廖盛榮 周 哲 陳軍鋒 鄭藍迪

（1.中交路橋建設有限公司，北京 101100；2.中交路橋華南工程有限公司，廣東 中山 528403；3.河南理工大學，河南 焦作 454003）

0 引言

傳統(tǒng)預制梁場采用鋼筋混凝土上覆鋼板作為固定底座，制梁時工人在側(cè)模模板及不同臺座間移動施工作業(yè)[1]。為保證施工進度，提高生產(chǎn)效率，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)預制梁場需提高占地規(guī)模，投入大量固定底座及模板，這將極大地影響施工進度；另一方面該工藝的機械化程度低，投入人員多，極大地提高了施工成本，并對預制梁的質(zhì)量管控造成一定的影響[2]。本文對移動式臺座預制梁智能化生產(chǎn)技術(shù)進行研究和探索，將其應用場和傳統(tǒng)預制梁場進行對比，為類似工程的規(guī)劃選擇提供參考。

1 移動式臺座預制梁智能化生產(chǎn)技術(shù)

1.1 流程設計

項目采用移動臺座工廠化流水線作業(yè)的預制梁新技術(shù)具有分區(qū)施工、流水線作業(yè)的特點[3]。通過移動臺座將廠區(qū)分為：鋼筋綁扎區(qū)、混凝土澆筑區(qū)、蒸汽養(yǎng)護區(qū)、張拉區(qū)和存梁區(qū)。施工工藝流程如下：移動臺座停至混凝土澆筑區(qū)，將綁扎好的鋼筋籠吊至移動臺座，啟動智能液壓模板，完成一鍵合模；移動臺座仍繼續(xù)保持原位，并進行混凝土澆筑；待混凝土達到相應的拆模條件后，拆除側(cè)模和端模；然后將梁通過移動臺座移至養(yǎng)護棚內(nèi)進行蒸汽養(yǎng)護；確認梁體達到相應強度條件后，將其移至張拉區(qū)進行預應力張拉，完成后吊至存梁區(qū)。在第一輛移動臺座完成本節(jié)段進入下一工序時，緊跟后面一輛移動臺座隨即進入，依次進行，實現(xiàn)工廠化流水線作業(yè)預制梁施工。而且鋼筋綁扎區(qū)、混凝土澆筑均設置在廠房內(nèi)部，改變了傳統(tǒng)露天梁場無法在雨天等惡劣天氣施工的局限，大大提高了生產(chǎn)效率。其主要廠區(qū)如圖1所示。

圖1 廠區(qū)圖

1.2 工藝流程

移動臺座的施工工藝流程如下：廠區(qū)建設→鋼筋加工及綁扎→吊裝鋼筋籠→模板安裝→移動臺座就位→澆筑混凝土→拆除側(cè)模及端模→臺座移至蒸養(yǎng)棚→養(yǎng)生→達到強度條件后張拉壓漿→移至存梁區(qū)，其關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)如下。

1.3 關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)

1.3.1 移動臺座

摒棄傳統(tǒng)混凝土固定臺座，采用軌道移動式鋼臺座，移動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，信息采集系統(tǒng)定位臺座，實現(xiàn)移動臺座在各施工節(jié)段流水作業(yè)，有效避免了施工工序交叉的問題，充分發(fā)揮了機械設備和勞動力的使用價值，生產(chǎn)效率得到了顯著的提高。

1.3.2 鋼筋綁扎及吊裝

鋼筋半成品在綁扎區(qū)進行腹板和頂板鋼筋籠的制作，同時安裝預應力管道和預埋件，然后用龍門吊將梁鋼筋骨架依次移至臺座上。與傳統(tǒng)工藝相比較，避免了在固定臺座綁扎鋼筋而影響模板的清理及打磨工作，加快了施工進度。

1.3.3 模板安裝及混凝土澆筑

（1）模板安裝。采用全自動液壓模板，智能化控制[4]。主要包括側(cè)模板及底模臺車，側(cè)模附著在排架結(jié)構(gòu)兩側(cè)，起到穩(wěn)定側(cè)模和加勁側(cè)模的作用，可通過手持終端、手機APP或控制電腦等措施實現(xiàn)外模自動橫移、調(diào)整并定位，大大降低了勞動強度，提高了模板安裝效率和精度。為了實現(xiàn)模板的自動運行和拆卸，液壓管路和控制系統(tǒng)的設計和布置必須同步配合模板的設計和制造。在傳統(tǒng)控制器的基礎上，引入微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)，形成了新一代工業(yè)控制裝置。

