現(xiàn)場作業(yè)任務(wù)執(zhí)行、生產(chǎn)情況上報(bào)等移動(dòng)端APP 系統(tǒng)，以及現(xiàn)場流水線設(shè)備數(shù)據(jù)采集和控制的智能化物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，以保障制梁生產(chǎn)過程的高效率、高質(zhì)量、高可控，提高生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化水平，基本達(dá)到現(xiàn)代工廠化生產(chǎn)效率。

1.2工藝流程

移動(dòng)式臺(tái)座自行移至胎架區(qū)，直接吊裝預(yù)先在胎架綁扎好的鋼筋→移動(dòng)式臺(tái)座移至制梁區(qū)，進(jìn)行智能液壓模板安裝，待驗(yàn)收合格后澆筑混凝土→達(dá)到拆模條件，拆除智能液壓模[KG（0.07mm]板，移動(dòng)式臺(tái)座將梁體移至養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行蒸汽養(yǎng)生→當(dāng)梁體達(dá)到張拉條件，移至張拉區(qū)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉、管道壓漿→待外觀檢測合格后將梁體吊運(yùn)至存梁區(qū)存放→將空閑自行式臺(tái)座吊運(yùn)至鋼筋胎架區(qū)（進(jìn)行下一輪生產(chǎn)）。

1.3主要技術(shù)要求

1.3.1主要設(shè)備要求

預(yù)制廠建設(shè)一套信息管理平臺(tái)及相關(guān)信息化改造升級(jí)，每條T梁預(yù)制智慧生產(chǎn)線配置4套移動(dòng)式臺(tái)座、一套智能液壓模板、一套蒸汽養(yǎng)護(hù)設(shè)施、供臺(tái)座移動(dòng)的軌道和相關(guān)電力設(shè)施。

1.3.2主要設(shè)備介紹

（1）管理平臺(tái)：對(duì)移動(dòng)臺(tái)車進(jìn)行自動(dòng)化定位入位的升級(jí)改造，安裝定位傳感裝置，并在各個(gè)工序工位安裝定位標(biāo)簽，以達(dá)到臺(tái)車自動(dòng)入位的目的。智慧梁場分析報(bào)告同時(shí)對(duì)接到系統(tǒng)平臺(tái)，由梁場控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。此外，鑒于臺(tái)車移動(dòng)時(shí)前方存在人員及物體碰撞的安全問題，臺(tái)車前端安裝監(jiān)測傳感設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)避障停車處理，以達(dá)到梁場生產(chǎn)流水線自動(dòng)化、功效高、施工更安全、質(zhì)量更有保證。各生產(chǎn)區(qū)存在獨(dú)立的設(shè)備控制系統(tǒng)，如模板開合模系統(tǒng)、混凝土振搗系統(tǒng)、蒸養(yǎng)溫控系統(tǒng)、張拉壓漿設(shè)備、廣播及視頻監(jiān)控設(shè)備等。信息化平臺(tái)將這些分散的子系統(tǒng)及設(shè)備串聯(lián)并統(tǒng)一進(jìn)行集中監(jiān)管，在預(yù)制廠控制中心進(jìn)行集中監(jiān)測及遠(yuǎn)程控制，同時(shí)也達(dá)到了生產(chǎn)過程全周期數(shù)據(jù)的貫通及跟蹤追溯的要求，生產(chǎn)過程智能化、自動(dòng)化且透明可追溯，安全質(zhì)量有保障。

