浅谈公路预制梁厂信息化技术应用

浅谈公路预制梁厂信息化技术应用

陈庆生 ,周,硕 ,左仁杰

苏州交通工程集团有限公司，江苏苏州 215000

【摘要】在公路建设中，为全面践行绿色建设理念，贯彻集约、节约、可循环、可持续要求，建立全过程、全方位的环保管理体系，建设绿色交通工程，大力推行装配化施工。采用装配化施工能够有效保障施工工期质量，提高工作效率和水平，降低施工成本。因此，预制箱梁被大量使用在公路桥梁建设中，为确保预制箱梁优质耐久，实现科技创新和先进技术的有机结合，以技术进步推动建设工业化、专业化、标准化、信息化和精细化的品质工程。强化预制箱梁生产全过程的管理，通过信息化技术对预制全过程进行标准化、精细化、科学化的管理，提升预制梁生产信息化管理水平，因此信息化技术的应用成为了重中之重。

【关键词】预制梁厂；信息化技术；BIM技术

605省道吴江同里至黎里段改扩建工程起于吴江区与吴中区界，接605省道吴中区段，工程处于长三角生态绿色一体化发展示范区，致力打造绿色交通示范项目。全面践行绿色建设理念，贯彻集约、节约、可循环、可持续要求，建立全过程、全方位的环保管理体系，建设绿色交通工程。

本工程全线长度17.694公里，其中主线高架长17.155 公里，上部结构除上跨现有航道及道路区段采用现浇箱梁，其余部分均采用工厂化预制、装配化施工，装配化指数达到95%以上。预制箱梁的施工质量是本项目质量控制的重点。项目针对预制箱梁构件尺寸、外观质量、保护层合格率、预应力施工等方面，开展预制箱梁质量提升行动，通过使用清水混凝土、构件自动化生产控制系统等新材料、新工艺达到内实外美的管控目标，积极响应落实苏州市公路水运工程结构耐久水平提升质量监督管理三年行动计划（2021～2023年）实施方案。

S605-SG04标承担着全线1687片预制箱梁的预制任务，预制梁厂信息化技术的应用成为本标施工质量安全提升的重点工作。

项目预制梁厂临建设施应用BIM技术,实现预制梁厂BIM正向设计；施工阶段应用预应力智能张拉压浆系统、视频监控系统、智能喷淋养护系统、全自动数控下料机、钢筋数控弯曲机、二维码技术、梁体钢筋绑扎胎架、构件智能检测设备、构件自动化生产控制系统等智能化设备工艺，紧密围绕预制梁生产相关人员、设备、材料、质量等关键要素，构建智慧梁厂管控系统，实现项目各级责任管理人员对预制梁施工的过程、工程质量、安全信息的共享和协同管理, 进一步实现预制梁施工可视化、智能化管理，提高梁厂产量效率。

1、BIM技术在梁厂建设和生产中的应用

1.1、预制梁厂的建设

在选址阶段，遵循“珍惜土地、合理利用”的原则，利用航拍技术对全线进行了航拍，对施工临时用地进行合理规划、科学设计，尽量少占土地，保护耕地，保护植被；节约资源，取水、排水方便，利于环境保护。最终选定了本标段桩号3/4段落主线西侧非农田范围作为预制梁厂建设场地，位于项目部西南侧，距离项目部驻地1.0km。总体面积约为78亩，满足标准化及施工的要求。总之，梁厂厂址的选择综合考虑了经济、技术、社会等各方面的因素。

图1 航拍平面图

如何进行预制梁厂的规划，成为选址后的重要工作，本项目积极利用BIM正向设计，使用Revit进行建模，实现数据可视化。利用Revit平台分别创建了结构、给排水和电气等专业的BIM模型，后根据标准把各个专业的模型进行链接，获得完整的预制梁厂模型。

