郭 瑞, 沈 德 明, 劉 彬 彬

(中國水利水電第七工程局有限公司,四川 成都 610213)

1 概 述

某市政項(xiàng)目橋梁工程設(shè)計(jì)方案為預(yù)制的474片裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支小箱梁,采用C50混凝土,每片箱梁長30 m,其預(yù)應(yīng)力鋼束采用高強(qiáng)度低松弛Φs15.2 mm鋼絞線,抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk為1 860 MPa,抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度fpd為1 260 MPa。

該項(xiàng)目采用智慧工地管理系統(tǒng)進(jìn)行管理,以制梁工藝、箱梁基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、臺(tái)座分布等進(jìn)行輸入,借鑒工作流的設(shè)計(jì)思路對(duì)梁場(chǎng)生產(chǎn)端進(jìn)行系統(tǒng)的管理。通過下發(fā)制梁/架梁計(jì)劃、梁體身份證、超時(shí)工藝預(yù)警、周期臺(tái)賬報(bào)表、架梁形象進(jìn)度、多維度數(shù)據(jù)看板等全面監(jiān)控梁場(chǎng)生產(chǎn)管理的全過程,優(yōu)化工藝配置,提升生產(chǎn)效率,保障生產(chǎn)質(zhì)量,通過“互聯(lián)網(wǎng)+BIM+大數(shù)據(jù)”信息化管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理的數(shù)據(jù)化,降低項(xiàng)目管理成本,提高工程管理和施工技術(shù)水平[1]。

筆者所述的智慧梁場(chǎng)管理系統(tǒng)為該系統(tǒng)的子系統(tǒng),在箱梁預(yù)制過程中對(duì)箱梁的張拉、壓漿、養(yǎng)護(hù)以及進(jìn)度等進(jìn)行管理并體現(xiàn)在智慧工地管理系統(tǒng)中。

(1)全生命周期管理:從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入、計(jì)劃任務(wù)下發(fā)、生產(chǎn)進(jìn)度填報(bào)、異常數(shù)據(jù)預(yù)警及改進(jìn)、智能張拉、智能壓漿到梁體養(yǎng)生噴淋等對(duì)梁體全過程進(jìn)行生產(chǎn)管理監(jiān)控。

(2)梁體身份證終身制:以梁體身份證管理梁體,其是梁體的唯一識(shí)別碼,伴隨著梁體生命全過程。當(dāng)任務(wù)下發(fā)審批通過即生成梁體身份證,梁體身份證為系統(tǒng)自動(dòng)生成的二維碼,通過梁場(chǎng)管理者打印出來貼在對(duì)應(yīng)的箱梁上;在質(zhì)量檢查時(shí)通過掃描二維碼即能對(duì)每榀箱梁的張拉壓漿等質(zhì)量信息進(jìn)行了解。

(3)精細(xì)化監(jiān)管促改進(jìn):計(jì)劃任務(wù)以每榀梁生產(chǎn)工序周期、起止時(shí)間為管理單元,結(jié)合每日進(jìn)度、超時(shí)預(yù)警等數(shù)據(jù)不斷優(yōu)化工藝配置、計(jì)劃任務(wù),進(jìn)而提升梁場(chǎng)的生產(chǎn)效率。

(4)便捷化操作提效率:依據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)看板、形象進(jìn)度、日進(jìn)度、整體進(jìn)度、異常預(yù)警等系統(tǒng)特性多維度地統(tǒng)計(jì)分析呈現(xiàn)梁場(chǎng)的生產(chǎn)狀態(tài),形象、直觀、精確;其方便快捷的系統(tǒng)操作極大程度地提升了工作效率,降低了管理難度,節(jié)省了人、財(cái)、物成本。

智慧工地管理系統(tǒng)充分利用其將多項(xiàng)數(shù)據(jù)可視化的優(yōu)勢(shì),有助于實(shí)現(xiàn)梁場(chǎng)管理工作的標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化和科學(xué)化。某公路橋梁預(yù)制梁場(chǎng)利用BIM技術(shù)創(chuàng)建了集可視化施工管理、可視化質(zhì)量管理、可視化進(jìn)度管理及可視化動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)等于一體的智慧梁場(chǎng),極大程度地提高了梁場(chǎng)的管理水平和工作效率[2]。筆者對(duì)其主要的應(yīng)用部位進(jìn)行了闡述。

