公路梁板集中預制“工廠化”施工綜合技術總結

張義文

(中鐵十九局集團第五工程有限公司，遼寧大連116100)

隨著國內建設項目的持續大規模的展開，各建設單位承建項目的增多，涉及到公路、鐵路、市政等項目建設，在施工中各單位相互借鑒先進的工藝，互通有無，整體提高了國內工程建設的綜合水平。梁板的工廠化預制技術，由于其施工質量和施工進展易于控制、不受氣候影響等諸多優點而在現代公路建設中廣泛應用。河北京石高速公路改擴建工程在梁板預制中通過方案比選后，改變了以往公路梁板預制多采用分散預制的慣例，采用了梁板“工廠化”集中預制的方案，中鐵十九局集團第五工程有限公司主要負責改擴建工程24標制梁場，共需生產梁板3 571片。通過本工程的施工，本文從選址、布局、施工工藝、工裝設備配備、施工管理等幾個方面進行總結，為今后相同工程提供參考。

1 梁場位置選定

場址的選擇應綜合考慮各方面的因素，既有經濟方面的也有技術方面的。

1.1 選址原則

梁場的設置與分布大多根據全線橋梁分布情況、線路結構物分布情況、運架設備效率、工程建設工期、沿線地形地貌等綜合考慮，施工單位進場后進行場址比選后確定建場位置。梁場選址應綜合考慮以下幾點。

(1)梁板的供應范圍。梁場選址一般考慮在供梁范圍中部或橋梁集中處,力求橋梁運輸供應距離最短,以便于運架效率的合理發揮,降低運架成本。

(2)運梁距離較短。較短的運輸距離可確保梁片運輸安全,提高架梁的施工進度,降低運輸費用；確保運架梁通道的順暢。梁場的設置要考慮運架梁通道上影響架梁關鍵工程的工期,合理安排施工順序。

(3)梁場臨建工程量小。制梁場的位置應盡量選在地質狀況好的地方,減少土石方工程和基礎加固工程量,降低工程費用。

(4)交通方便。制梁場的位置應盡量與既有公路或施工便道相連,利于大型制梁設備和大量制梁材料運輸進場。

(5)節約用地，永臨結合。

1.2 京石改建JS24標梁場

本梁場主要供應4、5、6、7等4個標的橋梁上部結構3 571片梁板的預制運輸及架設，覆蓋范圍K82+400～K138+500。梁場所處里程為K112+600，基本位于梁場梁板覆蓋標段的中部。分攤任務合理，利于施工組織，能夠保證工期。

梁場位置交通便利，公路網發達，主要有京石高速公路、107國道、333省道等。

總之，制梁場地的選擇應綜合考慮各方面的因素，本著“因地制宜、節約資金、降低成本、確保安全與質量”的原則統籌規劃。在施工前要認真進行施工調查和技術經濟比較，選擇最佳位置。

2 梁場場區布置

2.1 梁場布置原則

梁場場區布置分為宏觀布置及微觀布置，宏觀布置為梁場的整體布局，微觀布置為梁場的細部區域規劃及水電應用。梁場的布置安排直接控制施工效率，合理的梁場布置是實現制梁循環最快的關鍵。應考慮：

(1)梁場整體布局。

(2)梁場生產線布置。

(3)梁場功能區域布置。

(4)水電規劃。

因此，在選擇制梁場時，應綜合考慮橋梁施工周期、制梁場地形條件、擬投入的設備、要求的產量和施工的安全性，選擇合理的制梁場，避免造成規模不合理，浪費建設資金。

2.2 京石改建24標梁場

JS24標預制梁場分為制梁區、存梁區、混凝土拌和站區、生活辦公區、鋼筋存放加工區、鋼絞線存放區、庫房、試驗室、變配電室和發電機房等。

梁場布置采用縱列式布置，共確定了4條生產線。為充分利用土地，4條生產線并排布置。

梁場內從鋼筋加工、鋼筋綁扎、鋼筋吊裝、模板立拆及提梁龍門吊的配備等分別設置了4條相對獨立的生產線,對于4條生產線的工裝設備獨立布置，使4條生產線各工序形成順暢的流水線,大大提高了生產效率,充分發揮了設備利用率,降低了梁片預制成本。

3 施工工藝改進

隨著工程建設的快速發展，各項施工技術已經臻于成熟，各施工單位沒有停滯在原來的基礎上，積極采用國內外各項先進技術，使得各項施工由勞動密集型施工逐漸向著技術密集型轉變，由粗放型的施工工藝向“精細化”施工工藝進行邁進。

