[摘 要]在國家大力推進(jìn)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的大背景下，建筑行業(yè)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級(jí)迫在眉睫。廣州公路工程集團(tuán)有限公司立足粵港澳大灣區(qū)核心廣州南沙，依托南中高速公路項(xiàng)目，利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代數(shù)字技術(shù)，建成迄今為止國內(nèi)領(lǐng)先、規(guī)模最大的智慧橋梁預(yù)制構(gòu)件廠，并引入和改進(jìn)環(huán)形生產(chǎn)線， 搭建起基于BIM技術(shù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧構(gòu)件廠管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)智能化及全過程數(shù)字化管理，為橋梁全預(yù)制裝配施工提供了可借鑒的樣本。

[關(guān)鍵詞]建筑工業(yè)化；智能建造；預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)

一、公司簡介

廣州公路工程集團(tuán)（簡稱“集團(tuán)”）成立于1984年，原隸屬于廣州市公路管理局，2009年“大部制”改革時(shí)成建制移交廣州交通投資集團(tuán)有限公司。2021年6月，集團(tuán)圓滿完成公司制改革。

經(jīng)過40年的發(fā)展，集團(tuán)目前已成為集路橋施工、市政工程、道路養(yǎng)護(hù)、試驗(yàn)檢測(cè)、設(shè)計(jì)咨詢、預(yù)制裝配等于一體的交通基礎(chǔ)設(shè)施綜合服務(wù)商，是廣東省路橋建設(shè)龍頭企業(yè)。

作為廣東省公路施工建設(shè)的排頭兵和主力軍，廣州公路工程集團(tuán)現(xiàn)有注冊(cè)資本5.6億元，具有國家公路工程施工總承包特級(jí)資質(zhì)、公路行業(yè)甲級(jí)設(shè)計(jì)資質(zhì)、市政公用工程施工總承包一級(jí)資質(zhì)，橋梁工程、路基工程、路面工程專業(yè)承包一級(jí)資質(zhì)、養(yǎng)護(hù)工程全類從業(yè)資質(zhì)及公路工程綜合乙級(jí)試驗(yàn)檢測(cè)資質(zhì)，主要從事各等級(jí)的公路工程施工總承包、工程總承包，市政公用工程施工總承包，公路市政養(yǎng)護(hù)保潔和工程試驗(yàn)檢測(cè)業(yè)務(wù)，是目前廣東省唯一一家擁有公路工程施工總承包特級(jí)資質(zhì)的地方國有企業(yè)，同時(shí)也是廣州市應(yīng)急搶險(xiǎn)戰(zhàn)備的重要力量。

集團(tuán)自成立以來，已參加100余條國家、省市重點(diǎn)高速公路建設(shè)項(xiàng)目和200余條國道、省道的建設(shè)，多次斬獲中國土木工程詹天佑獎(jiǎng)、國家優(yōu)質(zhì)工程金獎(jiǎng)、李春獎(jiǎng)及全國優(yōu)質(zhì)工程金獎(jiǎng)等公路行業(yè)最高級(jí)質(zhì)量獎(jiǎng)項(xiàng)，為構(gòu)建現(xiàn)代化國家綜合立體交通網(wǎng)奉獻(xiàn)了強(qiáng)有力的筑路先鋒力量。

