陳佳佳，謝波，魯乃唯

（1.中交路橋華南工程有限公司，廣東 中山528400；2.長沙理工大學(xué) 土木工程學(xué)院，長沙410114）

1 引言

傳統(tǒng)的臨時梁場具有一次性投入大、建筑垃圾多、資源浪費大、制梁效率低等缺點，已無法滿足當前綠色高效的生產(chǎn)需求。 近年來，隨著建筑裝配體統(tǒng)技術(shù)的快速發(fā)展，大噸位、大體積預(yù)制梁技術(shù)不斷成熟， 在智能化技術(shù)在工程領(lǐng)域的不斷推進下， 智慧梁場應(yīng)運而生。 智慧梁場通過流水線方式生產(chǎn)梁體，將傳統(tǒng)預(yù)制梁的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹腔刍a(chǎn)方式。 面對工期緊、任務(wù)重等現(xiàn)實情況，并綜合占地面積、生產(chǎn)效率、環(huán)境保護及成本等方面因素考慮， 傳統(tǒng)梁片預(yù)制生產(chǎn)模式的弊端明顯，而工廠化流水線生產(chǎn)模式占據(jù)優(yōu)勢。 流水線作業(yè)模式是影響智慧梁場生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。

張立志等[1]通過移動底胎座式預(yù)制梁廠與傳統(tǒng)梁場的對比研究，提出在智慧梁場移動式鋼制底胎模、蒸氣養(yǎng)護設(shè)備的制梁方法。 吳何[2]等針對預(yù)制梁場數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化轉(zhuǎn)型需求，提出了智慧梁場“1+N+1”總體框架，實現(xiàn)了對生產(chǎn)要素的全方位信息化監(jiān)測和全過程智能化管控。付旭[3]等從真實物理梁場、虛擬梁場、梁場管控系統(tǒng)、梁場孿生數(shù)據(jù)共4 個方面對數(shù)字孿生智慧梁場的功能需求進行全面分析， 提出了數(shù)字孿生智慧梁場的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計。姜坤[4]介紹了移動臺座工廠化流水線施工的施工特點、施工原理、施工技術(shù)及工序。 牛彥平[5]應(yīng)用BIM 技術(shù)模擬規(guī)劃了山嶺重丘區(qū)大坡度地形預(yù)制梁場的建設(shè)方法， 提出了一種適用于路基上大坡度地形預(yù)制梁場的建設(shè)新方法。張俊存[6]以京雄城際鐵路固安制梁場作為工程背景，制定了一套鐵路智能梁場建設(shè)標準。

本文針對預(yù)制梁的高效高質(zhì)生產(chǎn)、占地少、成本低及環(huán)保等方面難題，提出一種移動底臺座式新型預(yù)制梁模式，實現(xiàn)制梁從“場”到“廠”的升級轉(zhuǎn)化，使預(yù)制梁可以在室內(nèi)以工廠化流水線的形式生產(chǎn)，有效地解決了工期短、任務(wù)重、場地受限等難題。

2 智慧梁場預(yù)制T梁總體設(shè)計

2.1 智慧梁場系統(tǒng)

智慧梁場系統(tǒng)總體框架設(shè)計既要考慮預(yù)制梁場的規(guī)模、結(jié)構(gòu)形式、功能定位、管理方式的多樣性，還要考慮新技術(shù)、新算法的迭代升級。 因此，智慧梁場總體設(shè)計框架應(yīng)具有開放性和可擴展性。 基于現(xiàn)階段預(yù)制梁場典型案例，提出智慧梁場系統(tǒng)框架如圖1 所示。

圖1 智慧梁場系統(tǒng)框架

梁場信息管理平臺是指智慧梁場生產(chǎn)協(xié)同管理平臺，以預(yù)制梁生產(chǎn)規(guī)范和管理細則為基礎(chǔ)，以進度計劃為主線，以任務(wù)單為驅(qū)動實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的計劃、 進度等要素的在線協(xié)同管理和數(shù)據(jù)流通。 梁場智能施工設(shè)備是指預(yù)制梁場輔助生產(chǎn)和管理的多套智能硬件系統(tǒng)。 智能設(shè)備是生產(chǎn)工藝升級的重要依靠，如智能鋼筋加工設(shè)備、智能混凝土拌和站、智能模板、智能布料機、智能張拉設(shè)備、智能壓漿設(shè)備等。

