智能施工技術在橋梁工程中的應用研究

劉煜

摘要：智能施工技術在當前我國橋梁工程中的應用正逐漸得到凸顯，對于工程質量、工期節點以及使用年限均具有重要影響。文章對橋梁工程施工中的智能張拉技術、智能壓漿技術和智能養護技術進行了深入研究，探討了上述三方面智能施工技術的主要架構，所研究內容具有一定的理論研究價值與工程實用意義。

關鍵詞：智能施工;橋梁;應用;研究

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.034

文章編號：1673-4874（2019）07-0109-03

0引言

當前，隨著橋梁工程施工技術的不斷發展，工程的工期與質量已成為衡量橋梁工程優質與否的硬性標準。智能監測、控制技術的大范圍應用，使得橋梁工程在施工的各個階段中能夠合理分配施工人員、材料以及設備，保證了工期節點和工程質量，在某種程度上可極大避免人為因素引起的施工誤差和事故，在橋梁工程施工的管理和成本控制方面也具有一定優勢。因此，智能施工技術已逐漸成為橋梁工程領域的主流施工技術，對智能施工技術在橋梁工程領域中的應用進行深入研究具有重要意義。智能施工技術類別及作用如表1所示。

1智能張拉技術

1.1必要性分析

隨著我國橋梁施工技術的不斷發展和進步，預應力技術在各種結構類型的橋梁工程中應用越來越廣泛，預應力施工的質量對于橋體結構的耐久性具有直接影響。在部分橋梁工程中，由于預應力施工不達標，不得不提前進行工程加固，情況嚴重時會引起橋梁垮塌，造成一定的經濟損失和不良社會影響。出現這種情況的原因大多與傳統張拉施工工藝有關。在傳統預應力施工工藝中，大多數技術人員憑借施工經驗進行手動操作、計算和讀數，來綜合判斷預應力施工的質量，這種情況下得到的工程參數誤差很大，對預應力施工質量的控制帶來一定影響。而智能張拉設備能夠很好地避免上述施工問題，減少施工誤差，對于提高預應力的施工質量具有重要作用。

1.2智能張拉設備

近年來，國內各橋梁施工研發企業在智能張拉設備方面展開了深入研究，現階段已取得較為顯著的成果，例如湖南聯智、西安璐江、上海同禾、柳州泰姆等公司研發生產的張拉設備，在某種程度上推動了我國橋梁工程施工技術的發展。張拉設備多數以PC端進行操作和控制，也有的采用手持式終端進行控制。以西安璐江生產的預應力智能張拉系統為例，其可完成預應力小箱梁同步、均勻地張拉。西安璐江預應力智能張拉系統如圖1所示。

1.3工作原理

由圖1可知，該預應力智能張拉系統由工具箱、千斤頂、控制主機和遙控裝置構成，通過手持遙控裝置進行操作，可使兩臺控制主機協同張拉作業。控制主機由預先設置的程序來發出相應指令，控制各臺設備的具體機械動作進而實現整個張拉過程。

整個張拉過程包括張拉力大小控制、鋼絞線長度控制、施工數據存儲和處理以及工程參量的曲線顯示等。手持式遙控裝置由嵌入式PC機、無線通訊模塊和數據存儲單元等構成，能夠實現與主機之間的智能通訊和人機交互。通過傳感測量技術采集各臺千斤頂的壓力和鋼絞線長度等數據，將數據傳輸到主機進行分析，可對變頻電機的工作參數進行實時調節，實現了油泵電機轉速的高精準智能調控功能，使得張拉力和加載頻率得以實時精確控制。

2智能壓漿技術

在橋梁工程的施工中，預應力鋼絞線通常以水泥漿液和周邊混凝土結合的方式來達到可靠的錨固效果，可提升橋梁結構整體的抗裂能力和載荷能力。如果預應力管道壓漿的密實度不足，會導致內部孔隙過大，給結構耐久性帶來不利影響，進而影響橋梁的使用壽命。為此，管道壓漿的施工質量在近些年逐漸被業內所關注。如何更好地控制壓漿質量、提高管道壓漿密實性的判別精度已成為當下需要著重解決的問題。通過大量的試驗和實踐，我國在智能壓漿控制領域已走在世界的前列，通過控制主機所顯示的進、出漿口的壓力差可判別管道的密實程度和壓力差是否恒定，還可顯示和判斷壓漿的飽滿程度，對于提高管道壓漿的質量和橋梁結構的穩定性具有重要意義。