截至目前，集團(tuán)已連續(xù)11年榮獲廣東省公路施工企業(yè)信用評(píng)價(jià)最高等級(jí)AA企業(yè)，連續(xù)13年榮獲廣東省“守合同、重信用”企業(yè)，并連續(xù)3年獲國家交通運(yùn)輸部認(rèn)定公路施工企業(yè)全國綜合信用評(píng)價(jià)最高等級(jí)AA級(jí)。集團(tuán)還相繼獲評(píng)中國建筑行業(yè)AAA級(jí)信用企業(yè)、AAA級(jí)誠信企業(yè)、“十二五”高速公路建設(shè)優(yōu)秀單位、全國公路建設(shè)施工企業(yè)重點(diǎn)工程勞動(dòng)競(jìng)賽優(yōu)勝單位、廣東省法治文化建設(shè)示范企業(yè)、廣州市思想政治工作先進(jìn)單位、廣州市建筑業(yè)優(yōu)秀企業(yè)、廣州市安全文化示范企業(yè)等，并獲得全國工人先鋒號(hào)、廣東省五一勞動(dòng)獎(jiǎng)狀、廣東省青年文明號(hào)、廣州市創(chuàng)先爭優(yōu)先進(jìn)基層黨組織、廣州市先進(jìn)集體、廣州市國資系統(tǒng)先進(jìn)基層黨組織等榮譽(yù)。

二、實(shí)施背景

（一）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)綠色發(fā)展的需要

黨的二十大報(bào)告提出，“優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施布局、結(jié)構(gòu)、功能和系統(tǒng)集成，構(gòu)建現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施體系”“推動(dòng)綠色發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生”。這為新時(shí)代推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)綠色發(fā)展指明了方向。

作為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重要組成部分，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)必須以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代數(shù)字技術(shù)為支撐，改變傳統(tǒng)粗放式建造模式，加快綠色、低碳、智能發(fā)展。其中，推動(dòng)裝配式、工業(yè)化建造是重要突破口。

對(duì)此，國家專門出臺(tái)一系列政策，大力推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展。珠三角成為重點(diǎn)推進(jìn)地區(qū)。廣東省政府、廣州市政府也先后出臺(tái)相關(guān)政策，全面推動(dòng)預(yù)制裝配式建筑發(fā)展。

近年來，隨著粵港澳大灣區(qū)等一大批國家發(fā)展戰(zhàn)略布局的重點(diǎn)工程項(xiàng)目在珠三角落地，廣東省的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與改造也進(jìn)入新一輪高速發(fā)展期。如何在交通基礎(chǔ)設(shè)施改造過程中實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件（尤其是裝配式橋梁）快速、環(huán)保、綠色發(fā)展，面臨著巨大挑戰(zhàn)。

作為珠三角的龍頭城市，廣州市城市空間的承載限度現(xiàn)已變得越來越小，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已不像以前那樣擁有相對(duì)開放、寬敞的施工場(chǎng)地，原有的現(xiàn)澆施工法無法滿足施工空間和交通保暢的要求。采用全裝配式施工方法，成為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的必然選擇。

（二）預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要

全裝配式施工主要依托預(yù)制構(gòu)件廠來展開。當(dāng)前，雖然傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件廠仍然是橋梁構(gòu)件施工的主要場(chǎng)所，但是隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)和行業(yè)的發(fā)展，其弊端日益凸顯。

傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件廠通常都是隨著項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)展進(jìn)行建設(shè)或拆除，造成了極大的資源浪費(fèi)。特別是傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件廠存在空間需求高、生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)設(shè)備落后、自動(dòng)化程度較低、臺(tái)座利用效率低、制造周期長等缺點(diǎn)。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

一是傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件廠需要較大的預(yù)制臺(tái)座和存放臺(tái)座空間，這對(duì)于城市有限的土地資源來說是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

二是傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件廠采用的是固定臺(tái)座，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)占用時(shí)間長，臺(tái)座周轉(zhuǎn)效率低。

三是傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件廠一般采用拼裝式鋼模板，構(gòu)件外觀質(zhì)量和精度難以控制，同時(shí)采用吊裝料斗進(jìn)行布料，容易造成混凝土離析且安全隱患較高。

四是傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件廠各道工序需要大量的工人，由于品質(zhì)工程創(chuàng)建需要及人工成本逐漸高漲，由自動(dòng)化設(shè)備代替人工生產(chǎn)大勢(shì)所趨。

