鐵路綠色梁場建設及自動化設備信息化管理配套技術研究

梁新華，林國輝

（中鐵二局集團新運工程有限公司，成都610031）

1 引言

鄭濟鐵路原陽制梁場是全國首個40m 簡支箱梁預制場，是鐵路總公司重大科研創新成果的首次工程化應用。相對于傳統的制梁場模式，原陽制梁場建設時提出“建綠色梁場，集成自動化生產設備，促信息化管理手段”的梁場建設總體思路，從場地規劃、綠色梁場建設到自動化設備的配套選型，信息化管理等方面進行了系統研究。

2 標準化梁場綠色施工建設體系

以BIM 為輔助，“四節一環保”為引導，從優化梁場布局、減少場地占用及硬化；優化給排水系統方案，加大施工用水回收利用；優化施工方案利用綠色能源，避免揚塵污染等線路出發，更大限度地節約資源和減少環境污染，促進鐵路橋梁預制綠色施工技術發展。

2.1 “四節一環保”梁場建設

在梁場建設過程中，必須考慮基礎設施滿足綠色施工的要求。主要體現在以下方面：

1）節水與水資源利用：項目部生活區廁所、浴室、洗漱間采用節水器具，方便高效，提高水資源利用率；生活區飲用水采用節水型水處理系統；生產區梁體養護采用智能化噴淋系統，不僅可以全方位養護梁體，還可以根據室外溫度調整養護周期和噴淋時長，減少人力，提高質量和效率；辦公區、生活區分路供水，施工區用水車供水。

2）節地與土地資源保護：優化施工總平面圖布置，減少土地資源的占用；施工現場攪拌站、倉庫、加工房、材料堆場等布置應因地制宜、經濟合理；縮短了運輸距離；施工現場道路按照永久道路和臨時道路相結合的原則布置。施工現場內形成環形通路，減少道路占用土地；移挖作填，挖填平衡，減少取棄土場征用，實現節地；鐵路梁場完工后，改建成公路梁場，并且采用雙層存梁，節約占地。

3）節材與材料資源利用：施工優選綠色、環保材料；合理配筋，使鋼筋利用最大化；采用盤螺和定尺鋼筋，減少對焊和余料浪費；采用成品束鋼絞線，沒有余料；健全機械保養、限額發（領）料制度，控制總體消耗；加強材料保護，避免損壞；采用拼裝式工裝，可以重復倒用；混凝土采用粉煤灰、礦粉、減水劑等外加劑等，減少水泥用量，同時降低水化熱。

2.2 拼裝式工裝在梁場的應用

拼裝式構造在現在應用得越來越廣泛，梁場由于其特殊性，周轉材料一直都是管理難點，為了降低成本，增加倒用次數，原陽梁場大量采用了拼裝式工裝。拼裝式鋼臺座可以方便梁場的改造，減少混凝土的破除；拼裝式預扎架可以實現32m箱梁和40m 箱梁的共用；拼裝式模型可減少焊接量，方便以后的拆裝，避免切割模板。

3 自動化設備的應用

3.1 數控鋼筋加工設備

數控鋼筋加工設備是一種非常智能化的操控系統，優化了施工工藝，提高了機械自動化水平。在加工工藝程序中，對鋼筋的工藝制定，如定尺、切斷、彎箍精度，也極大提高了制作的精度，解決了人工加工的難題，提高了工作效率，是精準制作的好幫手，緩解了勞動強度。

3.2 自動張拉設備

自動張拉系統的主要功能包括：（1）便捷的操作功能。可進行參數預設，一鍵啟動張拉，自動完成整個張拉全過程；自動平衡同步張拉；自動控制持荷時間；力值、位移值顯示及存儲，自動計算張拉結果并打印完整的張拉記錄表。（2）強大的輔助控制功能。具有斷電恢復功能；系統具備自動溫控系統，以保證液壓系統工作效能；千斤頂回頂保護功能，防止回油壓力過高造成爆頂。（3）全面的安全防護功能。實時監測并及時進行故障診斷；工作異常或張拉數據超差時自動停止張拉并進行報警；實時計算當前鋼絞線伸長值，并與當前的理論伸長值進行比對；張拉力復核，防止因傳感器異常導致張拉質量事故；（4）遠程數據傳輸功能：張拉數據無線傳輸至梁場服務器，可遠程傳輸至鐵路工程管理平臺，管理部門可查閱張拉結果及張拉過程[1]。

3.3 自動壓漿設備

預應力管道壓漿是后張法預應力混凝土橋梁工程預應力施工的主要環節和關鍵工序，壓漿質量直接影響橋梁的承載能力和耐久性。高質量的管道壓漿可以提高預應力筋的防腐防銹能力，加強預應力鋼筋或鋼絞線與混凝土的粘接性，保證預應力度，減少預應力損失。

4 信息化管理技術的創新

鄭濟鐵路梁場通過研制設計新型自動化工裝和設備，優化了試驗檢測及管控手段，實現了施工全過程視頻監控、試驗數據自動稱量和自動上傳，促進信息化技術的更新與升級。

5 鐵路梁場信息化管理平臺開發與應用

鄭濟梁場與鐵科院聯合開發并試運行鐵路梁場綜合管理平臺V2.0，通過先進的管理理念固化為信息化管理手段，使物資、試驗、鋼筋加工、混凝土生產、預應力加載、壓漿、養護、靜載試驗、運架流程環環相扣。

5.1 進度管理信息化

進度管理模塊由生產臺賬、BIM 模型、計劃管理、制架存關系、施工日志、預制梁檢測等組成，可以全面展示梁場箱梁生產狀態、生產工序、出庫等信息，并可進行預制梁信息追溯、原材料追溯、工序技術檔案追溯等[2]。

5.2 質量管理信息化

質量管理模塊包括物資管理、試驗管理、拌和站、工序管理、出庫管理、自動靜載、統計分析、審批管理等，對原材料進場質量管控到預制梁成品的出庫進行全過程控制，實現各種檢測數據的流通共享，達到全員、全過程質量管理的目的，使預制梁的施工質量得到可靠保證，并且可實現靜載數據自動上傳和拌和站稱量超標報警等。

5.3 運架作業管理信息化

運架作業管理模塊主要由工程管理、設備管理、在線監控、設備維保、人員管理、統計分析等組成，通過對運架大型設備的遠程監控，確保在運架梁過程中的設備安全得到保證。

6 結語

鄭濟鐵路綠色梁場建設及自動化設備信息化管理配套技術研究保證了鄭濟高鐵40m 鐵路箱梁首次的工程化應用，標志著我國大跨度鐵路箱梁得到了突破和提升；有效促進了梁場建設、設備配置、內業資料管理和現場施工安全質量工作的提升；對鐵路梁場的建設有著推廣和借鑒的作用。