公路橋梁項目T梁的流水生產線分析

摘要 橋梁屬于高速公路項目建設的重要組成部分。建造橋梁耗時長且工藝要求高，也由此決定了高速公路工程建設工期。為減少工期，在橋梁施工建設過程中，通常是同時施工上、下部結構，預制上構T梁并安裝，是開展同步施工的決定性因素。基于此，文章以某高速公路橋梁項目T梁預制廠為研究對象，分析了預制T梁流水生產線工藝，并總結此類生產線的優勢，旨在為該類項目建設提供借鑒。

關鍵詞 高速公路工程；橋梁項目；T梁預制；流水生產線

中圖分類號 U445.47 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）08-0116-03

0 引言

現階段，T梁預制方法已較為成熟，并得到廣泛應用，在工程研究領域，研發全新的T梁預制工藝成為新的發展方向。預制T梁流水生產線以“施工工序區域固定、流水線作業”的理念為基礎，結合傳統的流水線生產技術，實現了高效率、低成本的智能化生產，從而獲得更高的經濟效益、社會價值。

1 預制T梁流水生產線原理

運用集中預制模式建造高速公路橋梁，能有效加快施工進度，并實現良好的質量管控。通過使用該模式，能高效串聯起鋼筋骨架制作胎架區、制梁區、蒸汽養護區以及預應力張拉區，最終實現流水線式作業[1]。移動臺座、固定液壓模板以及蒸汽養護間構成了預制T梁生產線的重點區域，這樣可以讓梁體在預制生產過程保持勻速推進。建造專門的車間，用于綁扎鋼筋以及澆注混凝土施工，由此可讓操作工定點定時開展專業性生產活動，有效地提高了施工的專業性和標準性。為高效生產預制梁，提高產品質量，并準確管控生產過程，實現現代化生產目標，需全面提升預制廠生產管理的智能化和現代化程度，綜合運用工業互聯網、大數據、物聯網等最新網絡技術。預制T梁流水生產線工藝流程見圖1。

2 預制T梁生產線主要設備要求

為提高生產效率，需在預制廠構建全面的信息管理平臺系統，并對T梁預制生產環節進行全面的信息化改進。各條T梁預制生產線需要配齊4套移動式臺座、1套智能液壓模板、1套蒸汽養護系統以及配套的移動軌道和供電設備[2]。

2.1 管理平臺

針對移動臺車，可采用先進技術來升級實現自動化定位和入位，需將智能梁場分析報告與管理系統相連，方便梁場管理人員實現遠程管控。

（1）為了確保臺車的安全運行，可在上面安裝監控傳感器，實現臺車的自動避障和停車，防止碰到工作人員及物體，從而實現梁廠生產流程的自動化，提升運營效率，確保安全施工[3]。

（2）每個生產區都有指定的設備控制系統，主要用于控制模板開合、混凝土振搗、蒸汽養護溫度以及張拉壓漿，還有視頻監控裝置。

（3）采用信息化管理系統，實現了對各系統及設備的串聯，由控制中心實施集中監管和遠程控制，可實時監督和追蹤整個生產流程的各項信息數據，使得整個流程變得更加智能和透明，確保安全施工，并極大地提升了施工質量[4]。

2.2 移動式臺座

底模模板和底模小車是移動臺座的核心主體，是通過由變頻行走控制系統對其移動實施管控，全面提升臺座移動的智能化程度，其核心技術參數如下：

（1）臺座的兩個構成主體可拆卸分解，從而實現循環利用。

（2）小車寬度小于1 500 mm。

（3）小車高900 mm。

（4）軌距為1 000 mm，利用自動行走控制系統，可對不同生產線的臺座實施控制，支持單條生產線單個臺座的移動，能根據實際情況控制移動速度，靈活啟停，自動避免撞到障礙物[5]。