（2）混凝土澆筑?；炷劣膳渌椭行募邪柚乒瑪嚢柢囘\輸至現(xiàn)場，混凝土用龍門吊結(jié)合料斗進行放料，且混凝土坍落度控制在120～140mm，并進行現(xiàn)場試驗。預制梁混凝土澆筑采用斜層法澆筑；澆筑順序：由一端的底板→腹板→頂板，向另一端推進，最后進行梁頂板的澆筑。混凝土振搗時，橋面施工人員根據(jù)布料長度及厚度，通過電腦操作界面控制腹板上均勻布設的附著式振搗設備，每臺附著式振搗器編號與操作界面按鈕一一對應，振搗時間根據(jù)方案進行設定，智能控制系統(tǒng)自動計時并控制，保證混凝土振搗質(zhì)量。

（3）模板拆除。當混凝土芯部與梁體表面、箱體與箱體外、表面與環(huán)境溫差不大于15℃且溫度無急劇變化時，可拆除端模，并需保證梁體棱角完整。先拆除頂部拉桿，然后啟動全自動液壓模板控制程序，完成一鍵拆模。注意事項：拆除模板時要注意不撬傷、鑿傷、碰傷、壓傷混凝土，拆除模板應小心輕放，不得進行暴力拆除。

1.3.4 蒸汽養(yǎng)護

待混凝土達到一定強度后，啟動液壓模板自動脫膜，將梁通過移動臺座移至養(yǎng)護棚內(nèi)，養(yǎng)護棚提供恒溫恒濕的養(yǎng)護環(huán)境，對其進行蒸汽養(yǎng)護至設計強度的90%。本文提出的一種養(yǎng)生棚蒸汽養(yǎng)生是搭設養(yǎng)生棚進而提供一種密閉性、保溫性良好的環(huán)境，最后向養(yǎng)生棚內(nèi)通入蒸汽進行養(yǎng)護即可，如圖2所示。該方法能加速預制梁水化反應，可加快模板周轉(zhuǎn)、縮短工期，并能在短時間內(nèi)提早達到所需的抗壓強度，且不受外界環(huán)境的影響，不僅養(yǎng)生效果較好，養(yǎng)生棚又能重復利用[5]。

圖2 蒸氣養(yǎng)護室

智能蒸汽養(yǎng)護棚集蒸汽發(fā)生裝置與溫濕度測試裝置于一體，基于信息化傳遞，可全天候?qū)崟r監(jiān)控棚內(nèi)參數(shù)變化，快速、精準地對棚內(nèi)溫濕度進行精確控制，為預制梁提供一個舒適的養(yǎng)護環(huán)境。蒸汽養(yǎng)護棚可實現(xiàn)預制梁的智能化養(yǎng)護[6]，密閉的蒸汽養(yǎng)護棚可令梁體周圍的溫度和濕度相對穩(wěn)定。該養(yǎng)護棚主要由溫度監(jiān)測系統(tǒng)、濕度監(jiān)測系統(tǒng)和自動噴淋系統(tǒng)等組成。預制梁蒸汽養(yǎng)生采用框架式固定養(yǎng)生棚，配備蒸汽鍋爐、鋪設蒸汽管道(保溫)、燃料、檢測器材等設備。通過對養(yǎng)護棚內(nèi)的溫度、濕度等數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，控制系統(tǒng)會根據(jù)設置蒸養(yǎng)參數(shù)控制蒸汽發(fā)生器釋放蒸汽的溫度和改變噴淋速度，可實時調(diào)節(jié)養(yǎng)生環(huán)境。

1.3.5 預應力張拉及壓漿

梁片通過蒸汽養(yǎng)護并且強度達到張拉強度要求后，移動臺座運載梁至張拉區(qū)進行預應力張拉施工，張拉完成后吊運至存梁區(qū)，待條件滿足后進行壓漿封錨。隨后將移動臺座吊至回流軌道完成循環(huán)施工作業(yè)，加快移動臺座的周轉(zhuǎn)速度與施工效率[7]。