2.2 流水線施工工藝

根據(jù)梁場地設(shè)置在路基上的情況， 智慧梁場布設(shè)了多條自動化生產(chǎn)線，相鄰生產(chǎn)線錯位布置，使其可共同生產(chǎn)，各條生產(chǎn)線間距小，占地更窄，生產(chǎn)線之間采用自制移動式步梯進行行走。 每條自動化生產(chǎn)線配置多個移動底座和智能化液壓式模板，可通過智能化控制實現(xiàn)預(yù)制梁流水線生產(chǎn)。

相關(guān)施工工藝流程如圖2 所示，主要流程包含：鋼筋和鋼絞線加工安裝及波紋管定位、模板安裝、澆筑混凝土并充分振搗、拆模、蒸汽養(yǎng)護、預(yù)應(yīng)力筋張拉、孔道壓漿、封端養(yǎng)護、將預(yù)制梁提放至存梁區(qū)。

圖2 預(yù)制T梁流水線施工工序

1）智能化鋼筋加工。 鋼筋區(qū)采用鋼結(jié)構(gòu)鋼筋棚，分為原材料存放區(qū)、加工區(qū)、半成品存放區(qū)和鋼筋綁扎區(qū)。加工區(qū)設(shè)置1條自動剪切彎曲線、3 臺全自動調(diào)直彎箍線、2 臺數(shù)控彎曲中心。 鋼筋在加工區(qū)集中加工，在綁扎區(qū)分腹板、頂部整體綁扎。智能化場區(qū)鋼筋綁扎區(qū)分別配備3 套腹板綁扎胎架和3 套頂板綁扎胎架， 腹板和頂板鋼筋在胎位架安裝完畢后通過龍門吊吊裝的方式調(diào)入到模板區(qū)。

2）全自動液壓模板。 智能化預(yù)制梁區(qū)配置4 條自動化生產(chǎn)線（3 套中梁、1 套邊梁），每條生產(chǎn)線配置3 臺移動臺車保證預(yù)制梁循環(huán)生產(chǎn)。 預(yù)制區(qū)采用新型液壓固定模板，可通過智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)模板一鍵開合模， 且與傳統(tǒng)人工拆裝式模板相比，效率提高了2 倍。

3）混凝土智能生產(chǎn)與振搗。 預(yù)制梁混凝土澆筑采用龍門吊吊裝料斗布料的方式進行，一套預(yù)制梁模板配置56 個附著式振搗器，每個振點的振搗延續(xù)時間為20～30 s，附著式振搗器可通過智慧梁場控制系統(tǒng)實現(xiàn)每一個振搗器的啟停及時間控制，可對梁片振搗部位、時間、次數(shù)等進行智能調(diào)控。 澆筑完成后，及時進行二次收面工作，并在收漿完成后對預(yù)制梁頂面予以土工布覆蓋并灑水保濕養(yǎng)護。

4）智能養(yǎng)護。 梁場采用蒸汽養(yǎng)護的方式進行預(yù)制梁養(yǎng)護，養(yǎng)護室內(nèi)設(shè)置蒸汽發(fā)生器、溫度表，通過監(jiān)控養(yǎng)護室內(nèi)預(yù)制梁的溫度， 控制蒸汽發(fā)生器釋放蒸汽的溫度， 實現(xiàn)針對性的養(yǎng)護。 智能蒸養(yǎng)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的溫度曲線，自動調(diào)節(jié)溫濕度，保持恒溫恒濕。 使梁片蒸養(yǎng)26 h 內(nèi)強度、 彈模即可滿足設(shè)計要求，極大地提升了制梁效率。

5）智能張拉、壓漿。 預(yù)制梁在蒸養(yǎng)室完成降溫階段后由移動臺車移至張拉壓漿區(qū)， 在該區(qū)域?qū)α浩M行4～6 h 灑水養(yǎng)護，降低預(yù)制梁表面及芯部溫度，提高混凝土強度，張拉前使用自動鋼絞線穿束機進行鋼絞線穿束， 通過控制中心智能化系統(tǒng)可實現(xiàn)張拉、壓漿數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。

