信息化技術(shù)在預制梁板預應(yīng)力施工中的應(yīng)用

郭 雷 劉 峰 于文寶

（中建-大成建筑有限責任公司，北京 100048）

1 工程概況

京秦高速公路與承秦高速、長深高速等連接成網(wǎng)，緊密連接京、津、冀、遼的運輸聯(lián)系，路線全長165.54 km。起點至遷安西互通段以及承秦高速至京哈高速段，設(shè)計速度為100 km/h，遷安西互通至承秦高速段設(shè)計速度為120 km/h，路基寬度為33.5 m。京哈高速至終點段采用雙向四車道高速公路標準建設(shè)，設(shè)計速度為80 km/h，路基寬度為26 m。項目工期為36個月。

京秦高速遵秦段A2標建設(shè)地點為河北省唐山市，新建線路起點樁號為K9+662，終點樁號為K17+118，全線主干道總長7.456 km，其中橋梁總長為1 233 m，設(shè)1個預制廠，2條生產(chǎn)線，共預制梁板443片，其中40 m預制T梁320片，30 m預制箱梁123片。梁場采用4臺GDZL-3-4型預應(yīng)力管道自動張拉機，2臺GDYJ-8-KB型預應(yīng)力管道自動壓漿臺車。

2 信息化

2.1 云平臺

結(jié)合項目特點，研發(fā)“智慧遵秦協(xié)同管理云平臺”，打造一平臺五中心多系統(tǒng)智能互聯(lián)，為高速公路數(shù)字化建設(shè)、精細化管控、智能化分析、科學化決策提供全過程、全方位的技術(shù)服務(wù)。

智慧遵秦協(xié)同管理云平臺主要包括5大中心模塊，分別為BIM中心、應(yīng)用中心、數(shù)據(jù)中心、視頻中心、預警中心，可以完成質(zhì)量管理、安全管理、試驗檢測、監(jiān)理管理、產(chǎn)業(yè)工人、進度管理、技術(shù)管理、施工管理等13個主體模塊功能建設(shè)。平臺主要功能包括BIM+GIS及北斗技術(shù)綜合應(yīng)用、混凝土（砂漿）生產(chǎn)過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)、預應(yīng)力管道張拉壓漿質(zhì)量管理系統(tǒng)、重點部位遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)、試驗檢測數(shù)據(jù)加視頻采集系統(tǒng)、隧道人員定位系統(tǒng)、超前地質(zhì)預報及監(jiān)控量測信息采集系統(tǒng)、工程資料無紙化填報系統(tǒng)、監(jiān)管人員定位考勤系統(tǒng)等。

2.2 智能張拉系統(tǒng)

項目引進先進的帶力傳感器智能張拉工藝，張拉設(shè)備采用千斤頂端安裝力傳感器，直接測量張拉力，消除千斤頂摩阻、油管虛壓等外界因素影響，受力明確、測力更直接，比油壓測力精度高，保證張拉力控制在±1%的范圍內(nèi)。智能張拉系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示力傳感器和油壓傳感器的測量值，解決了單獨使用油壓傳感器力時，準確性無法驗證的問題，確保張拉力示值真實可靠，不受人為因素干擾。智能張拉系統(tǒng)采用實時上傳功能將張拉數(shù)據(jù)上傳至云平臺，可以通過智慧遵秦App、設(shè)備App等查詢實時張拉數(shù)據(jù)。

智能張拉系統(tǒng)工作示意圖如圖1所示。

圖1 智能張拉系統(tǒng)工作示意圖

2.3 智能壓漿系統(tǒng)

管道智能壓漿系統(tǒng)采用高精密度數(shù)字稱重傳感器，有效保證水膠比，壓漿量計量精度高，制漿工藝采用葉輪水平旋轉(zhuǎn)和離心泵上下循環(huán)的高速復合攪拌方式，漿液攪拌充分、均勻、高效，采用專業(yè)防濺攪拌葉片，避免漿液外濺。

系統(tǒng)采用自動除塵技術(shù)，對上料和高速攪拌過程中形成的灰塵進行收集，有效降低壓漿施工對環(huán)境造成的污染。系統(tǒng)能夠自動調(diào)整壓力大小，保證全管路按照規(guī)范要求的大小和時間持壓。在質(zhì)量管理方面，系統(tǒng)可以自動記錄壓漿全過程，進行質(zhì)量追溯，有效提高管理水平。

