全自动梁板预制生产线技术研究

张孝虹

摘 要：梁板預制传统工艺需要较多劳务人员，且现场施工环境较差，不便于现场质量安全管理，另外目前人力成本增加，劳务工人老龄化加重，工业化建造是公路工程未来发展的大方向。梁板预制能否参照工厂化流水线生产，实现全自动流水线预制值得深入研究。工业化建造可以节约场站用地，改善现场作业环境，保证施工质量，减少安全隐患，培养产业工人，加快产业升级。

关键词：工业化建造;全自动;生产线;梁板预制

0 引言

近年来，随着人工成本的急剧上升，国人环境意识的提高，桥梁工业化已成为时代发展的趋势，交通运输部十三五规划中也明确提出加快桥梁工业化的发展。建设全自动梁板预制生产线实现梁板预制是公路行业工业化建造发展的必然趋势，主要表现在：

（1）符合国家产业升级政策和发展规划要求;

（2）传统的梁板预制需要大量的场地、模板，作业环境较差，不便于现场管理;全自动梁板预制生产线可实现构件工业化生产，循环利用，可有效地降低资源，是我国发展低碳经济的必然要求;

（3）能够应对人力资源紧缺及成本持续提高的难题。目前建筑工人逐步减少，人工成本大幅增加，农民工转变为产业工人，是必然趋势。工业化桥梁建造适应了这一需求;

（4）保障梁板预制质量。通过全自动梁板预制生产线进行梁板预制，可以保障成品的尺寸、外观及实体质量;

（5）能够保障工程工期。全自动梁板预制生产线可以实现梁板流水施工，梁板预制为场内加工，不受天气、环境等外围因素影响，每天产量稳定，有利于工程进度管理。

当前，我国桥梁梁板预制总体仍然处于传统工艺阶段，梁板预制全自动生产线技术更是处于萌芽阶段。因此，开展全自动梁板预制生产线技术研究具有十分重要的意义。

1 全自动梁板预制生产线概况

全自动梁板预制生产线主要包括混凝土运输及布料系统，生产线系统，数控蒸汽养生及智能张拉压浆系统，喷淋养生及存梁。

混凝土运输及布料系统：混凝土采用鱼雷罐+自动布料机实现混凝土自动运输及布料，鱼雷罐直接在拌合楼出料口装载混凝体，通过运输轨道，直接运输至布料机上方，布料机纵、横向轨道进行分层布料。

梁板预制生产线：梁板预制生产线采用固定侧模+移动底座系统，相比较于传统工艺主要区别在于“模板不动，底座移动”，每条生产线配置一套模板、四个底座，分为钢筋安装台座、混凝土浇筑台座、蒸汽养生台座、张拉压浆台座，张拉压浆完成后经横移轨道运输区喷淋养生区及存梁区，最后台车通过循环轨道回到钢筋安装台座区域，以此进行循环流水作业。

数控蒸汽养生系统：蒸汽养生系统采用天然气或生物质锅炉，通过蒸汽管道运输至蒸汽养生台座，台座上方设置活动的蒸汽养生棚，棚内设置温度湿度传感器实时监测棚内温度、湿度相关数值。

智能张拉压浆系统：采用数显设备显示张拉力及伸长量，通过预设程序，实现全自动张拉，张拉完成后及时采用全自动智能大循环压浆系统进行压浆。

喷淋养生及存梁：当梁板张拉压浆完成后，运输至梁板横移区，进行喷淋养生，确保梁板养生期，养生完成后移至存放区。

2 各系统关键技术参数

混凝土运输及布料系统：鱼雷罐采用2～3方容量，装料约80%，运输速度小于3 m/s，鱼雷罐内设置电机，确保混凝土运输过程中拌合，避免离析。鱼雷罐与布料机的高差控制在10 cm～30 cm左右，太低存在安全隐患，太高造成混凝土离析，且增加轨道成本提高。布料机的宽度控制在25 m以内，按照每台布料约布设3道生产线，布料机距离模板顶距离同鱼雷罐距离布料机高度，控制在10 cm～30 cm内。