3.1 鋼筋施工工藝

在梁片整個預制過程中，鋼筋工程是比較重要的工序。其下料長度的精確、綁扎質量和速度制約著現場預制梁片的施工進度。本梁場在鋼筋綁扎時采用胎具綁扎、整體吊裝的工藝，節省了鋼筋拼裝及調整時間，加快了制梁進度。現場配備一套數控自動化鋼筋加工設備，可以提高鋼筋加工速度及精度。

數控自動化鋼筋加工設備由數控鋼筋剪切生產線和數控鋼筋立式彎曲中心兩部分組成，鋼筋加工速度快、精度高。

3.2 模板工程

模板分為底模、側模、端模、內模。底模采用6 mm厚的鋼板并根據設計圖紙要求設置相應的預拱度，預拱度采用拋物線設置。吊裝鋼筋前底模用砂輪機除銹并用綿紗擦干靜，然后均勻涂抹脫模劑，脫模劑涂抹完畢后用塑料薄膜覆蓋防止灰塵污染模板。

3.3 混凝土工程

3.3.1 高性能混凝土的應用

混凝土的各項物理力學及耐久性指標除滿足規范標準要求外，同時還要具有養護時間短、施工工作性能好、混凝土初張強度時間短等性能。摻用粉煤灰、礦粉等優質特種礦物摻合料，通過進行優化復合配伍的研究分析，優化配伍復合體系,降低混凝土的成本,改善混凝土和易性、耐久性,適當提高早期強度。

3.3.2 混凝土澆筑

(1)混凝土的澆筑采用連續澆筑一次成型，澆筑時間控制在3 h左右；由試驗室對混凝土拌和物進行坍落度損失試驗。

(2)在施工中采用按梁的全斷面斜向分段，水平分層連續澆筑，先澆筑馬蹄部分，再澆筑腹板，最后是頂板及翼板，每層混凝土澆筑厚度30 cm。

3.3.3 養護工藝

梁片養護分為蒸汽養護和自然養護兩部分。

(1)蒸汽養護。

為了提高養護效率，采取蒸汽養護模式，優化混凝土養護環境，實現了早強、早拆模。根據本地氣候進行熱工計算及混凝土強度發展情況確定。

為了能夠更好的控制蒸養效果，梁場采用自動蒸養系統：系統主要由一套自動測溫軟件系統、一臺電腦、一臺溫度采集器、兩個電動閥、一臺磁閥控制器、若干測溫探頭等組成，使用時預埋梁體的測溫探頭測得溫度，溫度采集器采集后，通過無線傳輸至電腦，電腦根據設置，分析數據后，通過無線傳輸對磁閥控制器下達命令，控制電動閥的開、關以控制蒸汽，如溫度超過設置上限，則關閉電動閥停止蒸汽。溫度自動控制系統實現了制梁臺座蒸養棚內溫度實時調控，達到蒸汽的定量控制，保證了梁體的質量。

(2)自然養護。

自然養護采用全自動、脈沖式、全天候預制梁片噴淋養護系統。此系統利用先進的全天候時鐘式不間斷繼電器成功實現了梁片噴淋養護的不間斷，保證在無人控制的情況下系統自動運行，始終根據設定調整間隔和噴淋時間，解決了梁體養護當中干濕循環的弊端，使梁體始終保持濕潤；解決了養護當中存在的養護不及時、干濕不均、水源浪費、占用大量人力、物力、維修量大、養護有死角等普遍問題。

3.3.4 預應力工序

根據設計圖紙要求梁體強度達到設計強度的100%時進行張拉。張拉時按照設計張拉順序兩端兩側同時對稱張拉，使千斤頂、限位板、工作錨連接在一起，并確保管道、錨具、千斤頂三者同心。千斤頂使用專門吊架提升。張拉時采用自動張拉設備配合內卡式千斤頂進行作業，設備先進、工藝簡單。

(1)自動張拉設備。JS24標梁板預制選用開封市齊力預應力設備有限公司生產的QLZK-Ⅱ型預應力梁全自動張拉控制系統，主要用于各種預應力梁的全自動平衡張拉施工，具備張拉安全、數據準確、操作簡單等優點。相對于傳統的人工操作張拉模式，具備可以根據施工要求做到預應力梁實施應力的精準控制，實時監測張拉過程、報表自動輸出、安全報警等功能。張拉之前將控制應力、設計伸長值等數據參數輸入系統，按張拉順序啟動任務，可以開始同步張拉。

