勞祺　莫勇

摘要：文章圍繞高速公路預制T梁生產(chǎn)方式，介紹了預制T梁智慧流水生產(chǎn)線工藝流程和主要設備，并以巴馬至田東高速公路T梁預制廠為例，分析了預制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。

關鍵詞：高速公路;T梁;預制;智慧流水生產(chǎn)線

中國分類號：U448.21 +2

0引言

當前高速公路工期緊，橋梁工程工藝復雜，施工周期長，往往對高速公路工期有決定性影響。橋梁工程采取下部構造與上部構造同步施工的方式能有效縮短工期，上構T梁采用預制后安裝的工藝是實現(xiàn)同步施工的關鍵。當前T梁預制常規(guī)方法已經(jīng)成熟并運用良好，探索新的T梁預制工藝是工程研究的一個熱點方向，而預制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、時間和社會效益。

1預制T梁智慧流水生產(chǎn)線介紹

1.1簡介

預制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)”的預制新模式：通過移動式臺座將鋼筋骨架制作胎架區(qū)、制梁區(qū)、蒸汽養(yǎng)護區(qū)、預應力張拉區(qū)有機串聯(lián)，實現(xiàn)工廠化流水線作業(yè)的橋梁預制T梁施工。核心區(qū)域為移動臺座+固定液壓模板+蒸汽養(yǎng)護間，使梁體預制生產(chǎn)中以固有節(jié)拍移動，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、固定時間進行專業(yè)化作業(yè)，提升施工專業(yè)化、標準化水平。同步建設一套結合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等前沿技術的現(xiàn)代化預制廠智能制造生產(chǎn)管理平臺，包括集生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)追蹤監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計等生產(chǎn)管理于一體的 MES 系統(tǒng)，現(xiàn)場作業(yè)任務執(zhí)行、生產(chǎn)情況上報等移動端APP 系統(tǒng)，以及現(xiàn)場流水線設備數(shù)據(jù)采集和控制的智能化物聯(lián)網(wǎng)平臺，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)自動化、智能化水平，基本達到現(xiàn)代工廠化生產(chǎn)效率。

1.2工藝流程

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

1.3主要技術要求

1.3.1主要設備要求

預制廠建設一套信息管理平臺及相關信息化改造升級，每條T梁預制智慧生產(chǎn)線配置4套移動式臺座、一套智能液壓模板、一套蒸汽養(yǎng)護設施、供臺座移動的軌道和相關電力設施。

1.3.2主要設備介紹

（1）管理平臺：對移動臺車進行自動化定位入位的升級改造，安裝定位傳感裝置，并在各個工序工位安裝定位標簽，以達到臺車自動入位的目的。智慧梁場分析報告同時對接到系統(tǒng)平臺，由梁場控制中心進行遠程操控。此外，鑒于臺車移動時前方存在人員及物體碰撞的安全問題，臺車前端安裝監(jiān)測傳感設備進行自動避障停車處理，以達到梁場生產(chǎn)流水線自動化、功效高、施工更安全、質(zhì)量更有保證。各生產(chǎn)區(qū)存在獨立的設備控制系統(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)、張拉壓漿設備、廣播及視頻監(jiān)控設備等。信息化平臺將這些分散的子系統(tǒng)及設備串聯(lián)并統(tǒng)一進行集中監(jiān)管，在預制廠控制中心進行集中監(jiān)測及遠程控制，同時也達到了生產(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、自動化且透明可追溯，安全質(zhì)量有保障。

（2）移動式臺座：由底模模板和底模小車組成，由移動臺座變頻行走控制系統(tǒng)控制移動，由移動臺座信息采集系統(tǒng)定位臺座，實現(xiàn)臺座移動智能化控制。移動臺座主要技術參數(shù)為：①模板與小車可獨立拆開、可實現(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。移動臺座自動行走控制系統(tǒng)同時操作多條生產(chǎn)線的臺座，每條生產(chǎn)線能同時移動1個臺座，實現(xiàn)速度可調(diào)、微動調(diào)整，柔性啟動和柔性停止，以及定位控制，實現(xiàn)自動避撞。電源通過滑線接入，空間整潔便于管理和維護。

（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。單側模板上部配置脫模油缸，下部配置橫移油缸。智能脫?？刂葡到y(tǒng)采用智能控制器、位移傳感器、電動執(zhí)行器，精確控制橫移的同步性。脫模時操作人員可直觀看到脫模數(shù)字量，可實現(xiàn)指定脫模、一鍵脫模，實現(xiàn)與遠端監(jiān)控系統(tǒng)通信，同時控制多套模板脫、合模。

（4）蒸汽養(yǎng)護設施：蒸養(yǎng)室由輕型鋼結構和保溫棉組成，室內(nèi)設置蒸汽發(fā)生器、梁溫度測試儀、壓力表、液壓門。通過監(jiān)控養(yǎng)護室內(nèi)預制梁的溫度，控制蒸汽發(fā)生器釋放蒸汽的溫度，實現(xiàn)有針對性的養(yǎng)護。智能蒸養(yǎng)控制系統(tǒng)采用智能控制器、蒸汽電動執(zhí)行器、電動水閥、溫度傳感器、濕度傳感器。根據(jù)設置的溫度和濕度曲線，系統(tǒng)自動計算，實現(xiàn)調(diào)節(jié)混凝土蒸汽或噴水的量，與遠端監(jiān)控系統(tǒng)通信，傳輸養(yǎng)護室當前狀態(tài)，配合中央控制軟件，實現(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梁預制廠分析