2 智慧工地管理系統(tǒng)的具體應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)采集

(1)鋼絞線張拉。該項(xiàng)目智慧工地管理系統(tǒng)通過對(duì)梁場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集后對(duì)梁場(chǎng)關(guān)鍵工序進(jìn)行管控?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集通過所安裝的各類監(jiān)控設(shè)備實(shí)現(xiàn),即物聯(lián)網(wǎng)手段。物聯(lián)網(wǎng)手段通過對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)(張拉日期、張拉結(jié)果、梁孔序號(hào)、理論張拉力、實(shí)際張拉力、張拉力誤差、理論伸長量、實(shí)際伸長量、延伸量誤差、張拉時(shí)間等)的采集并將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái),通過對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比和超標(biāo)數(shù)據(jù)報(bào)警實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)過程質(zhì)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)控,對(duì)各環(huán)節(jié)的特點(diǎn)提出相應(yīng)的質(zhì)量控制措施[3],進(jìn)而確保了預(yù)制梁預(yù)應(yīng)力施工作業(yè)的質(zhì)量管控。

構(gòu)件工廠化預(yù)制生產(chǎn)因其具有縮短工期、降低造價(jià)、對(duì)環(huán)境影響小的特點(diǎn),在我國橋梁工程建設(shè)中正在大規(guī)模推廣應(yīng)用,而預(yù)制場(chǎng)站的運(yùn)維管理水平直接影響到橋梁構(gòu)件的交付速度和質(zhì)量。

預(yù)應(yīng)力智能張拉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是基于控制預(yù)制梁生產(chǎn)過程中的張拉施工工藝質(zhì)量的動(dòng)態(tài)控制開發(fā)的控制系統(tǒng)。

橋梁預(yù)應(yīng)力智能張拉技術(shù)配套遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)所形成的橋梁預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)控管理體系,能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量管理的“實(shí)時(shí)跟蹤、過程控制、動(dòng)態(tài)驗(yàn)收、及時(shí)補(bǔ)救”。利用該系統(tǒng)成功地解決了橋梁預(yù)應(yīng)力張拉施工過程中存在的一系列問題,減少了施工過程中人為因素的影響,有效保證了施工技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn),采用3G/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行保存,通過內(nèi)置算法分析生成數(shù)據(jù)看板,從而為管理人員提供預(yù)警分析功能管理。

預(yù)應(yīng)力智能張拉監(jiān)測(cè)系統(tǒng),通過對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)的分析對(duì)比和超標(biāo)數(shù)據(jù)警報(bào)實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)過程質(zhì)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)控與預(yù)警提示,確保了預(yù)制梁預(yù)應(yīng)力施工作業(yè)的質(zhì)量管控。

當(dāng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況傳輸?shù)椒?wù)器后,系統(tǒng)根據(jù)預(yù)應(yīng)力質(zhì)量控制指標(biāo)對(duì)全部施工數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與繪圖分析后判斷工程預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量趨勢(shì)。

(2)孔道壓漿。該項(xiàng)目使用的智慧工地管理系統(tǒng)通過施工現(xiàn)場(chǎng)的智能壓漿系統(tǒng)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集功能和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)平臺(tái)于一體,完成了施工質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集和上傳、分析與管控。

橋梁預(yù)應(yīng)力智能壓漿技術(shù)系指采用計(jì)算機(jī)技術(shù)控制整個(gè)壓漿過程,采用漿液循環(huán)方式排出管道內(nèi)的空氣和雜質(zhì)、不需要人工開泵和手動(dòng)補(bǔ)壓的壓漿工藝。在管道進(jìn)、出漿口分別設(shè)置精密傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力并實(shí)時(shí)將其反饋給系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行分析判斷,測(cè)控系統(tǒng)根據(jù)主機(jī)指令進(jìn)行壓力的調(diào)整,保證預(yù)應(yīng)力管道在施工技術(shù)規(guī)范要求的漿液質(zhì)量、壓力大小、穩(wěn)壓時(shí)間等重要指標(biāo)的約束下完成壓漿過程,確保壓漿飽滿和密實(shí)[4]。

通過在智能壓漿控制主機(jī)上安裝數(shù)據(jù)采集工具,由3G/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中,通過內(nèi)置算法進(jìn)行分析,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力壓漿質(zhì)量管理“實(shí)時(shí)跟蹤、過程控制、動(dòng)態(tài)驗(yàn)收、及時(shí)補(bǔ)救”,進(jìn)而為管理人員提供預(yù)警分析功能管理。

智能管道壓漿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過嵌入各智能壓漿設(shè)備直接提取壓漿數(shù)據(jù),包括壓漿時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、注漿量、注漿壓力、保壓時(shí)間等形成壓漿臺(tái)賬表。

通過對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析,提供現(xiàn)場(chǎng)施工的違規(guī)報(bào)警、施工進(jìn)度及質(zhì)量預(yù)警、變形抬動(dòng)超值預(yù)報(bào)警等,進(jìn)而達(dá)到對(duì)壓漿施工的事先預(yù)控、事中監(jiān)控、事后分析的管理目標(biāo)。