2.1智能壓漿設備

智能壓漿設備通過壓力沖孔，排出管道內部雜質，使管道內部壓漿變得密實。以柳州泰姆公司生產的IGS-500型智能真空循環壓漿系統為例，該系統主要包括監控計算機、螺桿壓漿泵、儲漿桶、真空泵、無線通信設備、自動循環放漿閥以及電子稱重儀等幾部分。IGS-500型智能真空循環壓漿系統如圖2所示。

監控計算機屬于壓漿系統的智能控制部分，其對整個壓漿系統進、出口漿液的流速和下料量等進行有效控制，并將數據上傳到監控計算機磁盤，供業主、監理和施工方查看。系統集成有智能清洗模塊，可一鍵操作完成全部清洗工序。無線WIFI通信模塊可組建臨時的內部局域網，便于工程數據的傳輸和分析。自動循環放漿閥提高了壓漿的質量和效率，在真正意義上實現了無人值守壓漿模式。精度高達0.5%的電子稱重儀，使得壓漿原料的選擇更為精確。

2.2智能壓漿施工過程

水泥漿料需按0.26～0.28的水膠比分批攪拌，單次拌合水泥漿量應<1m，計算好用水量和壓漿料用量，使用稱重儀進行準確稱量，在攪拌機中加入90%左右的拌合水，啟動攪拌機，將全部壓漿料逐漸加入并攪拌均勻，當加入全部壓漿料之后，快速攪拌2min，隨后再慢速攪拌1min，加入剩余的10%的拌合水，繼續攪拌1min，至此，水泥漿拌合完成。這種通過兩次加水制備水泥漿的方法，可使水泥顆粒形成薄膜，減少顆粒間的包裹水，提高水泥漿液的流動性。當水泥漿液拌好之后，開啟主機智能壓漿模式，此過程僅需準備好充足的水泥漿液便能自動實現孔道壓漿。完成一個孔道的壓漿之后移到另一個孔道，直到全部箱梁孔道都完成壓漿為止。

2.3智能壓漿特點

（1）壓漿壓力、流量精準可控

智能壓漿過程可控制水膠比為0.26～0.28之間，壓漿壓力控制在0.5～1.1MPa之間，可精確判斷出漿口的關閉時間，恒壓時間可自動控制在3～5min左右，壓力大小在0.5～0.7MPa之間，能夠很好規避因人為因素導致的隨意性和測量誤差，保證管道壓漿的密實度。

（2）壓漿參數實時監測、調整

智能壓漿系統部署有精密傳感器單元，用來對壓漿參數進行實時監測，傳感器單元將數據參數反饋給控制主機，控制主機經過預設程序判斷后進行調整，及時對管道壓力進行補充，使出漿口壓力值符合施工規范標準要求。另外，壓漿全過程的閉環反饋控制機制，還能夠自動調節壓漿的流量和密度，在壓力恒定時持續補充孔道內部的漿液，當進、出漿口的壓力差維持恒定之后，自動判斷管道的充盈程度。

3智能養護技術

由于水化作用，使得澆筑后的混凝土需要在一定的溫濕度條件下才可硬化，如果養護不到位，混凝土中的水分會蒸發過快，導致脫水現象，使內部結構的粘結力減弱，或引起大范圍的收縮形變，對于混凝土結構、強度均產生一定影響。因此，混凝土在澆筑后初期的養護十分必要。為切實提高混凝土的初期養護質量，以預制箱梁的養護為例，使用智能養護控制系統，可有效防止梁體表面出現裂紋以及混凝土強度不足等問題。智能養護控制系統如圖3所示。

由圖3可知，該混凝土智能養護系統主要包括溫濕度傳感器、控制中心以及水熱化分析等幾部分。其中溫濕度傳感器用來將采集到的混凝土數據上傳到控制中心，對水熱化分析加以控制，并將水熱化分析結果反饋到控制中心，為下一階段智能養護系統的控制提供依據。

4結語

本文針對橋梁工程中的主要施工環節，對智能張拉技術、智能壓漿技術和智能養護技術分別進行了詳細闡述，分析了各部分智能控制系統、施工技術的主要構架，以期對相關工程施工提供技術支持。值得注意的是，橋梁工程中的智能施工技術還包括多個分支，如智能檢測技術等，本文僅對上述三個部分進行了探討，對橋梁工程領域中的其他智能施工技術的深入研究還待在今后的工作中進一步加強。