3 智慧梁場流水線模式關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新

3.1 關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新點

預(yù)制梁場的制梁效率是能影響工程進度的關(guān)鍵因素，如何進行智能梁場信息化建設(shè)是關(guān)鍵。 本文打造了高速公路智慧梁場一體化解決方案，其中，智能化關(guān)鍵技術(shù)如圖3 所示。

圖3 智能化關(guān)鍵技術(shù)

智慧梁場流水線作業(yè)模式關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新如下。

1）軸線滑塊定位裝置。 傳統(tǒng)腹板鋼筋定位裝置采用空心鋼管組合套管形成鋼筋胎架的橫向水平筋控制， 鋼筋間距不能得到有效保證。 流水線梁場采用小型獨立直線軸承滑塊，實心圓鋼滑桿定位裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用快捷。

2）鑿毛限位護角裝置。 預(yù)制梁橫隔板鑿毛傳統(tǒng)做法為通過彈墨線預(yù)留邊角， 但工人操作過程中難以保證鑿毛頭不超出墨線范圍，或是造成橫隔板邊角破損。 流水線梁場設(shè)計一套由三角鐵、活動螺栓組成的橫隔板鑿毛限位護角裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于操作。

3）T 梁支撐裝置。 T 梁預(yù)制完成后，存放在臺座上使用方木對梁片四周進行支撐， 但該方法不便捷且安全施工無法保證。 流水線梁場采用50 型高強度鋼管與40 型高強度螺栓、地面支撐臺座3 部分組成，在場地硬化時預(yù)埋支撐臺座插銷孔，后期使用時螺栓與臺座使用高強度插銷拴住。

4）新型槽口裝置。 普通模板根據(jù)鋼束數(shù)量設(shè)置圓形槽口，增加了混凝土量，并且在后續(xù)進行端頭封錨時，封錨外形不美觀，封錨質(zhì)量不能保證。 根據(jù)實際現(xiàn)場反映，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的難點，流水線梁場設(shè)計一套端頭新型模板。 解決了老式工藝的煩瑣、缺邊掉角、后續(xù)封錨漏漿嚴重、端頭形狀不美觀等問題。 新型模板槽口線型美觀，整體性保存完整，封錨效果平整。

3.2 模式創(chuàng)新的優(yōu)勢

軸線滑塊定位裝置： 鋼筋安裝中， 普通定位裝置不易滑動，增加施工難度，新型定位裝置，使用快捷，該裝置使用過程中，鋼筋間距保證98%以上合格率，推拉快捷。

鑿毛限位護角裝置：在橫隔板鑿毛前，人工安裝限位裝置后，即可鑿毛。 該裝置減少了工人標線工序，有效防止棱角破損的同時最大限度加大鑿毛面積， 增強新舊混凝土結(jié)合后整體混凝土抗剪能力。

T 梁支撐裝置：在梁片拆模后，使用該支撐裝置，梁片不存在偏斜和傾倒的危險。且不影響其他臺座繼續(xù)施工。該裝置大大提高了安全文明施工，既能保證場地整潔，又是一種隨時拆卸和安裝的裝置，加快了施工進度，降低了施工風險。

新型槽口裝置：應(yīng)用新型模板后，端頭整體線型比老式模板更美觀，缺邊掉角問題得到有效的控制。 在后續(xù)對端頭進行封錨時，更快速便捷、整體封錨效果更好、更平整、封錨質(zhì)量得到保證。

4 結(jié)語

本文針對預(yù)制梁的高效高質(zhì)生產(chǎn)、占地少、成本低及環(huán)保等方面難題， 提出一種移動底臺座式新型預(yù)制梁廠的設(shè)計思路，并付諸實踐，實現(xiàn)制梁從“場”到“廠”的升級轉(zhuǎn)化，使預(yù)制梁可以在室內(nèi)以工廠化流水線的形式生產(chǎn)， 有效地解決了工期短、任務(wù)重、場地受限等難題。 通過智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)場區(qū)作業(yè)標準化施工，生產(chǎn)過程智能化、自動化且透明可追溯。 做到生產(chǎn)有計劃、作業(yè)有依據(jù)、安全質(zhì)量有保障，全面提升生產(chǎn)管理水平，在預(yù)制產(chǎn)能、質(zhì)量管控、安全作業(yè)、節(jié)約用地、環(huán)境保護等方面具有先進性。