在綜合收集到各類數(shù)據(jù)指標(biāo)后,系統(tǒng)根據(jù)壓漿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提取的壓漿數(shù)據(jù),包括壓漿時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、注漿量、注漿壓力、保壓時(shí)間等對(duì)全部施工數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)繪圖分析以判斷工程的預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量趨勢(shì)[5]。

2.2 智能養(yǎng)護(hù)

該項(xiàng)目采用的梁場(chǎng)養(yǎng)護(hù)自動(dòng)噴淋系統(tǒng)在當(dāng)前的梁場(chǎng)養(yǎng)護(hù)工程中應(yīng)用廣泛,其通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì),避免了傳統(tǒng)人工養(yǎng)護(hù)中存在的漏養(yǎng)現(xiàn)象,減少了隱患的出現(xiàn);同時(shí),高度智能化的使用方式節(jié)省了大量成本。

梁場(chǎng)養(yǎng)護(hù)自動(dòng)噴淋系統(tǒng)具有很多便利之處,其增加了行走軌道,實(shí)現(xiàn)了預(yù)制梁的自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù),保證了預(yù)制梁的混凝土強(qiáng)度。梁場(chǎng)養(yǎng)護(hù)自動(dòng)噴淋系統(tǒng)克服了人工灑水用水量大的缺點(diǎn),其通過存梁區(qū)預(yù)先規(guī)劃設(shè)置的供水管道,在開啟控制開關(guān)后其可以自由地在行走軌道上行駛。全自動(dòng)智能橋梁噴淋系統(tǒng)由PLC (可編程控制器)電路控制、行走、供水、噴灑,在養(yǎng)護(hù)過程中能夠由一臺(tái)PLC 進(jìn)行控制,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化養(yǎng)護(hù),從而為預(yù)制梁的養(yǎng)護(hù)提供方便。

從功能上劃分,對(duì)其按以下分類進(jìn)行描述:

(1)水源系統(tǒng):在梁場(chǎng)內(nèi)打井,安裝潛水泵,在出水主管道上安裝遠(yuǎn)傳壓力表,將信號(hào)傳給恒壓控制系統(tǒng)用以控制水泵工作以保證管路中的水壓力在給定范圍內(nèi)。在主管道上接分支管道給儲(chǔ)水池補(bǔ)水。采用恒壓控制的目的是為了給整個(gè)梁場(chǎng)提供可靠的供水。

(2)噴淋供水裝置(無塔供水系統(tǒng)):該裝置由潛水泵、止回閥、排氣閥、壓力儲(chǔ)水罐、排污閥等構(gòu)成,其中在壓力儲(chǔ)水罐上安裝有遠(yuǎn)傳壓力表將信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)。該裝置為噴淋管道供水,在同時(shí)噴淋的梁數(shù)量隨時(shí)變化的情況下可以保證壓力相對(duì)恒定。

(3)噴淋管道系統(tǒng):將壓力儲(chǔ)水罐出來的主管道接到制梁區(qū)龍門吊軌道內(nèi)側(cè)順軌道埋設(shè),然后再T接若干分支管道到每排制梁臺(tái)座的一側(cè)(每一排臺(tái)座接一條分支管道,相當(dāng)于每條分支管道覆蓋7個(gè)臺(tái)座),在主管道和分支管道T接點(diǎn)之后安裝電磁閥,其作用為可以在控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)噴淋的間歇時(shí)間,從而在滿足養(yǎng)護(hù)要求的前提下節(jié)約用水和電能。每個(gè)電磁閥的開通時(shí)間應(yīng)錯(cuò)開,以避免多個(gè)分支管道同時(shí)供水導(dǎo)致的用水量過大的情況發(fā)生。分支管道在每個(gè)臺(tái)座附近設(shè)置閥門井,安裝兩個(gè)手動(dòng)閥及兩個(gè)出水管,其中一個(gè)出水管接左右噴淋管,另一個(gè)出水管接頂部噴淋管和梁內(nèi)噴淋管(梁內(nèi)一般不設(shè))。在左右噴淋管上安裝噴嘴,所噴出的水霧應(yīng)能覆蓋梁的左右兩側(cè),包括頂板下方(圖1)。對(duì)于其水質(zhì)達(dá)不到飲用水標(biāo)準(zhǔn)而不能使用霧化噴嘴的情況,可以使用半霧化噴嘴或碟形旋轉(zhuǎn)噴嘴(碟形噴嘴可以自動(dòng)旋轉(zhuǎn))。其頂部噴淋可以使用微噴帶(先在梁頂敷設(shè)土工布),能夠保證梁頂一直濕潤。噴淋管的設(shè)置情況見圖1。