（2）移動(dòng)式臺(tái)座：由底模模板和底模小車組成，由移動(dòng)臺(tái)座變頻行走控制系統(tǒng)控制移動(dòng)，由移動(dòng)臺(tái)座信息采集系統(tǒng)定位臺(tái)座，實(shí)現(xiàn)臺(tái)座移動(dòng)智能化控制。移動(dòng)臺(tái)座主要技術(shù)參數(shù)為：①模板與小車可獨(dú)立拆開、可實(shí)現(xiàn)小車周轉(zhuǎn)使用;②小車寬<1 500 mm;③小車高度為900 mm;④軌距為1 000 mm。移動(dòng)臺(tái)座自動(dòng)行走控制系統(tǒng)同時(shí)操作多條生產(chǎn)線的臺(tái)座，每條生產(chǎn)線能同時(shí)移動(dòng)1個(gè)臺(tái)座，實(shí)現(xiàn)速度可調(diào)、微動(dòng)調(diào)整，柔性啟動(dòng)和柔性停止，以及定位控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避撞。電源通過滑線接入，空間整潔便于管理和維護(hù)。

（3）智能液壓模板：固定液壓模板由模板系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)組成。單側(cè)模板上部配置脫模油缸，下部配置橫移油缸。智能脫模控制系統(tǒng)采用智能控制器、位移傳感器、電動(dòng)執(zhí)行器，精確控制橫移的同步性。脫模時(shí)操作人員可直觀看到脫模數(shù)字量，可實(shí)現(xiàn)指定脫模、一鍵脫模，實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)通信，同時(shí)控制多套模板脫、合模。

（4）蒸汽養(yǎng)護(hù)設(shè)施：蒸養(yǎng)室由輕型鋼結(jié)構(gòu)和保溫棉組成，室內(nèi)設(shè)置蒸汽發(fā)生器、梁溫度測試儀、壓力表、液壓門。通過監(jiān)控養(yǎng)護(hù)室內(nèi)預(yù)制梁的溫度，控制蒸汽發(fā)生器釋放蒸汽的溫度，實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)。智能蒸養(yǎng)控制系統(tǒng)采用智能控制器、蒸汽電動(dòng)執(zhí)行器、電動(dòng)水閥、溫度傳感器、濕度傳感器。根據(jù)設(shè)置的溫度和濕度曲線，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)混凝土蒸汽或噴水的量，與遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)通信，傳輸養(yǎng)護(hù)室當(dāng)前狀態(tài)，配合中央控制軟件，實(shí)現(xiàn)在中央室集中控制。

（5）其他：包括軌道和供電系統(tǒng)。

2巴田路NO.2合同段T梁預(yù)制廠分析

2.1項(xiàng)目背景

巴馬至田東高速公路NO.2合同段T梁預(yù)制廠，位于 K41+109～K41+600 主線路基上，占地面積約14 000 m 2，長度為490 m，寬度為32 m。梁場計(jì)劃生產(chǎn)1 090 片30 m預(yù)制 T 梁，用于 K37+580～K45+400段落 12 座橋梁上構(gòu)。預(yù)制廠建設(shè)周期為35 d，于2021-06-15建成投入生產(chǎn)，日計(jì)劃產(chǎn)量為5片。

2.2預(yù)制廠建設(shè)情況

預(yù)制廠采用全封閉工廠化施工，配置先進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線，包括智造控制中心、智能蒸養(yǎng)控制系統(tǒng)、廠區(qū)廣播系統(tǒng)、廠區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)線自動(dòng)化定位與控制系統(tǒng)、模板定位與監(jiān)測系統(tǒng)、智能制造MES和現(xiàn)場作業(yè)APP。廠區(qū)設(shè)置1個(gè)集中控制中心，5個(gè)功能區(qū)：鋼筋制作加工、綁扎區(qū);T梁預(yù)制區(qū);全自動(dòng)溫控蒸養(yǎng)區(qū);數(shù)控張拉壓漿區(qū);存梁區(qū)。鋼筋區(qū)長80 m并設(shè)原材料堆放區(qū)、制作加工區(qū)、半成品堆放區(qū) 、綁扎區(qū)制作加工區(qū)設(shè)置一條自動(dòng)剪切彎曲生產(chǎn)線、一臺(tái)全自動(dòng)調(diào)直彎箍生產(chǎn)線;綁扎區(qū)設(shè)3個(gè)腹板臺(tái)架、3個(gè)頂板臺(tái)架、1個(gè)底腹板和頂板整體臺(tái)架;預(yù)制區(qū)長70 m，設(shè)5條生產(chǎn)線，按3+2品字形布置，投入20個(gè)移動(dòng)臺(tái)座，3套中梁模板，2套邊梁模板;蒸養(yǎng)區(qū)長65 m，設(shè)5條獨(dú)立隔熱全封閉棚，每個(gè)棚長65 m×高3.5 m×寬3 m，可同時(shí)存放10片梁進(jìn)行養(yǎng)護(hù);張拉區(qū)長度為65 m，可以存放10片梁等待穿索張拉;存梁區(qū)長130 m，設(shè)5排存梁臺(tái)座，每排存放2層20片T梁，共存梁100片。