在“雙碳”戰(zhàn)略實(shí)施、國家大力推行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和工業(yè)化建造的背景下，高資源消耗、高人工成本投入、生產(chǎn)效率低的傳統(tǒng)橋梁預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)模式必然會(huì)被淘汰。因此，進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)迫在眉睫。

三、主要做法

2021年初，廣州公路工程集團(tuán)依托南中高速公路項(xiàng)目，建成了迄今國內(nèi)領(lǐng)先、規(guī)模最大、占地面積為350畝的智慧橋梁預(yù)制構(gòu)件廠。智慧橋梁預(yù)制構(gòu)件廠主要為南中高速公路項(xiàng)目廣州段提供7468榀預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)服務(wù)（混凝土總量28萬立方米），其中包括7379榀預(yù)制小箱梁和89榀預(yù)制T梁，生產(chǎn)工期為30個(gè)月。（如圖1所示）

智慧橋梁預(yù)制構(gòu)件廠位于廣州市南沙區(qū)萬頃沙鎮(zhèn)，依據(jù)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工序流程合理布局，分為辦公研發(fā)區(qū)、生活區(qū)、混凝土加工中心、預(yù)制構(gòu)件環(huán)形生產(chǎn)車間、預(yù)制構(gòu)件常規(guī)生產(chǎn)區(qū)、小型預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)區(qū)、試驗(yàn)檢測(cè)中心、構(gòu)件存放區(qū)共八個(gè)功能分區(qū)。當(dāng)前，預(yù)制構(gòu)件年設(shè)計(jì)產(chǎn)能為15萬立方米，日設(shè)計(jì)產(chǎn)能為22榀。其中，預(yù)制構(gòu)件環(huán)形生產(chǎn)車間（8條環(huán)形生產(chǎn)線）日設(shè)計(jì)產(chǎn)能為8榀，預(yù)制構(gòu)件常規(guī)生產(chǎn)區(qū)布置固定臺(tái)座130個(gè)，日產(chǎn)能為14榀，可滿足20- 40米各種類型的預(yù)制小箱梁以及40- 50米各種類型的預(yù)制T梁施工。

為改變傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備落后、自動(dòng)化程度較低、生產(chǎn)效率低、占地面積大、制造周期長、臺(tái)座利用率低等問題，智慧橋梁預(yù)制構(gòu)件廠按照智能化、數(shù)字化要求，引入并改進(jìn)了“環(huán)形生產(chǎn)線”，建立了基于BIM技術(shù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧預(yù)制構(gòu)件廠管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了橋梁預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)智能化及全過程數(shù)字化管理。（如圖2所示）

智慧橋梁預(yù)制構(gòu)件廠的生產(chǎn)模式可逐步拓展到裝配式橋梁其他構(gòu)件生產(chǎn)中，如預(yù)制立柱、預(yù)制蓋梁、預(yù)制防撞護(hù)欄等，可為橋梁全預(yù)制裝配施工和裝配式橋梁行業(yè)發(fā)展提供借鑒參考。

（一）“永臨結(jié)合”建設(shè)模式

智慧橋梁預(yù)制構(gòu)件廠采用“永臨結(jié)合”方式高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，地塊租期為12年，用地許可結(jié)合持續(xù)承接項(xiàng)目進(jìn)行續(xù)期，一次建設(shè)即可長期服務(wù)周邊項(xiàng)目建設(shè)。另外，通過區(qū)域服務(wù)型智慧預(yù)制構(gòu)件廠的拓展推廣，可將構(gòu)件生產(chǎn)服務(wù)輻射至廣州市其他城區(qū)及東莞、中山、佛山等地，覆蓋以智慧預(yù)制構(gòu)件廠為中心、周邊80千米為半徑的區(qū)域，可以省去臨時(shí)構(gòu)件預(yù)制場(chǎng)地重復(fù)建設(shè)，減少對(duì)土地的破壞和占用，提高土地利用率。目前，預(yù)制構(gòu)件廠已為中山市金字山互通立交工程、中山市南外環(huán)道路改造工程、廣州市七星崗互通立交工程提供過預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)服務(wù)。

