張玉明，史曉濤，邱征 （安徽省交通航務(wù)工程有限公司，安徽 合肥 230000）

1 前言

近年來，住宅產(chǎn)業(yè)化和建筑工業(yè)化的興起促使混凝土預(yù)制構(gòu)件在國內(nèi)建筑工程中廣泛使用，但因?yàn)榻煌ㄐ袠I(yè)市場競爭開放度相對較低、政策支持有限等特點(diǎn)，預(yù)制構(gòu)件的使用還尚未大規(guī)模推廣?，F(xiàn)階段我國提出要加強(qiáng)對混凝土橋梁和鋼結(jié)構(gòu)橋梁方案比選論證，鼓勵擇優(yōu)選用鋼結(jié)構(gòu)橋梁；推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)橋梁工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化制造，裝配化施工，提升橋梁工程的質(zhì)量品質(zhì)；充分考慮后期管理養(yǎng)護(hù)的功能性需求；加強(qiáng)運(yùn)營期專業(yè)養(yǎng)護(hù)人才培養(yǎng)等[1-2]。

傳統(tǒng)預(yù)制施工工藝需要建設(shè)多個預(yù)制場地，構(gòu)件不能集中預(yù)制，造成土地資源浪費(fèi)、增加工程造價(jià)、不利于工程質(zhì)量控制和管理、不利于環(huán)境保護(hù)等一系列問題，公路建設(shè)項(xiàng)目構(gòu)件預(yù)制產(chǎn)業(yè)急需進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級和技術(shù)創(chuàng)新。

2 公路建設(shè)項(xiàng)目混凝土預(yù)制構(gòu)件行業(yè)現(xiàn)狀分析

2.1 行業(yè)技術(shù)水平較低

由于目前預(yù)制構(gòu)件技術(shù)水平有限，基建工程仍以現(xiàn)場澆筑為主，預(yù)制構(gòu)件適用范圍小。我國公路建設(shè)領(lǐng)域預(yù)制構(gòu)件起步較晚，技術(shù)水平落后，很多產(chǎn)品目前還處于研發(fā)階段，真正投入生產(chǎn)還需社會各界進(jìn)一步推動[3-4]。

2.2 市場需求低于預(yù)期

建設(shè)單位對現(xiàn)有公路建設(shè)項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件工廠化建造仍停留在理論層面，缺少使用經(jīng)驗(yàn)，存在規(guī)?；瘧?yīng)用的疑慮，需經(jīng)過一段時間的探索，短時間內(nèi)暫無法大規(guī)模上線工廠化生產(chǎn)預(yù)制產(chǎn)品。

2.3 公路建設(shè)領(lǐng)域預(yù)制構(gòu)件體量小、地點(diǎn)分散,難以形成規(guī)?；a(chǎn)

目前公路建設(shè)領(lǐng)域預(yù)制構(gòu)件以預(yù)制梁板以及護(hù)坡預(yù)制塊為主，且體量較小，安裝地點(diǎn)較為分散，一個建設(shè)項(xiàng)目可能會劃分成幾個標(biāo)段幾家不同的施工企業(yè)進(jìn)行施工，因此對于單個標(biāo)段或一家施工單位來說預(yù)制構(gòu)件難以形成規(guī)?；?、工廠化建造，需要由建設(shè)方將整個項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件劃分為一個標(biāo)包單獨(dú)進(jìn)行招標(biāo)，由一家施工企業(yè)中標(biāo)方可集中進(jìn)行工廠化預(yù)制。目前公路建設(shè)領(lǐng)域主要預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品如表1所示。

公路建設(shè)領(lǐng)域預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品列表 表1

2.4 公路建設(shè)領(lǐng)域預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小

由于公路建設(shè)領(lǐng)域預(yù)制構(gòu)件以小型預(yù)制構(gòu)件居多，市場進(jìn)入壁壘不高，因此公路建設(shè)領(lǐng)域預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠商以中小型企業(yè)為主，知名大型生產(chǎn)企業(yè)集中程度不高。而中小型企業(yè)資金有限并且設(shè)備落后，產(chǎn)品性能明顯不如大型企業(yè)，這也導(dǎo)致行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。

