簡析高速公路工程智慧梁廠的規劃及應用創新

肖遙

摘 要：在我國公路里程不斷增加的背景下，公路橋梁工程越來越多，占比越來越大，而在橋梁上部構造中預制梁又占有很大的比例，各條在建高速公路上都設置有多個預制梁廠。而機械化，智能化取代人工生產是未來工程施工的大趨勢，現在的預制梁廠雖然逐漸普及了生產現場和管理模式的標準化，但是各道工序仍然以人工作業為主，不僅生產效率難以進一步提升，而且質量、安全難以得到保障。基于此，本文結合工程實例，先分析了預制梁廠建設的趨勢，接著探討了智慧梁廠的規劃、建設及施工管理，并如何利用新設備、新工藝達到生產過程可視化，施工流程標準化，業務管理數字化，機械設備智能化，管理決策智慧化的目的，全面提升梁廠安全、質量、效率，以之為今后類似工程施工建設管理提供新思路，取得良好的社會效益和經濟效益。

關鍵詞：智慧梁廠;總體規劃;創新應用

G4216線寧南至攀枝花段高速公路ZCB1-11合同段由四川鐵路建設有限公司承建，按照項目總體規劃，分設1#，2#兩個預制梁廠，其中2#梁廠施工任務為781片，包含有25 m、38 m、40 m三種長度的T梁。

1 智慧梁廠的規劃

梁廠的總體規劃應考慮建設背景，項目定位，梁廠定位，梁廠規模等因素，大致可分為場地規劃、平面布置規劃、設備規劃三個方面。

1.1 場地規劃

（1）選址規劃。梁廠的選址，一般應遵循少征地、少場平工程，交通運輸方便，運梁距離短等原則。影響梁廠選址的因素有線外征地拆遷、進場施工便道、沖溝排水，線內交叉施工、路基沉降、滑坡等不良地質。本梁廠選址為兩座橋之間的路基段落主線，左右為服務區，整個梁廠坐落于路基填方上。

（2）運輸通道規劃。梁廠道路包括材料設備運輸車輛、行政管理車輛進出場通道，以及運梁通道。梁廠生產需要運輸大量原材料、成品混凝土以及制梁吊梁等設備，而且成品梁的噸位較大，對運輸通道要求較高。在道路規劃的時候，應結合工程實際情況，方便大型機械設備和預制梁的運輸。

1.2 平面布置規劃

（1）鋼筋房規劃。鋼筋房的規劃分為外棚規劃及棚內規劃。外棚的規劃應根據梁廠規模確定鋼筋房的尺寸，結構等級應考慮抗風因素，側面及棚頂顏色應與辦公區、生活區等一致;棚內規劃應按照功能進行分區，本梁廠棚內有原材料存放區、鋼筋制作區、半成品存放區、成品區、廢舊料堆放區、鋼筋綁扎區、材料運輸通道。在大門處設置有門禁系統，對人車進行分流，達到外美內實的要求。

（2）制梁區規劃。梁板生產區應根據梁板的種類、長度、長度統一規劃制梁臺座，同一類型不同長度的梁板可以共用臺座，按照節約場地、節約材料、節約成本、方便施工的原則進行布置。

（3）辦公區規劃。辦公區域的規劃可根據需要設置不同的區域，以本梁廠為例，設置有管理辦公室、民工夜校、宣傳展示中心、大型LED屏幕、VR安全體驗館、員工休息室，班前教育宣講臺、停車區等。

1.3 設備規劃

（1）鋼筋加工設備。鋼筋加工設備的選取應遵循生產過程可視化，施工流程標準化，業務管理數字化，機械設備智能化等原則，達到省時、省工、安全質量有保障的目的。

（2）張拉、壓漿設備。傳統張拉設備是人工手動操作油泵，利用尺量、油表讀數來進行張拉力和伸長量的控制，效率低、誤差大、精度低。本梁廠采用自動張拉壓漿設備，預應力精度控制大幅提升，節約人工，提升工效。

（3）起重設備。梁廠出梁的方式一般有兩種：龍門吊出梁和滑移臺車出梁，龍門吊機又分為軌道式提梁機及輪式提梁機，提梁機的種類直接影響到梁廠的場地規劃方案，可根據實際情況進行選用，在選取的同時要遵循安全第一，操作簡易的原則。

（4）自動噴淋養護裝置。梁板質量的好壞，養護非常關鍵，傳統人工養護費時費力費水，且很難達到理想效果，本梁廠采用梁板自動噴淋+蓄水循環養護系統，利用自動化控制與無線傳感技術，達到梁板恒溫恒濕效果。

2 智能化創新應用

2.1 鋼筋自動化加工

（1）SGW12D全自動數控鋼筋彎箍機。梁廠在鋼筋彎箍設備上采用了固特機械SGW12D全自動數控鋼筋彎箍機，該設備可根據需求編制圖形，自動接料，高于人工半機械化操作，每班產量可達7噸，運行穩定，是定制化智能鋼筋加工解決方案的保障者。

（2）LSW32立式彎曲智能數控設備。梁廠在鋼筋彎曲系統上采用了固特機械LSW-32立式數控鋼筋彎曲機，該設備為全鋼板焊接箱體，采用齒條傳動，可儲存10種形狀，創新夾具設計，彎制馬蹄筋更方便;可量身定制成型輪，彎曲復雜的鋼筋圖形;彎曲、行走采用伺服電機控制，彎曲角度更加精準，成型尺寸更加精確。

（3）智能數控剪切生產線。梁廠在鋼筋剪切設備上采用了固特SGS100數控鋼筋剪切機，該設備為全鋼板結構，不同尺寸、規格的鋼筋自動化分倉存儲上料;整機有24塊定尺板，采用齒條傳動，配合定尺伺服電機，定尺更加準確;采用機械式切斷機，切斷穩定高效，全包裹護罩，有效的提升了安全性。