总平面布置按照平面布置生产紧凑、工艺合理、占地面积小，便于生产的集中控制和管理原则合理布局。

图2 预制梁厂BIM模型建立

1.2、施工方案比选

通过BIM技术指导编制专项施工方案，直观地对复杂工序进行分析，将复杂部位简单化、透明化，提前模拟方案编制后的现场施工状态，对现场可能存在的危险源、安全隐患、消防隐患等提前排查，对方案的施工工序进行合理排布，有利于施工方案的专项性、合理性。

1.3、可视化交底

传统的施工交底是在每个分部分项工程在施工前，由专业技术人员向参与施工的人员进行的技术性交待，其目的是使施工人员对工程特点、技术质量要求、施工方法与措施安全等方面有一个较详细的了解。但传统的技术交底不够直观，难以精确表达复杂的构件搭接关系，交底人与接受交底人对内容的理解存在一定偏离。

本项目从梁厂建设阶段就积极使用BIM技术可视化交底，基于BIM模型技术交底有效提高了交底内容的直观性和精确度，极大提高了工作效率，施工班组也能很快理解设计施工方案，保证了施工目标的顺利实现。BIM技术交底的步骤主要有：1、根据施工方案建立梁厂BIM三维模型，并在模型中标注相关的技术参数；2、制作建设过程视频动画；3、在多媒体会议室，将视频动画及BIM模型分别进行播放和展示；4、详细讲解技术参数对施工人员进行技术交底。

1.4、标准化施工图集

利用BIM技术构建出每道施工工序的三维图形，并形成标准化施工图集，使施工图纸更具有直观性，易于施工人员的理解，有利于现场施工质量的控制。

图3 预制台座BIM施工图

1.5、预制梁生产与安装模拟

利用BIM技术模拟预制箱梁的生产过程，预制梁生产、存放的过程都是动态模型，当选定一个台座进行生产时，这个台座就会出现一片梁，制梁过程中梁的颜色会根据制作进度发生改变，反应出制梁及架梁的进度，当一片梁制作完毕时，需要将梁移到存梁区，这时候存梁台座上的梁就会消失，而制梁台座上就会出现制好的梁，当这片梁出厂被运走之后，存梁区的这片梁就会消失，完全还原了实际梁厂的情况，实现了数字化，虚拟化梁厂生产管理。

预制箱梁生产完成后，利用BIM技术模拟预制箱梁的运输与安装，选择最佳的运输工具及运输路线，在安装过程中，根据箱梁的实际尺寸、纵横坡度与现场墩台帽的实际情况进行模拟搭接，最终实现箱梁的安装高程、轴线、纵横坡度满足图纸设计的要求。

2、智慧管理系统

随着智慧工地创建、数字化应用的加深，伴随而生信息化管控系统越来越多，实现项目管理智能、智慧的同时，过多的系统应用与安装给管理人员带来一定的压力与困扰。本工程打造了横向上业务涵盖广泛，纵向上管理层级分明的集成化国省干线改造工程智慧工地管理平台；智慧工地管理平台基于图形化算法，通过应用BIM技术系统、智慧工地系统、平安守护系统、项目管理系统、环境监测及预警系统、视频监控系统、软基监测系统、智慧监测设备、智慧两场系统等十余项系统平台，实现质量数据可溯源、质量要素可查看，同时针对后期养护运营提出合理化建议，实现一体化、智慧化管理。建立结合国省干线改造工程特点的可视化管理系统，实现对工程建设要素的实时监控，真正做到事前预警，事中常态检测，事后规范管理，实现更高效、更安全、更精益的工地施工管理。

智慧梁厂系统，实现标准化、精细化、科学化和可视化的预制场生产工作管理；实现了人员、原材料、设备、安全、环保等方面的标准化管控，使预制梁生产各阶段及操作全程可视、无死角、零延误，过程可追溯，监测智能预警。具备人员管理、物料管理、设备管理、质量管理、安全管理、生态环保、系统集成平台及监控中心等功能。