2 工程應用及功效對比分析

2.1 工程應用

本文依托的實際工程項目為巴馬-憑祥公路巴馬至田東No2合同段，全長23.4km，主線采用雙向四車道高速公路標準建設，設計速度100km/h，路基寬度26m。由于本工程為新建工程，項目路線雙線總長46800m，施工任務重且工期緊，為了圓滿完成橋梁架設工作，需要完成3000片預應力鋼筋混凝土梁的預制工作。為按期圓滿、高質(zhì)量完成該預應力鋼筋混凝土梁預制任務，使后續(xù)橋梁架設和橋面施工任務如期跟進，項目組利用信息控制技術(shù)，就地建設智慧預制梁場，梁場全景如圖3所示。

圖3 智慧梁場全景

2.2 對比分析

2.2.1 預制梁施工

傳統(tǒng)的預制梁需要在固定臺座上完成，包括鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑、拆模、噴淋養(yǎng)護、預應力張拉等一系列施工工序。因此該方法需要提前建設大量的固定臺座，導致占地面積過大；由于整個工序都需要在固定臺座上完成后方可進行下一片梁的預制，導致臺座的使用效率低，模板周轉(zhuǎn)速度慢，給梁生產(chǎn)速率產(chǎn)生了很大制約。移動臺座施工實現(xiàn)移動臺座在各施工節(jié)段流水作業(yè)，有效避免了施工工序交叉的問題，充分發(fā)揮了機械設備和勞動力的使用價值，生產(chǎn)效率得到顯著的提高。

2.2.2 養(yǎng)護工藝

傳統(tǒng)預制梁主要采用持續(xù)噴淋養(yǎng)護技術(shù)，該養(yǎng)護方法通常需要在臺座周圍布置灑水管線以及排水管道，用水量大。該過程一般會持續(xù)5～7d，如遇較低氣溫則需要加長養(yǎng)護時間，才能使混凝土達到張拉強度要求，嚴重制約了梁的生產(chǎn)速度。而移動臺座預制梁施工技術(shù)將有效解決所遇到的問題，預制梁模板拆除后，可通過移動臺座移至蒸汽養(yǎng)護棚進行養(yǎng)護。恒溫恒濕養(yǎng)護環(huán)境能迅速提升混凝土強度。達到強度后，可進行預應力張拉。張拉完成后，可吊裝至存梁區(qū)，完成后續(xù)工作。在蒸養(yǎng)棚進行養(yǎng)生具有全天候、全季候的施工優(yōu)勢，可以克服雨天、氣溫較低等各種不利因素，實現(xiàn)預制梁的快速養(yǎng)護，加快工廠內(nèi)流水線作業(yè)速度。傳統(tǒng)工藝與移動臺座的預制梁施工技術(shù)的功效對比如表1所示。

表1 預制梁施工技術(shù)功效對比

3 結(jié)束語

綜上所述，傳統(tǒng)固定式臺座預制梁施工工藝受外界因素影響明顯，不可避免地會對大型預制梁工程生產(chǎn)速度產(chǎn)生嚴重影響。而移動臺座系統(tǒng)可實現(xiàn)施工工序的固定，工人在不同區(qū)域完成單一的工序任務，即流水線作業(yè)模式，可以更好地解決工藝穿插作業(yè)對生產(chǎn)效率的不利影響，充分利用勞動力和機械設備，提高工裝設備使用效率，節(jié)約梁場占地面積，提高制梁效率，滿足橋梁快速施工的需要，特別適用于受氣候環(huán)境影響大、施工任務重、工期短、預制場地有限的工程，具有良好的應用和推廣前景。當信息化、數(shù)字化技術(shù)與移動式臺座預制梁生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合，預制梁生產(chǎn)過程必然實現(xiàn)智能操作控制，實現(xiàn)材料、工程進度、質(zhì)量驗收等工程信息的集成和追溯，在成本控制，生產(chǎn)效率的提高上如同插上騰飛的翅膀，創(chuàng)造出更好的效益。