鑒于以上特點(diǎn)，可以認(rèn)為公路建設(shè)領(lǐng)域預(yù)制構(gòu)件還處于成長階段，產(chǎn)品相對單一，技術(shù)水平一般。

3 公路建設(shè)項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件工廠化建造必要性與可行性研究

3.1 順應(yīng)現(xiàn)代土建工程工業(yè)化潮流

發(fā)達(dá)國家早已形成建筑工業(yè)化發(fā)展模式并實(shí)施至今。美國在19世紀(jì)的70年代因能源危機(jī)開始探索實(shí)施施工構(gòu)件預(yù)制和機(jī)械化生產(chǎn)，用以降低建設(shè)成本，提高構(gòu)件生產(chǎn)工廠通用性，進(jìn)而提高標(biāo)準(zhǔn)化水平。

3.2 落實(shí)國家綠色產(chǎn)業(yè)政策、體現(xiàn)五大發(fā)展理念

實(shí)現(xiàn)“十三五”時期發(fā)展目標(biāo)，破解發(fā)展難題，須牢固樹立并切實(shí)貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的五大發(fā)展理念，成為指導(dǎo)建筑、交通行業(yè)踐行綠色環(huán)保、可持續(xù)性、全壽命周期發(fā)展的指導(dǎo)綱領(lǐng)。加快建立有利于建筑工業(yè)化所包含的設(shè)計(jì)、施工、部品、部件生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)體系，推動標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)模式發(fā)展，完善標(biāo)準(zhǔn)件的品類，提高適配性、通用性和可置換性[5-6]。

3.3 落實(shí)“四個交通”發(fā)展要求

落實(shí)“四個交通”發(fā)展要求，促進(jìn)公路發(fā)展轉(zhuǎn)型升級，建設(shè)以質(zhì)量優(yōu)良為前提，以資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保、節(jié)能高效、服務(wù)提升為主要特征的綠色公路，實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)健康可持續(xù)發(fā)展的指導(dǎo)思想，其主要任務(wù)就是著眼周期成本，強(qiáng)化建設(shè)與養(yǎng)護(hù)并重的目標(biāo)，全面實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化施工，建立標(biāo)準(zhǔn)化施工長效機(jī)制，實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程的工藝標(biāo)準(zhǔn)化和管理標(biāo)準(zhǔn)化，鼓勵公路工程構(gòu)件生產(chǎn)工廠化與現(xiàn)場施工裝配化，注重工程質(zhì)量，提高工程耐久性，實(shí)現(xiàn)工程內(nèi)外品質(zhì)的全面提升[1-2]。

3.4 搶占預(yù)制工業(yè)化生產(chǎn)市場,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化必要舉措

全國具有先進(jìn)公路工業(yè)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和裝配式施工先進(jìn)技術(shù)的大型集團(tuán)或企業(yè)有很多，但是目前預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)的成果轉(zhuǎn)化效率不高，但仍有一些地區(qū)在產(chǎn)業(yè)成果轉(zhuǎn)化方面先行一步。例如江西、湖北、江蘇在2015-2017年期間先后出臺了裝配式產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)劃，推出了對裝配式預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)業(yè)的鼓勵扶持政策，一大批如南昌城建建筑工業(yè)化有限公司預(yù)制梁廠紛紛建立，迅速搶占了周邊省份的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)市場。

面對現(xiàn)階段進(jìn)入預(yù)制構(gòu)件市場的良好契機(jī)，混凝土預(yù)制構(gòu)件工廠化建造作為實(shí)現(xiàn)公路行業(yè)的行業(yè)領(lǐng)先、國內(nèi)一流戰(zhàn)略的重要舉措，需搶占預(yù)制結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的制高點(diǎn)，創(chuàng)建品牌，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)投資利益的最大化，并為實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)工業(yè)化生產(chǎn)的全面領(lǐng)先打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.5 公路工程預(yù)制構(gòu)件具備工廠化建造條件