（4）骨架定位胎架法綁扎。傳統人工綁扎鋼筋工藝存在鋼筋數量、間距不易控制，鋼筋保護層合格率較低、鋼筋骨架線型較差、臺座周轉周期較長等缺點。本梁廠采用定位胎架法進行鋼筋綁扎，主要是用型鋼按設計尺寸制作定型胎架，人工按胎架固定位置進行預先鋼筋骨架綁扎，在鋼筋房內設計4個鋼筋綁扎胎架，整體吊安，不占用預制臺座，能大幅度提高鋼筋綁扎質量，確保鋼筋骨架外包尺寸和保護層厚度，節約整個預制過程周期。

2.2 自動張拉設備

橋梁預應力張拉是非線性的力的分配和傳遞過程，是梁板施工中的一個關鍵工序，預應力張拉精度確定梁板的壽命，如果出現張拉精度失控，會使梁體出現縱橫向裂縫，引發質量安全事故。

（1）自動張拉系統。本梁廠采用的自動張拉系統主要由一臺主機和兩臺從機組成，并安裝力值傳感器和位移傳感器。系統結構為：在千斤頂的打壓端和回油端分別安裝液壓傳感器，同時在每臺千斤頂上安裝非接觸式位移傳感器，減小了油壓低頻振動對壓力的干擾，實時監測張拉伸長值的變化，達到張拉力與伸長值雙控目的。本系統實現了計算機自動控制技術、無線傳輸技術、數據監控分析技術的一體化，通過自動張拉系統，實現了梁板張拉的信息化管控。

（2）技術指標及應用。自動張拉系統的張拉力由壓力傳感器測量，鋼絞線伸長量由位移傳感器測量，并在觸摸屏上顯示;張拉數據，張拉力曲線及伸長量曲線可導出為Excel表格，同時通過網絡直接上傳。

與傳統手工張拉相比，預應力控制精度大幅提升，自動生成報表，質量追溯有據可查，既節約了人工成本，又提高了工效。

2.3 自動噴淋養護裝置

（1）工作原理以及操作及應用。自動噴淋養護系統能自動噴出氣霧狀水對梁體進行全方位養護，噴出的水霧均勻，可達到全天候、全濕潤的養護質量標準。存梁區設置溫度濕度感應器，測量數據反饋至信息調度中心，管理人員可以通過手機登錄系統，監控整個養護過程，也可“一鍵操作”發布啟動或停止指令，根據實測數據，自動噴淋養護系統進行灑水養護，均勻噴出的霧狀水對梁體的頂板、腹板及箱室內腔進行全方位養生。養護用水經過水污染處理設備凈化后可循環使用，節約了施工用水。

（2）創新特點。1）噴頭自動化。噴頭采用自動伸縮式埋置于制梁臺座內，噴頭可自動旋轉噴淋180°，充分對梁板進行灑水養護。2）養護自動化。自動噴淋養護系統利用控制箱集中對每個制梁臺座的養護系統進行控制，并利用無線網絡實現了手機端聯網控制，其養護參數可在控制箱或手機端進行調整，可實時查看每片梁的養護情況，準確統計每片梁的養護時長。

2.4 模板自動化

（1）自行式液壓模板的組成。自行式液壓模板由模板、行走系統、液壓系統、調解支撐系統、振搗系統等組成。相比于傳統模板，液壓模板采用了多個行走小車，行走軌道采用槽鋼反扣固定于混凝土地平上，與制梁臺座平行，模板系統在上一個制梁臺座完成拆模后，沿軌道行走自下一個制梁臺座，將模板由空中移動轉向地面移動。

（2）自行式液壓模板的優勢。1）提高工作效率。取代了傳統人工裝模、拆模、吊裝轉運模板的老式工藝，首次需人工安裝模板，后期的裝模、拆模全部采用液壓控制系統整體裝拆，施工效率提高一倍以上。2）減少錯臺現象。全部采用整體拼裝的大塊模板，拼縫少，不需要每次拆解與拼裝，消除了拼裝中因人為因素產生錯臺，梁板外觀遠優于普通拼裝模板。3）保證安全施工。安裝到位后，不用再拆除和安裝，整個后期施工無吊裝工序，可杜絕由于吊裝轉運擺放不合理等因素引起的安全事故。

2.5 混凝土澆筑

傳統混凝土的澆筑方式為泵送或者龍門吊吊裝入模，本梁廠采用混凝土罐車提升系統，比常規的龍門吊吊裝入模可以節約1.5～2個小時;砼罐車提升設備可在場內自由移動，能保證重載滿足砼澆筑要求，空載滿足快速移動。

3 結束語

通過寧攀高速2#預制梁廠在信息化和智能化方面的探索實踐，證實了先進的技術手段有效彌補了傳統施工和管理上的不足和短板，提升了梁廠生產智能化、管理決策智慧化水平，為項目提質增效起到積極助推作用，同時，項目部安全、質量、環保、文明施工等各方面都能受益。

參考文獻：

[1]高俊甫，張東青，喬向偉，等.高鐵預制梁場信息化、智能化的創新實踐[J].科技與創新，2019（3）：9-11.

[2]孫振堂.基于BIM可視化技術的公路橋梁預制智慧梁場[J].四川建材，2018，44（9）：181-182.

[3]肖旭東.鐵路大型預制梁場規劃及設計[J].山西建筑，2012，38（7）：19-20.

[4]黃亮，劉偉濤.談高速鐵路預制梁場設備配置與管理[J].山西建筑，2014，40（17）：239-240+288.