同時(shí)，通過引進(jìn)環(huán)形生產(chǎn)工藝，將傳統(tǒng)的固定臺(tái)座轉(zhuǎn)化為移動(dòng)臺(tái)座，將各道施工工序集成到流水化的生產(chǎn)線上，可大大減少臺(tái)座占地面積，實(shí)現(xiàn)智慧預(yù)制構(gòu)件廠總體用地節(jié)約。

（二）設(shè)備自動(dòng)化升級(jí)改造

在橋梁大型構(gòu)件生產(chǎn)過程中，工裝設(shè)備發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。目前，預(yù)制構(gòu)件環(huán)形生產(chǎn)技術(shù)尚在發(fā)展完善階段，環(huán)形生產(chǎn)線各工裝設(shè)備性能及相互之間的使用配合還不成熟，還有諸多問題需要解決。

通過對(duì)環(huán)形生產(chǎn)線進(jìn)行升級(jí)改造，有效解決如生產(chǎn)線存在諸如魚雷罐輸送效率低、作業(yè)時(shí)布料機(jī)與工人相互干擾、生產(chǎn)線空間布置不合理等方面的問題。

1.混凝土環(huán)形運(yùn)輸系統(tǒng)及桁架布料系統(tǒng)

現(xiàn)階段，傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件廠在日常生產(chǎn)中采用混凝土運(yùn)輸車配合簡易料斗進(jìn)行運(yùn)輸及布料。該作業(yè)方式效率低、混凝土品質(zhì)易波動(dòng)、作業(yè)環(huán)境差、安全風(fēng)險(xiǎn)大。

部分預(yù)制構(gòu)件廠對(duì)魚雷罐運(yùn)輸系統(tǒng)及桁架布料系統(tǒng)進(jìn)行初期應(yīng)用，尚有一些缺陷亟須改善。一方面，當(dāng)前使用的單通道魚雷罐混凝土運(yùn)輸系統(tǒng)無法形成循環(huán)回路，且魚雷罐從拌合站到澆筑區(qū)需要爬坡，運(yùn)輸效率低，設(shè)備磨損大；另一方面，布料系統(tǒng)布料時(shí)不能升降，因布料高度過大引起的混凝土離析問題、工人作業(yè)空間與布料機(jī)桁架相互干擾問題無法同時(shí)得到解決。

智慧預(yù)制構(gòu)件廠以現(xiàn)代化、信息化、智能化、環(huán)?；慕◤S理念為出發(fā)點(diǎn)，自行規(guī)劃設(shè)計(jì)出一套混凝土環(huán)形運(yùn)輸系統(tǒng)及桁架布料系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全封閉式作業(yè)和混凝土運(yùn)輸及澆筑全過程的自動(dòng)化。

該系統(tǒng)由一臺(tái)HZS180攪拌機(jī)、魚雷罐、魚雷罐環(huán)形閉合軌道、布料機(jī)、布料機(jī)桁架運(yùn)行軌道等幾部分組成。攪拌機(jī)將攪拌好的混凝土注入魚雷罐中，魚雷罐通過環(huán)形軌道，運(yùn)行至預(yù)制構(gòu)件澆筑區(qū)，布料機(jī)通過遙控操作運(yùn)行至魚雷罐下方進(jìn)行接料，布料機(jī)通過運(yùn)行軌道將混凝土運(yùn)送至液壓模板上方，進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件混凝土的均勻布料，放料完的魚雷罐沿環(huán)形閉合軌道回轉(zhuǎn)至攪拌機(jī)接料口，形成一個(gè)循環(huán)的接料與放料過程。（如圖3所示）