工業(yè)化的前提是微觀構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，公路設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和體系化，是實(shí)現(xiàn)高效經(jīng)濟(jì)預(yù)制結(jié)構(gòu)的必要條件。公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的概念源于橋梁結(jié)構(gòu)的特殊性，橋梁結(jié)構(gòu)在大型起重設(shè)備的協(xié)助下一般具有較便捷的可拆卸和可安裝性能。橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品通用性強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)件多，能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一模具制作，并通過特定方式組合形成產(chǎn)品。公路工程預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化就是基于橋梁結(jié)構(gòu)以上特點(diǎn)經(jīng)綜合研究形成的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而可以編制成套的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集。

3.6 預(yù)制構(gòu)件工廠化建造恰逢進(jìn)入行業(yè)發(fā)展的有利時機(jī)

按照產(chǎn)品周期理論，產(chǎn)品生命周期是指一種產(chǎn)品從發(fā)明推廣到應(yīng)用、普及和衰敗的過程。生命周期傳統(tǒng)上可分為四個階段：導(dǎo)入期、成長期、成熟期和衰退期。目前公路建設(shè)預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品理論上處于成長期，在此階段產(chǎn)品需求急劇膨脹，行業(yè)內(nèi)的企業(yè)數(shù)量逐步增加，行業(yè)在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中的主體地位得到加強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化程度提高，成本有效下降。對于企業(yè)來說，此時是進(jìn)入該行業(yè)的最佳時機(jī)。

4 公路建設(shè)項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件工廠化建造實(shí)施策略

預(yù)制構(gòu)件工廠化建造按照“工廠化、集約化、專業(yè)化”的要求進(jìn)行選址和規(guī)劃，明確預(yù)制廠及混凝土拌和站設(shè)置規(guī)模及位置，本著安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、綠色環(huán)保的原則，考慮公路建設(shè)項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件規(guī)?；a(chǎn)、工廠化建造需要，必須充分運(yùn)用“四新”技術(shù)及信息化手段以達(dá)到提質(zhì)、增效、降本、減耗的目的。

4.1 混凝土拌和站建設(shè)

4.1.1 場地選址

混凝土拌和站建設(shè)應(yīng)按照“工廠化、集約化、專業(yè)化”的要求進(jìn)行綜合選址與規(guī)劃，明確建設(shè)規(guī)模及位置，確保做到混凝土集中拌制，鋼筋集中加工，構(gòu)件集中預(yù)制的“三集中”標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件預(yù)制工廠化生產(chǎn)、專業(yè)化施工、集約化管理。

4.1.2 場地布設(shè)

拌和站場地應(yīng)按照拌和作業(yè)區(qū)、材料計(jì)量區(qū)、材料堆放區(qū)、運(yùn)輸車輛停放區(qū)、試驗(yàn)區(qū)、集料水洗區(qū)、集料堆放區(qū)，內(nèi)設(shè)洗車池、污水沉淀池、污水處理循環(huán)利用系統(tǒng)、固體廢料堆放處理及排水系統(tǒng)等進(jìn)行合理劃分、集中布置，并采用封閉式管理，場地面積應(yīng)滿足生產(chǎn)、施工需求和工程進(jìn)度要求。

4.1.3 拌和站設(shè)備選型

拌和設(shè)備選用國內(nèi)先進(jìn)的智能型拌和站，采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，保證計(jì)量準(zhǔn)確且性能穩(wěn)定。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)須采用動態(tài)面板顯示，能清楚了解各部分的運(yùn)行情況，并可進(jìn)行報(bào)表打印管理；異常工況及故障自動檢測，采用文字、聲、光、報(bào)警提示，以方便故障的檢修及排除。

4.1.4 材料堆放區(qū)

根據(jù)預(yù)制構(gòu)件規(guī)模計(jì)算原材料存儲料倉數(shù)量，儲料倉間設(shè)置隔墻，采用C20鋼筋混凝土現(xiàn)澆，高標(biāo)號混凝土的原材料要設(shè)置水洗裝置，設(shè)置循環(huán)水沉淀池。儲料倉場地及進(jìn)出場道路必須全部硬化，硬化標(biāo)準(zhǔn)采用重型路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，儲料倉頂棚設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)大棚進(jìn)行全封閉。