3 預應(yīng)力施工

3.1 張拉設(shè)備功能特點

（1）智能控制，一鍵張拉。

操作更簡便，一鍵操作可以實現(xiàn)初張拉、二倍初張、終張拉、錨固、退缸整個過程。避免操作人員失誤造成張拉順序或持荷時間的誤差，影響整體張拉效果。進行自動控制，保證中間持荷時間、終張持荷時間符合規(guī)范要求。

（2）同步張拉，均勻加載。

采用變頻技術(shù)和自適應(yīng)PID技術(shù)，實現(xiàn)同步對稱張拉，加載速率均速可控，伸長速度控制在2 mm/min以內(nèi)。

（3）力傳感器與液位傳感器同步控制。

力傳感器與液位傳感器同步控制，實時校核測量值之間的比值，避免單一數(shù)值誤差。位移量測的精度控制在0.1%以內(nèi)，分辨率控制在0.1 mm以內(nèi)。

（4）精確、勻速施加預應(yīng)力。

將兩張拉端的預應(yīng)力偏差控制在±2%以內(nèi)，整體張拉力誤差范圍控制在±1%以內(nèi)；張拉力量測控制在0.5%以內(nèi)，分辨率控制在0.1 kN以內(nèi)。主從機通信距離較大，能夠滿足500 m范圍內(nèi)的施工。

（5）斷電恢復功能。

斷電后再次通電，原有的位移、壓力數(shù)據(jù)及設(shè)備原有的張拉狀態(tài)不丟失，可以繼續(xù)張拉，避免數(shù)據(jù)丟失，放張再進行二次張拉。

（6）指紋認證功能。

項目技術(shù)人員輸入指紋后張拉，避免發(fā)生隨意張拉。

（7）故障診斷功能。

設(shè)備出現(xiàn)傳感器斷路、主從機通信錯誤等系統(tǒng)故障時，設(shè)備自動停止張拉并報警，及時采取措施，防止出現(xiàn)張拉不同步或數(shù)據(jù)誤差等現(xiàn)象。

（8）無彈簧超高壓泵。

26例患者均行顯微鏡（萊卡F40M525）下雙側(cè)精索內(nèi)靜脈結(jié)扎術(shù)。患者椎管內(nèi)麻醉后仰臥位于手術(shù)臺，取外環(huán)處切口，游離精索，精索下放橡皮條牽拉，切開精索內(nèi)筋膜，在顯微鏡（放大3～10倍）下可清晰分辨精索內(nèi)睪丸動脈（1～2條），淋巴管，精索內(nèi)神經(jīng)及輸精管動脈，睪丸動脈及較大的淋巴管給予保護，盡量剝凈并切斷結(jié)扎所有曲張靜脈。術(shù)后24小時切口沙袋壓迫，抬高托起陰囊2周，3天后下床活動，術(shù)后3個月隨訪行精液常規(guī)檢查，陰囊彩超檢查睪丸有無萎縮及并發(fā)鞘膜積液。

采用油壓復位充油，避免傳統(tǒng)泵頭由彈簧失效無法復位的故障；低溫時吸油性好，高溫高壓時泵油量穩(wěn)定，工作可靠性好；設(shè)備具備溫度控制功能，通過加熱棒、風冷器、溫度傳感器及液壓傳感器實現(xiàn)油溫控制，避免環(huán)境溫度對張拉設(shè)備精度及運行的影響。

（9）動態(tài)伸長值校核。

具備動態(tài)伸長值校核功能，滑絲、斷絲、張拉力與伸長值的校核不符時報警。

3.2 壓漿設(shè)備的功能特點

（1）自動配料，復合式攪拌。

采用高精度承重傳感器，自動上料、自動計量，LED屏實時顯示水、壓漿料（或水泥、輔料）的理論重量與實際重量，誤差分析一目了然，設(shè)備的稱重精度不大于1%。采用葉輪水平旋轉(zhuǎn)與離心泵上下循環(huán)的高速復合攪拌方式，使?jié){液攪拌得更充分、均勻，攪拌效率更高效[1]。