2.3 液壓模板

固定液壓模板主要由模板和液壓系統構成。智能脫模控制系統由智能控制設備、位移傳感設備及電動執行設備構成，可對橫向移動進行準確控制。在使用過程中，操作者可以清晰地查看脫模數據，并且可以快速完成各種脫模任務，還可以和外部的監控設備連接，對不同模板的脫模和合模實施控制[6]。

2.4 蒸汽養護設施

由輕型鋼結構和保溫棉構成的蒸養室，配備蒸汽發生設備、梁體溫度測試設備以及液壓等，可實時監測預制梁溫度，并且可以根據需要調節蒸汽發生器的溫度，從而實現精準養護。

該控制系統主要由智能控制器、蒸汽執行器、電動水閥以及溫濕度傳感器構成。系統能夠根據預先定義的參數，實現溫度及濕度的自動控制，有效調整混凝土釋放的水汽量，還能夠與遠程控制系統進行數據交互，便于開展集中化管控[7]。

3 某T梁預制廠的生產實踐

3.1 項目概況

某高速公路N0.2合同段T梁預制廠，坐落于K41+109～K41+600路段，廠區長490 m，寬32 m，整體面積為14 000 m2。該廠專門生產長度為30 m的T梁，產能為1 090片，滿足建設K37+580～K45+400路段12座橋梁上構需求。該廠于2022年5月10日開工建設，共用時35 d，日均產能為5片。

3.2 預制廠建設情況

廠區施工期間，實行全封閉管理模式。生產線采用全新的智能化專業設備，主要有智能制造系統、視頻監控系統、語音播報系統、智能定位系統和作業指導系統等，從而實現對生產線的全過程智能化管控。上述專業控制系統，統一由集中控制中心管理調度，廠區劃分為各個功能區，分別用于綁扎鋼筋、預制T梁、張拉壓漿以及梁體存放等。

（1）鋼筋區長度為80 m，用于存放原材料和半成品等，并安裝有成套的自動剪切彎曲生產設備、全自動調直彎箍生產設備。鋼筋綁扎區配備有腹板臺架和頂板臺架等。

（2）預制區長度為70 m，共布局有5條生產線，呈品字形分布。該區域移動臺座共有20個，且配備有成套的中梁模板和邊梁模板。

（3）蒸養區長度為65 m，并建有3條封閉棚，用于隔熱。每條封閉棚長65 m、寬3 m、高3.5 m，T梁存放量為10片，并有序開展蒸養。

（4）張拉區長度為65 m，T梁存放量為10片，并實施穿索張拉。

（5）存梁區長度為130 m，安裝有5排臺座用于存放T梁。

3.3 預制T梁流水生產線效益分析

3.3.1 施工成本分析

施工建設流水生產線預制廠，其施工成本主要用于建設鋼筋棚及廠站采購鋼筋加工設備、移動臺座、蒸養設備等。生產線技改及設備養護也需要相應費用。該項目施工成本詳情見表1。

該廠生產30mT梁，預計產能為1 090片，使用的混凝土量達35 000 m3，項目建設總成本為1 845萬元，根據80%的比例進行攤銷，總支出為1 585萬元，平均每1 m3的混凝土成本大概是453元，每1 m3的蒸養成本為20元，由此計算出每1 m3的成本合計為473元，成本高于傳統廠家。盡管如此，流水生產線預制廠生產速度快、產品質量高，仍然保持著良好的競爭優勢，整體效益比較高。施工建設相同產能的預制廠，并達到生產區域全覆蓋、不間斷生產的目標，所需廠區面積更大，需要投入更多配套設施，建設總成本會更高。整體而言，相較于常規預制廠，流水生產線預制廠所用設備智能化、自動化程度更高，生產出的產品質量更高，能極大地提升工程建設質量，也為未來梁板預制技術的普及奠定了堅實基礎，具有良好的應用價值[8]。