2.3預(yù)制T梁智慧流水生產(chǎn)線效益分析

2.3.1施工成本分析

智慧流水生產(chǎn)線預(yù)制廠施工成本主要包括鋼筋棚建設(shè)費(fèi)用、鋼筋加工設(shè)備費(fèi)用、廠站建設(shè)費(fèi)用、液壓模板費(fèi)用、移動(dòng)臺(tái)座費(fèi)用、蒸汽設(shè)備費(fèi)用、蒸養(yǎng)費(fèi)用、梁場制造平臺(tái)費(fèi)用、生產(chǎn)線自動(dòng)化升級(jí)費(fèi)用及其他費(fèi)用，具體如下頁表1所示。

本預(yù)制廠計(jì)劃生產(chǎn)1 090片30 m T 梁，混凝土共計(jì)為3.5 萬 m 3，梁場總投入1 845萬元，按照 80%不等攤銷，攤銷費(fèi)用合計(jì)1 585萬元，分?jǐn)偟交炷脸杀炯s453元/m 3，另外蒸汽養(yǎng)生燃料費(fèi)按20元/m 3計(jì)，合計(jì)473元/m 3，直接成本較常規(guī)預(yù)制廠有所提高。但若考慮到需求、質(zhì)量效益和時(shí)間效益，其綜合成本方面仍具有一定優(yōu)勢。

建設(shè)同等日產(chǎn)量T梁預(yù)制廠，預(yù)計(jì)需要場地長度超過600 m，需要更多的基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用;若考慮建設(shè)為全覆蓋（生產(chǎn)區(qū)）、全天候施工的預(yù)制廠，還需搭設(shè)更大的蓋棚，預(yù)計(jì)增加搭設(shè)長度300 m;同時(shí)考慮養(yǎng)護(hù)、運(yùn)輸?shù)确矫嬉蛩?，需建設(shè)更多的噴淋養(yǎng)護(hù)設(shè)施和軌道設(shè)施。綜合考慮智慧流水生產(chǎn)線設(shè)備先進(jìn)，自動(dòng)化、智能化水平較以往預(yù)制廠有顯著提高，對(duì)預(yù)制梁實(shí)體質(zhì)量、外觀水平和施工現(xiàn)場“7S”管理有非常大的幫助，既貼合當(dāng)前的品質(zhì)工程建設(shè)要求，又是梁板預(yù)制的一個(gè)發(fā)展方向，具有較好的推廣價(jià)值。

2.3.2施工效率分析

制約生產(chǎn)效率的主要原因是混凝土的早期強(qiáng)度問題，占用澆筑區(qū)時(shí)間的長短直接決定生產(chǎn)效率。目前在南方環(huán)境溫度較高和混凝土早期強(qiáng)度能得到提高的情況下，生產(chǎn)線上的移動(dòng)臺(tái)座可做到24 h向前移動(dòng)一個(gè)工位，即每24 h生產(chǎn)1片梁。生產(chǎn)線質(zhì)量功效分析如表2所示。