該系統(tǒng)具有以下幾個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）攪拌機(jī)加高改造

為配合環(huán)形閉合魚雷罐運(yùn)輸軌道，解決傳統(tǒng)魚雷罐從攪拌站出料口至布料機(jī)處軌道坡度較大、運(yùn)輸速度較慢等問題，本系統(tǒng)充分考慮液壓模板高度、工作空間、布料機(jī)高度、魚雷罐高度等因素，對(duì)攪拌機(jī)采用定制化加高設(shè)計(jì)，出料口高度為8.48米，比常規(guī)攪拌機(jī)加高了4.28米。（如圖4所示）

（2）將傳統(tǒng)魚雷罐單通道改為環(huán)形閉合通道

區(qū)別于現(xiàn)有的單通道魚雷罐運(yùn)輸軌道和混凝土罐車，預(yù)制構(gòu)件環(huán)形自動(dòng)化生產(chǎn)線采用環(huán)形的魚雷罐運(yùn)輸系統(tǒng)代替，進(jìn)一步提高預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中混凝土澆筑工藝的自動(dòng)化程度。

不同于傳統(tǒng)單通道魚雷罐運(yùn)輸軌道一次只能用一個(gè)魚雷罐運(yùn)輸混凝土，魚雷罐環(huán)形運(yùn)輸軌道可同時(shí)懸掛多個(gè)魚雷罐進(jìn)行接料和放料，滿足多條生產(chǎn)線同時(shí)進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件澆筑，在提高施工效率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)大批量、工期短的預(yù)制構(gòu)件快速制造。（如圖5所示）

（3）布料機(jī)液壓伸縮裝置

為解決布料機(jī)桁架與作業(yè)工人相互干擾的問題，每臺(tái)布料機(jī)上配備了4個(gè)80厘米長的液壓升降桿，最大伸縮量為60厘米，實(shí)現(xiàn)混凝土澆筑時(shí)布料斗能下放到離構(gòu)件頂面30厘米距離內(nèi)，可有效避免因布料高度過大引發(fā)的混凝土離析問題?？蛰d時(shí)能提升布料斗，從而解決運(yùn)輸過程需要工人避讓等安全問題。（如圖6所示）

通過混凝土環(huán)形運(yùn)輸系統(tǒng)及桁架布料系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件混凝土自動(dòng)化運(yùn)輸及澆筑，混凝土運(yùn)輸及布料用工需求可減少75%；使用電力替代柴油驅(qū)動(dòng)，不僅可降低成本58%，還減少對(duì)環(huán)境的污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。另外，這套系統(tǒng)可有效降低作業(yè)人員工作強(qiáng)度，避免廠區(qū)混凝土運(yùn)輸車與作業(yè)人員的相互干擾，保證安全生產(chǎn)。系統(tǒng)獲第三屆全國公路微創(chuàng)新大賽金獎(jiǎng)。

2.智能控溫蒸養(yǎng)箱

構(gòu)件脫模后移動(dòng)至蒸汽養(yǎng)生區(qū)。蒸汽養(yǎng)生區(qū)由兩個(gè)相鄰智能控溫蒸養(yǎng)箱組成，可同時(shí)滿足兩榀構(gòu)件的蒸汽養(yǎng)生需求。智能控溫蒸養(yǎng)箱由蒸養(yǎng)箱、變溫蒸養(yǎng)設(shè)備和智能控溫系統(tǒng)組成，蒸養(yǎng)箱采用試驗(yàn)恒溫養(yǎng)護(hù)室標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，外包隔熱保溫層。智能控溫蒸養(yǎng)系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)設(shè)的蒸養(yǎng)制度自動(dòng)調(diào)整升降溫速度、恒溫時(shí)間、空氣濕度等，提升混凝土早期強(qiáng)度及彈性模量增長速度，節(jié)省張拉前養(yǎng)生時(shí)間。（如圖7所示）

3.預(yù)應(yīng)力整束送束設(shè)備

為解決預(yù)制構(gòu)件預(yù)應(yīng)力離散問題，引進(jìn)應(yīng)用卡瓦式鋼絞線整束送束機(jī)，該機(jī)械可模擬人手握裹鋼絞線，通過PLC控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穿束，極大地提高了整體穿束效率。（如圖8所示）