(2)內卡式千斤頂。內卡式千斤頂是一種預應力穿心式千斤頂，它具有結構緊湊、密封性能好等特點。同時它將工具錨內置，有效地節省了千斤頂張拉所需的空間，特別適合狹小空間的張拉，鋼絞線的預留長度也減少了50～60 cm，大量節約預應力筋，經濟效益明顯。

(3)新型鋼絞線穿束機的使用。新型鋼絞線穿束機采用全驅型直連式立式電機，體積小、質量輕、操作簡單、安裝移動方便。操作時只需2人即可。數據精準，無任何浪費。其推進輪與切割輪相距約0.3 m，不會產生像落地式那樣的約束管內的鋼絞線浪費。新型鋼絞線穿束機快速，施工工序簡單，集快速自動下料、快速自動編束、快速自動穿束一體化，解決了人工穿束的勞動強度大的問題。減少了人員投入，克服了人工放線的不安全性、下料誤差大、耗時長等諸多難題，更是方便了施工、提高了工效、縮短了工期、節約了工程成本。

3.3.5 大循環壓漿工序

為保證壓漿質量，管道壓漿采用大循環壓漿工藝；壓漿前，密封錨頭，確保管道封閉，并將管道內的雜物、積水排出，保證壓漿密實、不漏壓。壓漿時及壓漿后3 d內，梁體及環境溫度不得低于5℃。壓漿泵采用連續式，同一管道壓漿連續進行，一次完成。

大循環壓漿工藝流程：密封錨頭→檢查、清理管道→機械設備及相關部件安裝→按配合比攪拌漿體→灌漿→壓漿完畢設備清理。

4 工裝設備配備

4.1 臺座

制梁臺座的數量取決于制梁周期和效率及工期要求、制梁設備配置情況、制梁工序、存梁臺座數量、架梁開始時間等。

4.1.1 制梁臺座數量確定

制梁臺座數量由下式確定：M=N/η。式中：N為梁場制梁效率，即梁場一天需完成梁片預制的數量；η為單臺座制梁效率(片/天)；M為臺座數量。

JS24標梁場設計每天生產25片梁；單臺座8 d周轉1次，η=25/8=0.125片/d；M=N/η=25/0.125=200個。

考慮現場各種因素的影響，難免造成中途趕工期的現象出現，此時梁場制梁效率就要增加，再擴大規模也很困難。因此，JS24標梁場共設置210個制梁臺座。

4.1.2 存梁臺座數量的確定及布置方式

存梁臺座數量的確定受多種因素影響，如制梁進度、制梁臺座數量、存梁周期、架梁開始時間和架梁速度、運架梁通道是否暢通等影響因素。綜合考慮各種因素，JS24標梁場設計存梁能力900片。

4.2 設備

梁場主要的工裝設備有：鋼模板、混凝土攪拌站、澆注及運輸設備、生產區龍門吊。

4.2.1 模板

模板在梁板的預制過程中，處在相當重要的地位，模板方案的成功與否直接關系到生產過程中的生產進度及勞動用工數量，模板加工質量的好壞直接影響預制梁的尺寸及外觀。

JS24標梁場負責3 571片梁板，共有12種梁型。綜合各梁型數量，共配備58套模板，能夠滿足施工生產任務。梁場進場前組織了有關橋梁專家和工程專業、機械專業工程師對模板方案進行科學的論證，要求自行設計，委外加工。這種方案相比完全委托加工單位設計、制造具有投資少、便于施工的優勢。目前24標梁場已生產1 000余片梁板，該模板生產速度快、循環周期短，滿足施工需要。

4.2.2 混凝土攪拌站配置方案

梁場選用的是2臺HZS90混凝土攪拌機組，每套攪拌站采用獨立計量系統。采用該方案主要考慮以下因素：梁場的混凝土總量為60 000 m3，設計每天生產25片梁板，混凝土約為350 m3，攪拌站每天需生產混凝土約350 m3，高性能混凝土的攪拌時間要求2～3 s。采用攪拌運輸車運輸混凝土，按2.5 min考慮攪拌站的攪拌時間，則每臺攪拌機1 h能生產混凝土24 m3，2臺能生產48 m3，350 m3混凝土需要約8 h，配備兩臺攪拌站滿足施工要求。目前梁場已生產1 000余片梁，事實證明梁場選用的混凝土攪拌站完全滿足設計要求，其性能相當穩定，拌制的高性能混凝土質量好，其生產能力完全滿足梁片預制的要求。