生产线基础：梁板预制生产线的关键技术指标是确保基础零沉降，在轨道铺设之前要进行地基承载力检测，计算基础结构，原则上采用PHC管桩+条形混凝土基础或钢筋混凝土扩大基础。轨道平整度须严格控制在3 mm以内，否则影响梁板实体质量。采用高精度激光水准仪进行联测，同时在梁板预制过程中确保每月复测一次。

生产线台车及模板：围绕侧模固定、底模滑动理念，布设梁板预制生产线，底模移动台座采用箱式结构，采用电动马达驱动，模板采用液压开合技术，模板外侧布设附着式振动器，采用梅花形布置，设置纵向及横向振动器，每平米应设置不少于3个振捣器。

蒸汽养生：蒸汽养生最高温度控制在70℃以内，升温及降温速度控制在10℃/h，根据天气情况，蒸汽养生时间在6 h～10 h之间。

3 自动控制系统技术

全自动梁板预制生产线自动控制系统通过建立控制平台，将混凝土拌合、运输、布料、振动、养生及张拉压浆等各系统进行整合，实现自动控制。通过提取拌合站控制系统数据，进行鱼雷罐运输控制，鱼雷罐体设置传感器分别与布料机、拌合楼对接，通过智控平台，结合鱼雷罐运距，调试鱼雷罐运输速度。布料机控制系统根据鱼雷罐混凝土方量，设置每层布料厚度，根据鱼雷罐运输间隔控制布料机行走时间。结合首件施工总结，确定布料机布料次数及混凝土高度，依据混凝土高速自动打开附着式振捣器，保障混凝土施工质量。

在梁板达到拆模强度后，移动台座至蒸汽养生台座。蒸汽养生主要通过棚内温度、湿度传感器自动控制升温、蒸养及降温流程，最后进行智能张拉压浆，实现梁板全自动预制技术。其核心是建设中心控制平台，整合不同厂家子系统，通过加设传感器，建立梁板预制生产线全自动控制系统。

4 功效分析及经济性分析

进度稳定：全自动梁板预制生产线经钢筋安装（约1 h）、混凝土浇筑（约2 h）、等待拆模（约8 h）、蒸汽养生（约8 h）、张拉压浆（约3 h）、横移存放，可以保障条生产线每天预制一片梁板，产能较为稳定，每月产能在26～30片。常规工艺采用露天预制，受天气影响较大，在江南雨水季节，严重影响梁板预制生产，不利于项目进度管理。

减少占地：目前土地资源越来越稀缺，征地及复垦费用较高，且选址困难，全自动梁板预制生产线每条生产线只需要4个底座，实现每月生产28片产能，常规项目达到同等功效需要10个以上台座，预制区占地约增加一倍。

节约人工：通过自动化控制，大大减少模人工，真正实现农民工向产业工人升级，传统预制厂模预计需要30人，而全自动梁板预制生产线只需要2～3人，节约90%。

品质提升：传统预制厂梁板预制采用人工安装模板、振捣，受工人个人技术、责任心及情绪化影响较大，全自动梁板预制生产线可以避免此类问题，实现标准化、精细化预制，由于实现固定工位施工，避免现场环境脏乱差。

一次性投入较高：全自动梁板预制生产线投入主要包括基础处理、生产线模板、布料机与鱼雷罐、蒸汽养生。场地处理及模板每条生产线费用约200万，考虑布料机、鱼雷罐等费用，以一个总量2 000片预制厂为例，全自动流水线技术约需要1 500万设备及场地费用，而常规预制厂大约需要700万，一次性投入较高。

5 结语

经分析，自动化流水式生产工艺在进度管理、减少占地、节约人工、品质提升等方面有着显著优势，符合国务院印发《中国制造2025》规划，对促进产业升级，培养产业工人有着重要意义，也是工程行业现实“中国制造”转向“中国智造”升级的重要研究方向。其一次性投入费用较高，但在标准化设计的大环境下，可以周转摊销，通过3个项目的轮转可以摊销其场地建设费用，长远来看可以节约工程造价。专业化预制厂可以推进实现行业的工厂化、标准化、装配化施工，目前相关技术已经成熟，可以推广应用。

参考文献：

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