4.自行式臺(tái)車自動(dòng)打磨清理設(shè)備

智慧預(yù)制構(gòu)件廠引進(jìn)了自行式臺(tái)車自動(dòng)清理機(jī)，將其安裝在環(huán)形生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)通道上，自行式臺(tái)車在回程途中即可完成自動(dòng)打磨清理。（如圖9所示）

5.自行式臺(tái)車附著式振搗設(shè)備

插入式振搗器難以觸及預(yù)制構(gòu)件底板，導(dǎo)致底板混凝土振搗效果差。通過在自行式臺(tái)車底模下加裝附著式振搗器，解決了預(yù)制構(gòu)件底板混凝土振搗不密實(shí)等問題。（如圖10所示）

（三）創(chuàng)新工藝技術(shù)研發(fā)

1.綠色環(huán)保施工技術(shù)

首先，地基處理大面積采用生態(tài)減沉樁，可減小對(duì)土地的傷害?？蒲谐晒秹K石墊層+竹樁復(fù)合地基減沉關(guān)鍵技術(shù)及施工技術(shù)》，通過綠色環(huán)保的竹樁和易取得的塊石，解決了南沙軟土地區(qū)地基加固的難題，施工成本相對(duì)管樁每畝可節(jié)省約6萬元，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，榮獲第二屆全國公路微創(chuàng)新大賽銀獎(jiǎng)。（如圖11所示）

其次，采用清潔能源天然氣進(jìn)行蒸汽養(yǎng)生，實(shí)現(xiàn)了最大限度的綠色環(huán)保。

2.環(huán)形生產(chǎn)線施工工藝技術(shù)

當(dāng)前，傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工藝存在生產(chǎn)效率低、占地面積大、制造周期長、臺(tái)座利用率低、產(chǎn)品質(zhì)量不可控、受環(huán)境影響大等問題。為了有效保證產(chǎn)品質(zhì)量、加快生產(chǎn)進(jìn)度、節(jié)約臨時(shí)用地，智慧預(yù)制構(gòu)件廠開創(chuàng)性地引入與改進(jìn)預(yù)制構(gòu)件環(huán)形生產(chǎn)線施工工藝技術(shù)。

環(huán)形生產(chǎn)線施工工藝流程為定位胎具鋼筋綁扎→自行式臺(tái)車就位→自行式臺(tái)車縱移至澆筑區(qū)→安裝液壓側(cè)?！跹b鋼筋及安裝箱形構(gòu)件內(nèi)模→安裝頂板鋼筋→混凝土運(yùn)輸（魚雷罐）→混凝土澆筑（布料機(jī)）→自行式臺(tái)車縱移至智能控溫蒸養(yǎng)箱養(yǎng)生→自行式臺(tái)車帶構(gòu)件縱移至張拉區(qū)張拉→橫移擺渡車帶構(gòu)件橫移至存放區(qū)→提構(gòu)件門吊提構(gòu)件至存放區(qū)存放→橫移擺渡車帶自行式臺(tái)車橫移至專用回轉(zhuǎn)通道，各道工序通過自行式臺(tái)車緊密串聯(lián)形成閉合環(huán)線。（如圖12所示）

環(huán)形生產(chǎn)線施工工藝的應(yīng)用使得生產(chǎn)效能顯著提升，每條生產(chǎn)線預(yù)期產(chǎn)能可達(dá)每天1片；臺(tái)座周轉(zhuǎn)效率大大提高，整體節(jié)約用地約30%。

3.養(yǎng)生用水循環(huán)處理技術(shù)

傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件廠對(duì)于預(yù)制構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)用水均為一次性用水，不僅造成了水資源的浪費(fèi)，而且排放的養(yǎng)護(hù)用水也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定污染。處理方法為在養(yǎng)護(hù)用水蓄水池中進(jìn)行絮凝沉淀處理，將污水中的膠體和細(xì)微懸浮物凝聚成絮凝體使其沉淀。該處理方法不但可以去除污水中的粒徑為10- 6到10- 3毫米的細(xì)小懸浮顆粒，而且還能夠去除色度、油分、微生物、氮和磷等富營養(yǎng)物質(zhì)、重金屬以及有機(jī)物等，經(jīng)水質(zhì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)后該級(jí)處理的水樣已達(dá)到最新版《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG/T3650- 2020對(duì)預(yù)制構(gòu)件養(yǎng)護(hù)用水的標(biāo)準(zhǔn)，可再次應(yīng)用于構(gòu)件養(yǎng)護(hù)。

4.智能控溫蒸汽養(yǎng)生技術(shù)

目前，環(huán)形生產(chǎn)線施工工藝在預(yù)制構(gòu)件施工中應(yīng)用越來越廣泛。通過自行式臺(tái)車的循環(huán)流轉(zhuǎn)，各道工序施工效率均得到了顯著提升。但是，制約環(huán)形生產(chǎn)線流水生產(chǎn)的關(guān)鍵工序是養(yǎng)生，傳統(tǒng)養(yǎng)生方式為覆蓋灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間不少于5天，且強(qiáng)度和彈性模量不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度和彈性模量的80%時(shí)，方可進(jìn)行張拉壓漿作業(yè)。灑水養(yǎng)生不僅工作效率低，而且對(duì)預(yù)制構(gòu)件外觀質(zhì)量影響較大，在橋梁預(yù)制構(gòu)件工業(yè)化生產(chǎn)過程中已不再適用。

針對(duì)這一問題，智慧預(yù)制構(gòu)件廠以實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，引入蒸汽養(yǎng)生工藝，并根據(jù)混凝土配合比情況試驗(yàn)并研究出一套滿足環(huán)形生產(chǎn)線流水生產(chǎn)的蒸汽養(yǎng)生工藝技術(shù)，采用50攝氏度高溫蒸養(yǎng)，并嚴(yán)格控制其升溫、降溫速率及恒溫時(shí)間，將總體養(yǎng)生時(shí)間控制在36～48小時(shí)內(nèi)，確保每條環(huán)形生產(chǎn)線每天可流水生產(chǎn)1榀預(yù)制構(gòu)件，大幅提高養(yǎng)生效率，混凝土后期收縮小，構(gòu)件外觀質(zhì)量顯著提升，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。（如圖13所示）

（四）數(shù)字化構(gòu)件廠管理平臺(tái)

智慧預(yù)制構(gòu)件廠按照智能化、數(shù)字化要求，引入并改進(jìn)了“環(huán)形生產(chǎn)線”，同時(shí)建立了基于BIM技術(shù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)智能化及全過程數(shù)字化管理。

針對(duì)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)管理，智慧預(yù)制構(gòu)件廠開發(fā)的基于BIM技術(shù)的智慧管理平臺(tái)，包含物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)接、UE4大屏展示、MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、KM系統(tǒng)、BIM數(shù)據(jù)庫、生產(chǎn)計(jì)劃、質(zhì)量安全、材料管理系統(tǒng)等模塊，將生產(chǎn)管理全面信息化、數(shù)字化，可實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)排產(chǎn)、鋼筋余料優(yōu)化、生產(chǎn)過程信息自動(dòng)記錄、構(gòu)件存放位置算法推薦和可視化構(gòu)件尋找等一站式管理。同時(shí)，針對(duì)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)，開發(fā)定制微信小程序，配合貼在預(yù)制構(gòu)件上的二維碼，可實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件工序全面信息化，同時(shí)可完成構(gòu)件存放數(shù)字化、構(gòu)件尋找便捷化。