2.3.3優(yōu)勢分析

智慧梁場硬件方面包括網(wǎng)絡(luò)部署、物聯(lián)通信、生產(chǎn)線改造、智能設(shè)備等。軟件方面包括生產(chǎn)統(tǒng)籌調(diào)度的 MES 平臺(tái)，以及現(xiàn)場作業(yè)應(yīng)用的 APP 系統(tǒng)。做到生產(chǎn)有計(jì)劃、作業(yè)有依據(jù)、安全質(zhì)量有保障，生產(chǎn)過程智能化、自動(dòng)化且透明可追溯，全面提升生產(chǎn)管理水平。其主要優(yōu)勢如下：

（1）工廠化作業(yè)，流水線生產(chǎn)，在固定的時(shí)間、固定的地點(diǎn)、固定的人、做固定的事，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高預(yù)制梁的生產(chǎn)功效，有效地提高預(yù)制梁的質(zhì)量。

（2）減少拆裝、倒運(yùn)模板，減少人員和龍門吊的投入。降低脫模過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，減少龍門吊機(jī)之間的相互干涉。

（3）施工過程采用液壓整體性拆、裝模板，減少二次拆除螺栓和二次安裝產(chǎn)生的錯(cuò)臺(tái)，提高混凝土外觀質(zhì)量。保持現(xiàn)場整潔，方便現(xiàn)場文明施工和 7S 管理。

（4）采用生產(chǎn)線廠房覆蓋澆筑工位，不論冬季、雨季和白天、晚上均不影響施工，加快預(yù)制梁的生產(chǎn)施工進(jìn)度。

（5）固定蒸養(yǎng)室，更容易做到密閉，熱量損失小，成本更容易控制;同時(shí)采用智能蒸養(yǎng)控制系統(tǒng)，減少人為影響，有效控制預(yù)制梁的蒸養(yǎng)溫度、濕度，減少養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保證混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

（6）對(duì)預(yù)制梁流水線進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)，使用可移動(dòng)臺(tái)車進(jìn)行鋼筋綁扎、預(yù)制梁、蒸養(yǎng)、張拉壓漿 4 個(gè)工序加工區(qū)的作業(yè)自動(dòng)化流轉(zhuǎn)，初步實(shí)現(xiàn)了梁場流水線自動(dòng)生產(chǎn)。

（7）對(duì)預(yù)制梁每個(gè)施工環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集，做到了過程數(shù)據(jù)全周期的貫通及跟蹤追溯。

（8）智能化軟硬件集成的 T 梁預(yù)制生產(chǎn)管理系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)任務(wù)管理、制造過程跟蹤和智能作業(yè)監(jiān)控。

3結(jié)語

綜上所述，橋梁上構(gòu)預(yù)制速度是影響橋梁工程工期的重要因素，實(shí)際工程建設(shè)中，必須通過有效的途徑提高預(yù)制廠的設(shè)備、材料周轉(zhuǎn)率來提高預(yù)制速度。巴馬至田東高速公路NO.2合同段T梁預(yù)制廠采用移動(dòng)預(yù)制臺(tái)座將預(yù)制梁送至不同專業(yè)工作區(qū)域的智慧流水線預(yù)制模式，基本能全天候預(yù)制生產(chǎn)，與工廠化生產(chǎn)深度切合，能有效提高預(yù)制效率和工程實(shí)體質(zhì)量。在預(yù)制梁為同一結(jié)構(gòu)形式，梁數(shù)量達(dá)到一定規(guī)模，場地受限的情況下，適合優(yōu)先選擇建設(shè)預(yù)制梁智慧流水生產(chǎn)線。

參考文獻(xiàn)：

[1]王飛.液壓模板在鐵路T梁預(yù)制施工中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2016（53）：260-261.

[2]周博.公路橋梁工程預(yù)制梁施工管理的探討與實(shí)踐[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2018（31）：29-30.

[3]楊淇源，閆敏倫.可視化動(dòng)態(tài)監(jiān)控智慧橋梁預(yù)制場研究[J].智能城市，2020（22）：159-160.

[4]丁偉.循環(huán)流水生產(chǎn)鐵路T型梁預(yù)制場工藝設(shè)計(jì)[J].國防交通工程與技術(shù)，2016（1）：26-29，56.