2.1項目背景

巴馬至田東高速公路NO.2合同段T梁預制廠，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。梁場計劃生產(chǎn)1 090 片30 m預制 T 梁，用于 K37+580～K45+400段落 12 座橋梁上構。預制廠建設周期為35 d，于2021-06-15建成投入生產(chǎn)，日計劃產(chǎn)量為5片。

2.2預制廠建設情況

預制廠采用全封閉工廠化施工，配置先進的自動化生產(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)設置1個集中控制中心，5個功能區(qū)：鋼筋制作加工、綁扎區(qū);T梁預制區(qū);全自動溫控蒸養(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)設置一條自動剪切彎曲生產(chǎn)線、一臺全自動調(diào)直彎箍生產(chǎn)線;綁扎區(qū)設3個腹板臺架、3個頂板臺架、1個底腹板和頂板整體臺架;預制區(qū)長70 m，設5條生產(chǎn)線，按3+2品字形布置，投入20個移動臺座，3套中梁模板，2套邊梁模板;蒸養(yǎng)區(qū)長65 m，設5條獨立隔熱全封閉棚，每個棚長65 m×高3.5 m×寬3 m，可同時存放10片梁進行養(yǎng)護;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5排存梁臺座，每排存放2層20片T梁，共存梁100片。

2.3預制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)線預制廠施工成本主要包括鋼筋棚建設費用、鋼筋加工設備費用、廠站建設費用、液壓模板費用、移動臺座費用、蒸汽設備費用、蒸養(yǎng)費用、梁場制造平臺費用、生產(chǎn)線自動化升級費用及其他費用，具體如下頁表1所示。

本預制廠計劃生產(chǎn)1 090片30 m T 梁，混凝土共計為3.5 萬 m 3，梁場總投入1 845萬元，按照 80%不等攤銷，攤銷費用合計1 585萬元，分攤到混凝土成本約453元/m 3，另外蒸汽養(yǎng)生燃料費按20元/m 3計，合計473元/m 3，直接成本較常規(guī)預制廠有所提高。但若考慮到需求、質(zhì)量效益和時間效益，其綜合成本方面仍具有一定優(yōu)勢。

建設同等日產(chǎn)量T梁預制廠，預計需要場地長度超過600 m，需要更多的基礎建設費用;若考慮建設為全覆蓋（生產(chǎn)區(qū)）、全天候施工的預制廠，還需搭設更大的蓋棚，預計增加搭設長度300 m;同時考慮養(yǎng)護、運輸?shù)确矫嬉蛩?，需建設更多的噴淋養(yǎng)護設施和軌道設施。綜合考慮智慧流水生產(chǎn)線設備先進，自動化、智能化水平較以往預制廠有顯著提高，對預制梁實體質(zhì)量、外觀水平和施工現(xiàn)場“7S”管理有非常大的幫助，既貼合當前的品質(zhì)工程建設要求，又是梁板預制的一個發(fā)展方向，具有較好的推廣價值。

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度問題，占用澆筑區(qū)時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度能得到提高的情況下，生產(chǎn)線上的移動臺座可做到24 h向前移動一個工位，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)絡部署、物聯(lián)通信、生產(chǎn)線改造、智能設備等。軟件方面包括生產(chǎn)統(tǒng)籌調(diào)度的 MES 平臺，以及現(xiàn)場作業(yè)應用的 APP 系統(tǒng)。做到生產(chǎn)有計劃、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)，在固定的時間、固定的地點、固定的人、做固定的事，降低勞動強度，提高預制梁的生產(chǎn)功效，有效地提高預制梁的質(zhì)量。

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

（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)生的錯臺，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，加快預制梁的生產(chǎn)施工進度。

（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;同時采用智能蒸養(yǎng)控制系統(tǒng)，減少人為影響，有效控制預制梁的蒸養(yǎng)溫度、濕度，減少養(yǎng)護時間，保證混凝土養(yǎng)護質(zhì)量。

（6）對預制梁流水線進行自動化升級，使用可移動臺車進行鋼筋綁扎、預制梁、蒸養(yǎng)、張拉壓漿 4 個工序加工區(qū)的作業(yè)自動化流轉(zhuǎn)，初步實現(xiàn)了梁場流水線自動生產(chǎn)。

（7）對預制梁每個施工環(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 梁預制生產(chǎn)管理系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)了生產(chǎn)任務管理、制造過程跟蹤和智能作業(yè)監(jiān)控。

3結語

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

參考文獻：

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

[2]周博.公路橋梁工程預制梁施工管理的探討與實踐[J].科技創(chuàng)新導報，2018（31）：29-30.

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

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