4.2 預(yù)制廠建設(shè)

4.2.1 場地選址

預(yù)制廠場地選址應(yīng)充分考慮原材料進(jìn)場道路、預(yù)制構(gòu)件成品運(yùn)輸?shù)缆芬约斑\(yùn)距等因素，結(jié)合生產(chǎn)用水、用電方便程度，盡量選擇距離建設(shè)項(xiàng)目施工主線相對較近的地方。

4.2.2 場地布設(shè)

預(yù)制廠場地應(yīng)按照拌合站、材料堆放區(qū)，鋼筋加工區(qū)，構(gòu)件預(yù)制區(qū)、蒸養(yǎng)區(qū)、噴淋養(yǎng)生區(qū)、成品堆放區(qū)、進(jìn)出場道路、綠化區(qū)域、試驗(yàn)室等進(jìn)行合理劃分、綜合布置，主要功能區(qū)要采用硬隔離進(jìn)行分開設(shè)置。根據(jù)場區(qū)所承擔(dān)的預(yù)制任務(wù)，逐一計(jì)算出每一單項(xiàng)所需的占地面積，累計(jì)面積即是所需面積，考慮到富余量，實(shí)際征地面積要大于理論計(jì)算占地面積，實(shí)際征地按比理論占地面積的大20%進(jìn)行征地。

4.2.3 鋼筋加工車間

鋼筋加工車間主要劃分為原材堆放區(qū)、鋼筋加工區(qū)、半成品以及成品堆放區(qū)，根據(jù)各功能區(qū)需求，詳細(xì)計(jì)算出鋼筋加工車間的占地面積。鋼筋加工車間場地必須全部硬化，主道路采用重型路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其余場地采用輕型路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。鋼筋加工大棚采用全封閉結(jié)構(gòu)。鋼筋加工設(shè)備須采用全自動化鋼筋加工及焊接技術(shù)。

4.2.4 預(yù)制車間

預(yù)制車間主要分為混凝土澆筑區(qū)、蒸養(yǎng)區(qū)、噴淋養(yǎng)生區(qū)、智能張拉壓漿區(qū)，各功能區(qū)須線型流水布置，每條生產(chǎn)線在預(yù)制區(qū)設(shè)置蒸養(yǎng)設(shè)施及噴淋養(yǎng)生區(qū)進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生區(qū)外部設(shè)置智能張拉壓漿區(qū)，在養(yǎng)生結(jié)束后進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件張拉壓漿施工。

4.3 工廠化預(yù)制“四新”技術(shù)運(yùn)用

公路建設(shè)項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件工廠化建造預(yù)制構(gòu)件種類較多，如箱梁、T梁、鋼混組合梁、通道、涵洞、墩柱、蓋梁、管廊、管涵、護(hù)坡、邊溝等預(yù)制構(gòu)件，結(jié)構(gòu)形式也多樣化，各類預(yù)制構(gòu)件預(yù)制工藝技術(shù)也不盡相同，但是絕大部分預(yù)制構(gòu)件施工工藝都涉及模板、鋼筋、混凝土等施工技術(shù)，相對于傳統(tǒng)預(yù)制施工工藝，工廠化預(yù)制充分運(yùn)用“四新”技術(shù)，大大提高了預(yù)制構(gòu)件的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

4.3.1 模板安拆工藝自動化、智能化、輕量化

預(yù)制模板采用高強(qiáng)度的鋼材代替普通鋼材，大大減輕模板自重，采用液壓模板實(shí)現(xiàn)模板安裝與拆除自動化；通過傳感器與工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)對接，實(shí)現(xiàn)模板安拆智能化；采用納米技術(shù)將模板表面覆蓋一層納米級薄膜材料，增加模板光潔度，阻斷模板銹蝕，提高了模板使用壽命及預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品外觀質(zhì)量。