圖1 噴淋管設(shè)置圖

(4)水循環(huán)利用系統(tǒng):噴淋后的水有一部分會(huì)流到地下匯集到集水溝內(nèi)、流到沉淀池內(nèi)凈化沉淀后再進(jìn)入儲(chǔ)水池并設(shè)置一個(gè)溢流口,雨天可以將多余的雨水排到場(chǎng)地內(nèi)的排水溝。由于作業(yè)場(chǎng)地較大,蒸發(fā)量及滲透量較大,因此,回到儲(chǔ)水池的水不會(huì)太多而需要補(bǔ)水。此時(shí)在儲(chǔ)水池內(nèi)設(shè)置的高低水位傳感器(開關(guān))可以用來控制進(jìn)水管的電磁閥開關(guān)。

2.3 梁場(chǎng)噴淋

該項(xiàng)目通過手機(jī)APP遙控軟件實(shí)施遠(yuǎn)程控制,不僅可以手動(dòng)完成定時(shí)智能噴淋設(shè)置,而且在手機(jī)APP上也可以通過相應(yīng)的功能予以實(shí)現(xiàn)。負(fù)責(zé)噴淋的管理人員可以通過隨身攜帶的手機(jī)隨時(shí)對(duì)不合理的澆水噴淋行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整而無需頻繁地驅(qū)車到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行手動(dòng)操作,通過移動(dòng)端控制系統(tǒng)運(yùn)行,從而節(jié)約了到預(yù)制梁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整的時(shí)間,進(jìn)而提升了管理智能化水平。

手機(jī)APP中還擁有大量的手動(dòng)操作無法實(shí)現(xiàn)的功能,其中包括:

(1)控制系統(tǒng)及每一個(gè)噴淋點(diǎn)的命名,拍照;

(2)手動(dòng)點(diǎn)擊停止噴淋、即時(shí)噴淋;

(3)系統(tǒng)控制梁場(chǎng)內(nèi)所有制梁臺(tái)座的箱梁養(yǎng)護(hù);

(4)調(diào)整噴淋計(jì)劃、頻率以及噴淋時(shí)長;

(5)啟動(dòng)天氣數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行用水量調(diào)節(jié)。溫度高時(shí)自動(dòng)多澆水,溫度低時(shí)自動(dòng)減少澆水量;

(6)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急情況,手機(jī)APP可以隨時(shí)隨地調(diào)整噴淋配置,充分發(fā)揮移動(dòng)操作終端的優(yōu)勢(shì)。

智能噴淋降塵控制箱在戶外可以通過4G路由器或已經(jīng)部署的WiFi系統(tǒng)連接互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與云服務(wù)器集群的數(shù)據(jù)交換,可以實(shí)現(xiàn)任意地點(diǎn)的遠(yuǎn)程遙控和數(shù)據(jù)上傳通訊。用戶可以通過手機(jī)APP實(shí)時(shí)查看耗水量并通過圖表直觀呈現(xiàn)。

智能噴淋中控系統(tǒng)通過電腦瀏覽器運(yùn)行。在中央控制室內(nèi),管理人員可以快速定位智能噴淋區(qū)域,遠(yuǎn)程遙控澆水,設(shè)置某一臺(tái)控制箱的噴淋計(jì)劃,查看巡檢員手機(jī)APP上傳的現(xiàn)場(chǎng)噴淋照片等。

對(duì)于道路噴淋養(yǎng)護(hù),該項(xiàng)目引入了全自動(dòng)、智能化的降塵噴淋系統(tǒng)以提升業(yè)主智能化管理水平。為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的環(huán)保目標(biāo),噴淋是提升其管理水平的必由之路。該系統(tǒng)作為商業(yè)級(jí)智能噴淋的標(biāo)準(zhǔn)配置產(chǎn)品,其遠(yuǎn)距離、大面積噴淋可以通過無線互聯(lián)網(wǎng)接入實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP遙控及PC集中管理。

3 結(jié) 語

通過對(duì)預(yù)制箱梁場(chǎng)可視化動(dòng)態(tài)監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)研和研究,提高了預(yù)制箱梁場(chǎng)的施工效率。在智慧工地管理系統(tǒng)中形成大數(shù)據(jù),通過與后臺(tái)設(shè)置的理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、分析,進(jìn)而掌握箱梁生產(chǎn)過程中每道工序的施工數(shù)據(jù),同時(shí)系統(tǒng)鏈接箱梁智能張拉、壓漿、養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù),打造智能化梁場(chǎng),以信息化的手段實(shí)現(xiàn)箱梁預(yù)制的管理,提高了預(yù)制箱梁場(chǎng)的生產(chǎn)安全信息、材料消耗信息、傳遞的及時(shí)性、準(zhǔn)確性及安全性,實(shí)現(xiàn)了智能高效的施工管理目標(biāo)。