3.3.2 施工效率分析

混凝土存在早期強度的問題，嚴重影響了生產效率的提高。生產效率的高低取決于澆筑區的占用時間長短。南方溫度普遍較高，混凝土早期強度可以有效提升，由此可確保移動臺座可每天前移一個工位，也就是每天可生產一片T梁[9]。表2顯示了生產線的質量和效率。

通過分析表2可知，每個生產線用時96 h，可生產4個臺座，平均每24 h可生產1片T梁。

3.3.3 優勢分析

建設梁場需要匹配相應的硬件及軟件系統。硬件設備主要有網聯網通信設備、生產線裝置及各種智能機器等。軟件系統主要有MES平臺、控制作業的App等。通過綜合運用軟硬件系統，使企業的生產更加規范、高效、安全。其優勢如下：

（1）開展流水線作業，生產者、時間、地點及工作內容都是固定的，標準化模式有助于緩解勞動強度，提升生產效率及產品質量。

（2）通過精簡拆卸和搬遷工序，大大節省了勞動力，同時也有效地降低了脫模操作的危險性，并且極大地減少了龍門吊機之間的交叉作業。

（3）通過運用液壓設備，對模板實行整體性拆裝，能有效地減少再次拆裝作業錯臺，并且改善混凝土外觀質量，提升作業環境，實現規范化生產。

（4）通過在生產線上建造庫房，可以在任何季節、任何時間段都可開展施工，從而大大地提高預制梁的生產效率。

（5）通過固定蒸養室，可以實現完全封閉，大大降低了熱量的流失，并且可以有效管控成本。此外，還可以使用智能蒸養控制系統，極大地降低了人工干預，精確地調節預制梁的蒸養溫度和濕度，縮短養護用時，確保養護質量。

（6）采取有效手段，自動實現預制梁流水線升級，并通過移動臺車綁扎鋼筋、預制T梁等，有效提升了生產線的自動化程度。

（7）收集預制梁生產環節的各項數據信息，將完整數據有效貫通，并實現準確跟蹤。

（8）T梁預制生產管理系統平臺是由智能化軟硬件集成，提高了生產管理水平，有效跟蹤并監控生產環節。

4 結論

綜上所述，橋梁項目建設工期的重要影響因素之一就是橋梁上構預制速度。項目建設過程中，為加快T梁預制速度，需提升各種物料、設備的周轉速度。建造該高速公路N0.2合同段所需T梁，采用了流水線預制模式。預制梁通過移動預制臺座，被轉移到各個專業生產區，每天可24 h連續作業，實現自動化生產，生產效率得到明顯提升，產品質量也得到了有效改善。項目建設所需要的預制梁結構相同、數量較多，預制梁流水生產線成為最佳選擇。

參考文獻

[1]許勇. T梁預制與架設的施工技術質量控制[J]. 工程機械與維修， 2022（5）： 204-205.

[2]宣曉東， 張程. 高速公路T梁預制施工安裝技術[J]. 交通世界， 2021（17）： 137-138.

[3]沙鷗， 成小東， 趙寶生， 等. 某高速公路預制T梁混凝土外觀質量控制及評價[C]//. 2022年全國工程建設行業施工技術交流會論文集（下冊）， 2022： 233-236.

[4]冀凱峰. 標準化T梁預制施工技術及工藝分析[J]. 科學技術創新， 2021（13）： 119-120.

[5]李軍. 預應力T梁預制的施工技術研究[J]. 江西建材， 2019（12）： 141-142+144.

[6]王巖. 預應力混凝土T梁預制與安裝施工技術探討[J]. 建材與裝飾， 2019（15）： 260-261.

[7]張圣東. 高速公路T梁預制施工安裝技術[J]. 黑龍江交通科技， 2020（4）： 121-122.

[8] 蘇龍昌. T梁預制技術要點及全壽命質量管理措施[J]. 交通世界， 2020（35）： 141-142.

[9]李志紅. T梁預制場標準化施工管理[C]//. 2021年全國土木工程施工技術交流會論文集（上冊）， 2021： 392-394.