4.3.2 鋼筋加工設(shè)備數(shù)控化、智能化

隨著近年來數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，為鋼筋加工設(shè)備升級換代創(chuàng)造了條件，實(shí)現(xiàn)鋼筋加工設(shè)備數(shù)控化。工廠化建造鋼筋加工采用數(shù)控化鋼筋加工設(shè)備較大地提高了生產(chǎn)效率，降低了材料損耗以及人工成本，鋼筋加工管理系統(tǒng)可以根據(jù)工程需求自動配備設(shè)備加工能力并進(jìn)行監(jiān)控生產(chǎn)和調(diào)配資源、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、打印標(biāo)簽、分類存儲與配送，大大降低項(xiàng)目管理費(fèi)用。

4.3.3 混凝土配運(yùn)自動化

采用一種全自動轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備魚雷罐進(jìn)行混凝土運(yùn)輸，整個混凝土澆筑過程中，混凝土攪拌站、魚雷罐以及生產(chǎn)線三者通過混凝土配送系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享，有效控制魚雷罐車自動進(jìn)行混凝土配送，大大提高混凝土運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本。

4.3.4 預(yù)制構(gòu)件全自動蒸養(yǎng)

為確保預(yù)制構(gòu)件工序能夠有效銜接，采用預(yù)制構(gòu)件蒸養(yǎng)工序優(yōu)化混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件混凝土早強(qiáng)、早脫模，有效解決了工廠化流水線生產(chǎn)資源配置問題，縮短了預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)周期。

4.3.5 自動化噴淋養(yǎng)護(hù)

采用先進(jìn)的噴淋養(yǎng)護(hù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件全天候不間斷自動噴淋養(yǎng)護(hù)，保證在無人控制的情況下根據(jù)設(shè)定的噴淋時間間隔自動對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行噴淋養(yǎng)護(hù)，始終保持預(yù)制構(gòu)件處于濕潤狀態(tài)，有效解決了預(yù)制構(gòu)件傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)中養(yǎng)護(hù)不及時、干濕不均勻、水源浪費(fèi)、養(yǎng)護(hù)有死角等問題。

4.4 預(yù)制構(gòu)件工廠信息化管理

預(yù)制構(gòu)件工廠信息化管理是以質(zhì)量管理和作業(yè)工序管理為主線，對“人、機(jī)、料、法、環(huán)”等各關(guān)鍵要素的實(shí)時、全面、智能的監(jiān)控和管理，重點(diǎn)加強(qiáng)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)信息化管理，通過信息化系統(tǒng)對整個生產(chǎn)線狀態(tài)的監(jiān)控、各工位信息交換、報(bào)警、生產(chǎn)過程中各工序質(zhì)量控制以及進(jìn)度管控，建立試驗(yàn)檢測系統(tǒng)、拌和站管理系統(tǒng)、預(yù)制場生產(chǎn)管理系統(tǒng)聯(lián)動機(jī)制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)部門的信息共享，保證生產(chǎn)過程可追溯。

5 結(jié)語

公路建設(shè)項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件工廠化建造符合當(dāng)前國家對推行綠色公路、發(fā)展“四個交通”的政策要求，也是實(shí)現(xiàn)集約、先進(jìn)、優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等建設(shè)目標(biāo)的積極手段。采用工廠化預(yù)制、信息化管理、機(jī)械化安裝等手段提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)促進(jìn)工廠化建造快速發(fā)展，進(jìn)一步強(qiáng)化科技創(chuàng)新意識，強(qiáng)化創(chuàng)新人才隊(duì)伍建設(shè)，改革內(nèi)部激勵機(jī)制，突出現(xiàn)代工程技術(shù)創(chuàng)新，繼續(xù)拓展和提升工廠化建造技術(shù)，強(qiáng)化創(chuàng)新智能化引領(lǐng)，推動工廠化建造與信息化的深度融合，全面提升研發(fā)、生產(chǎn)、管理的智能化水平，為大規(guī)模、一體化工廠化建造體系奠定基礎(chǔ)，加速公路建設(shè)從“中國制造”向“中國智造”的轉(zhuǎn)變。