四、實(shí)施成效

（一）經(jīng)濟(jì)效益

1.相較于傳統(tǒng)生產(chǎn)線工藝，采用環(huán)形生產(chǎn)線可節(jié)約22%的人工投入（測(cè)算節(jié)約成本800萬元），真正實(shí)現(xiàn)了以機(jī)械化換人、以自動(dòng)化減人的目的。

2.移動(dòng)臺(tái)座的使用，提高了臺(tái)座周轉(zhuǎn)效率，節(jié)省了約30%的施工占地，節(jié)約成本450萬元。

3.針對(duì)軟土地基開發(fā)的生態(tài)減沉技術(shù)，其施工成本相對(duì)管樁每畝可節(jié)省約6萬元，預(yù)估節(jié)約成本2100萬元。

4.蒸汽養(yǎng)生工藝的應(yīng)用，使張拉前養(yǎng)生時(shí)間從傳統(tǒng)的5天縮短至2天，生產(chǎn)效率提高了150%；蒸汽養(yǎng)生工藝的使用，提高了施工效率和施工質(zhì)量，降低了整體施工成本。

5.標(biāo)準(zhǔn)化胎架、整體液壓模板的使用，有效提高了預(yù)制構(gòu)件的品質(zhì)。

6.建設(shè)區(qū)域服務(wù)型智慧預(yù)制構(gòu)件廠，可充分發(fā)揮其對(duì)周邊項(xiàng)目的服務(wù)輻射能力，減少臨時(shí)預(yù)制構(gòu)件廠的重復(fù)建設(shè)，節(jié)約臨建投入約5000萬元。

（二）社會(huì)效益

1.節(jié)約用地：由于該工藝生產(chǎn)效能顯著提升，提高了臺(tái)座周轉(zhuǎn)效率，整體節(jié)約用地約30%。

2.綠色低碳：利用清潔能源天然氣進(jìn)行蒸汽養(yǎng)生，可避免普通鍋爐產(chǎn)生的粉塵污染，助力綠色可持續(xù)發(fā)展。

（三）業(yè)內(nèi)評(píng)價(jià)

自區(qū)域服務(wù)型智慧橋梁預(yù)制構(gòu)件廠建成以來，受到了上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及同行的廣泛關(guān)注和學(xué)習(xí)。

2021年11月29日，在廣東省交通運(yùn)輸廳組織召開的全省公路水運(yùn)工程質(zhì)量安全現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上，智慧預(yù)制構(gòu)件廠作為其中一處觀摩點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)展示了智慧建造、科技創(chuàng)新、科技強(qiáng)安、綠色環(huán)保等方面的亮點(diǎn)與典型做法，并獲得了各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及同仁的一致好評(píng)。

2023年4月19日，國家交通運(yùn)輸部部長帶隊(duì)蒞臨智慧橋梁預(yù)制構(gòu)件廠指導(dǎo)，并給予了高度評(píng)價(jià)。

五、下步思考

（一）建設(shè)預(yù)制構(gòu)件自適應(yīng)生產(chǎn)線

目前，環(huán)形生產(chǎn)線能生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件基本為標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，構(gòu)件首尾端及端橫梁基本固定，變化幅度受限，無法適應(yīng)梁型變化。建設(shè)預(yù)制構(gòu)件自適應(yīng)生產(chǎn)線，把梁端及端橫梁模板改造成液壓可調(diào)節(jié)的方式，將是下一步智慧預(yù)制構(gòu)件廠持續(xù)提升的方向。

（二）增加設(shè)備及硬件設(shè)施的物聯(lián)監(jiān)測(cè)

隨著智慧橋梁預(yù)制構(gòu)件廠運(yùn)營時(shí)間的增加，廠房內(nèi)的大型設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)故障，下一步將重點(diǎn)增加設(shè)備及硬件設(shè)施的物聯(lián)監(jiān)測(cè)，及時(shí)消除設(shè)備故障和安全隱患，確保作業(yè)安全。

編輯/車玉龍 統(tǒng)籌/蘇曉