（2）壓漿、計量、保壓自動化。

采用更高效的螺桿泵壓漿，出漿連續(xù)性好，使用高耐磨性的膠套，延長螺桿的使用壽命，采用變頻技術(shù)使注漿壓力穩(wěn)定。計量采用數(shù)字稱重傳感器及配套使用的近端遠端廢漿秤，實時監(jiān)測孔道進漿口和出漿口漿液質(zhì)量，自動測算孔道內(nèi)實際漿液質(zhì)量，確保壓漿量滿足設(shè)計及規(guī)范要求，設(shè)備壓漿精度及壓漿量測精度均不大于1%。保壓采用變頻技術(shù)和自適應(yīng)的PID技術(shù)控制螺桿泵，實現(xiàn)精確壓漿及微量補漿。

（3）手動、自動模式切換。

（4）除塵環(huán)保功能。

采用全自動的布袋除塵技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單、方便環(huán)保，能夠收集上料及攪拌過程中的揚塵。

（5）斷電恢復。

斷電自動保存壓漿數(shù)據(jù)，恢復供電后續(xù)壓漿工作。

（6）指紋認證、故障診斷功能。

壓漿設(shè)備支持指紋認證及故障診斷功能，在設(shè)備出現(xiàn)傳感器斷線、電機過載等故障時，自動停止壓漿并報警。

（7）支持遠程監(jiān)控。

壓漿數(shù)據(jù)通過GPRS實時上傳至云端及云平臺，通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)對施工現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，避免壓漿不飽滿、質(zhì)量差影響梁板的性能。

3.3 張拉、壓漿遠程監(jiān)控系統(tǒng)

張拉、壓漿數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)終端實時上傳云端及業(yè)主方的智慧遵秦云平臺，自動生成張拉、壓漿報表和張拉、壓漿曲線，業(yè)主、監(jiān)理、檢測及項目部管理人員均可通過電腦及手機隨時查看張拉、壓漿數(shù)據(jù)及張拉、壓漿曲線，提高施工管理效率，實現(xiàn)質(zhì)量管理信息化。張拉、壓漿過程中出現(xiàn)預警時，可以通過查看實時或歷史張拉、壓漿記錄，分析張拉、壓漿數(shù)據(jù)，查找問題原因。

（1）張拉監(jiān)控系統(tǒng)。

實時窗口可以顯示在線的張拉設(shè)備、千斤頂工作狀態(tài)，以曲線形式顯示張拉各千斤頂?shù)膹埨臀灰啤埨瓿珊笞詣由蓮埨瓐蟊恚闪⒓床榭磸埨麟A段張拉力和位移、理論伸長值、實際伸長值、伸長量誤差、工具夾片回縮量、千斤頂自由段回縮量、錨固回縮量等相關(guān)數(shù)據(jù)。

（2）壓漿監(jiān)控系統(tǒng)。

實時窗口可以顯示在線的壓漿設(shè)備、配料狀態(tài)和壓漿狀態(tài)，以曲線的形式顯示壓漿壓力和流量。壓漿完成后，系統(tǒng)自動生成壓漿報表，可查看壓漿的起止時間、水膠比、保壓壓力、保壓時間、注漿體積、注漿環(huán)境溫度以及注漿溫度等數(shù)據(jù)。

（3）監(jiān)控預警管理。

預警分為張拉預警和壓漿預警，在施工過程中對張拉、壓漿超限的情況進行自動報警，相關(guān)管理人員可以查看預警信息，了解施工情況，查看處理措施、完成情況，強化施工過程的管理。預警分為一般預警、較大預警及重大預警。

4 結(jié)語

京秦項目預應(yīng)力施工中采用了先進的智能化設(shè)備，在整個項目施工中積極采取新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備，提升項目的質(zhì)量及管理水平。無紙化質(zhì)檢資料、BIM技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)、北斗定位系統(tǒng)、混凝土生產(chǎn)全過程監(jiān)控系統(tǒng)、物料信息化管理系統(tǒng)、橋梁、高邊坡監(jiān)控系統(tǒng)、全預制裝配式特大橋、新型流水線T梁預制施工工藝、隧道安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、長大隧道智能化全機械施工、海綿服務(wù)區(qū)等的應(yīng)用體現(xiàn)了遵秦項目對工程質(zhì)量，技術(shù)創(chuàng)新等方面的重視，也體現(xiàn)了信息化在未來施工中將占有更重要的位置，持續(xù)推進信息化在工程中的應(yīng)用尤為重要。