图4 智慧工地、智慧梁厂平台

3、智能化施工装备

3.1、智能张拉管控

系统能实时显示各梁板的梁型、各束钢绞线的张拉方式、张拉时间、张拉力设计值、钢绞线理论伸长值、实际张拉力、实测伸长值、实测伸长值与理论伸长值的偏差、实测回缩值。并能实时绘制“F-S”、“F-T”、“S-T”曲线图。张拉数据按照张拉时间的先后顺序排列，并具有按时间查询的功能。

3.2、智能压浆管控

系统实时显示压浆过程数据，包括出浆压力、压浆输送速度、压浆量、压浆时间等数据，可实时在线监管每台压浆设备的状态、压浆过程，并可实时同步查看压浆数据曲线等。

3.3、智能养护

喷淋养生智能控制系统，通过现场远程传输回来的实时工作信息，包括台座号码、梁号、喷淋设定参数、喷漆开启时间、喷淋关闭时间等，对数据进行记录分析，并通过监控中心进行展示，对每片梁的喷淋周期和喷淋设定进行计算，对于未达到养生时间要求的进行报警，各级管理人员接收到报警信息后采取相关措施，进行预警信息的闭合处理，保证预制梁的养生周期和养生效果。

3.4、构件自动化生产控制

通过对布料机运输系统和模板数控机进行控制程序系统开发，对模板数控机械进行生产量、振捣信息数据采集；对布料管进行室内定位；实时采集主要包括生产量的获取反馈、布料量、振捣信息。在后续批量生产中对生产量、布料位置与数量、振捣时间频率与振幅进行信息获取，以实现生产工序的智能管理，成品标准化。

3.5、构件身份信息管理

基于二维码扫描识别技术，实现预制构件全生命周期信息化管理。通过在每片预制梁片上安装二维码身份证片，可以实现对构件的进行采集、存储、交互、查询等功能。对梁厂预制梁生产台座匹配专属二维码，现场技术人员施工时通过手机APP扫描台座二维码更新台座生产状态（钢筋绑扎、模板安装、混凝土浇筑、养护、空闲）实现后台状态的实时更新，从而方便项目其他管理人员了解预制梁实际生产情况。

3.6、智慧用电

智能电表采用现代微电子技术、计算机技术、电测量技术及高精度计量芯片，数据通信技术以及先进的SMT制造工艺研制而成，是完全按照国家电网公司要求定制的新型智能电能表。具有测量精度高、性能稳定可靠、长寿命、体积小、重量轻、功耗低、操作简便、易于实现管理功能的扩展、一表多用等特点。电表可以分散安装，实现跨区域统一管理；也可以集中安装分别读取不同供电区域数据。智能电表读取的数据直接上传至信息化平台，由平台统计相关数据汇总成报表供人员查看。

3.7、智能钢筋保护层厚度检测仪

钢筋保护层控制是预制箱梁质量控制的重点，本项目拟参评省级“品质工程”，对保护层合格率要求达到95%以上。如何快速精确地检测保护层厚度成为本项目研究的一个方向。本项目引进了智能钢筋保护层厚度检测仪，通过在设备主电路板上安装定位模块、蓝牙传输模块进行改造，检测时能够通过主机的蓝牙传输模块与安装试验检测APP的移动端连接，实时上传钢筋的位置、保护层厚度及钢筋直径等数据。该方法基于物联网技术开发了智能钢筋保护层厚度仪及试验检测APP，通过试验数据的自动采集、计算和判断，自动生成原始记录和报告，大幅度降低人为干预的影响，监督检测行为的规范性，保证检测数据的真实性，充分体现了检测工作的科学性、公正性、时效性。

4、结语

在后续的施工生产中，本项目将立足于信息化技术的应用，大力提升预制箱梁整体施工质量，并坚持做到从生产中创新，从创新中发展，认真贯彻落实“优质耐久、安全舒适、经济环保、社会认可”的品质工程理念，通过逐步改进、逐步提高助力605项目建设取得更加长足的进步。在施工过程中不断总结经验，推动整个行业施工技术水平的不断提高。