4.2.3 混凝土的運輸及澆筑設備的配置

混凝土的運輸及澆筑設備在混凝土的澆筑過程中也是非常重要的設備，其設備的配置直接影響混凝土的灌注質量、灌注速度。選用6輛8 m3混凝土罐車，因場區內拌合站與制梁區域相鄰，運距短，能夠保證混凝土及時運輸至現場。

4.2.4 龍門吊的配置

生產區的龍門吊主要負責鋼筋籠的吊裝、模板的拆裝、提梁作業，一般根據臺座的布置來確定龍門吊的跨度，根據生產區最大起吊重物確定其吊裝噸位，配置數量由吊裝工作量來確定。

JS24標梁場由于梁型較多，臺座設置較多，為充分利用場地、設備，場地選用45 m跨龍門吊。龍門吊的內凈空高度由生產臺座高度、模板高度、梁片鋼筋高度、吊具高度來確定，梁場的龍門吊的吊裝高度一般在13～15 m。

JS24標梁場每天生產25片梁，平均每個生產線生產6片，每條生產線配置3臺龍門吊進行鋼筋籠吊裝、模板裝拆、提梁作業，速度快，有效節約了模板循環時間。

4.2.5 蒸汽養護系統的配置

梁蒸汽養護必須根據梁的養護過程進行熱工計算，以確定單位時間內梁的最大蒸汽用量，從而確定蒸汽鍋爐的噸位和臺數。根據計算，梁場配備4 t/h蒸汽鍋爐兩臺。梁場生產臺座的布置確定蒸汽管道的長度，梁的養生溫度及供氣距離確定蒸汽鍋爐壓力及蒸汽管道直徑。

5 梁場施工管理

梁場在梁場規劃、建場配備完善后,如何發揮梁場的制梁生產效率關鍵在于梁片預制施工管理。梁場施工管理有施工技術質量管理、安全管理、物資管理、設備管理、勞務管理、進度管理等,只有通過有力高效的組織管理才能保證生產線的正常運轉。

技術質量管理主要是掌控施工技術質量標準、規范、技術條件,制定場內質量控制標準、指導施工生產,卡控質量重點、制定落實質量預防、糾正措施,確保梁場質量體系的正常運轉;對梁片生產中的技術質量信息和數據建立數據庫并分析總結以預防質量問題的發生,對生產工序流程中有利于提高生產效率和質量的方案積極進行推廣。

安全管理中梁場以多種形式增強廣大參建者的安全意識，加強安全生產管理力度，全面落實“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，積極開展“以人為本，以路為本，關注安全，關愛生命”的安全生產活動，使安全生產工作扎根于基層、落實到班組。

物資管理主要包括物資招標采購、物資進料計劃、物資逐日消耗、物資日常消耗統計分析、場內材料消耗定額測定。物資正常的進場供應是梁場正常運轉的根本保證,物資材料消耗統計分析和定額測定是梁場成本管理的重點。

加強設備管理，梁場的生產線是由各種設備、工裝組成的整體,設備的故障會造成整條生產線或整個梁場的癱瘓，梁場需要加強大型設備的檢查保養工作，確保生產線的正常運轉,發揮其最大效率。

抓好勞務管理，梁場中的各工序屬勞動密集性作業工序,要必須控制好施工成本。梁片預制施工勞務應按施工技能和工序進行分工，單獨組建施工班組,并進行技能、質量培訓,以滿足梁片預制質量要求。各工序勞務人員的數量配置,應根據梁場施工循環設計進行合理安排,以滿足制梁循 環要求,確保生產線效率的發揮,降低施工成本。

進度管理是梁場施工生產的主線,如果沒有進度何談生產效率。梁片生產線上每道工序的進度管理是梁場進度管理的基本單元,各工序的交叉和銜接是進度管理的關鍵,只有實現工序的零接口才能讓生產線真正實現流水作業。梁場進度管理應建立完善的工序管理制度、工序交接制度,以單孔梁單個循環為最基本的進度考核對象,建立以工序進度保日進度、以日進度保周進度、以周進度保月進度的進度管理的管理方式,以達到最大化的提高制梁生產效率。

6 結束語

隨著我國公路建設規模的不斷發展，梁片的現場預制愈來愈趨向工場化施工?？茖W合理地規劃和設計梁場、梁場施工中先進工藝的采用，直接影響著梁片施工質量、施工進度、節約成本和提高效率。JS 24標梁場在建場前進行了梁場的選址及場區的規劃、設備的選型，施工中積極采用先進的施工工藝，加強過程控制，采用先進的管理理念，使得梁場的各項工作取得了一定的成績，得到了業主和監理的一致好評，并取得優異的經濟效益。

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