河南省首个PPP项目预制箱梁快速化生产案例总结——以郑州市东三环（107辅道）预制箱梁施工及管理为例

河南省首个PPP项目预制箱梁快速化生产案例总结——以郑州市东三环（107辅道）预制箱梁施工及管理为例

王亮张海强万彬来颖妮

（中国水利水电第十一工程局河南郑州450000）

摘要：随着科技水平的提高，工程建设领域的施工水平也取得了显著的提升；加之装配式、机械化、智能化、信息化等技术手段的普及，工程项目施工、管理的途径也越来越广泛，越来越便捷。笔者结合实际工程案例，就市政工程中装配式预制箱梁的快速化生产进行细致的分析与有效的总结，以期对今后的类似工作有所裨益。

关键词：预制箱梁；快速化；精细化；智能信息化

1工程概况

郑州市东三环（107辅道）快速化工程，位于郑州市中心城区东部，北起北四环，南至南四环，全长约20km，本次实施长度14.68km，项目总投资约80亿元。沿线穿越郑州东站，与连霍高速、陇海路等多条道路相交，是河南省首个以PPP模式落地实施的特大型重点工程，是郑州市“井字+环线”快速路系统的重要组成部分，对拓展城市空间、改善交通出行环境具有十分重要的意义。全线采用“高架+隧道”的形式穿越东部城区，施工长度约14.68km，其中高架桥11.9km、隧道2.78km。项目施工标段共计划分八个标段，其中第一、二、三、四、五、六标段为高架桥梁段；第七、八标段为下穿隧道段。

为确保东三环（107辅道）快速化工程预制箱梁预制任务的顺利完成，该工程共计预制箱梁3915片，由自建的四个标准化预制梁场集中预制完成，本文以107辅道工程第三预制梁场为例进行相关分析、探讨。

第三预制梁场位于郑州市龙湖南路与107辅道交叉口西南侧800m位置，占地面积约152亩约10.338万㎡，梁场东西均宽97m，南北均长680m，周边交通便利、道路畅通。

第三预制梁场的主要施工任务为：预制完成该工程第五、六标段的890片箱梁预制任务，占总预制数量3915片梁的23%。标准预制箱梁梁长28.48m，梁高1.6m，中梁宽度为2.4m，边梁宽度2.75m,跨中底、腹板厚20cm，支点底、腹板厚度30cm，顶板厚度18cm，小箱梁底板水平，顶板横坡2%，通过腹板高度调节。

为将郑州市东三环（107辅道）快速化工程PPP项目打造成为国家级优质工程，创建河南省市政工程金杯奖，第三预制梁场建设就以现代化、数控化、智能化、数字信息化的高标准进行梁场建设和梁体预制管控的。

2预制箱梁快速化生产关键技术

为满足工程整体目标，预制梁场结合箱梁特性及施工工序要点，同时不断优化施工方案，引用“四新技术”，促使各施工工序的施工达到简单、快捷、经济实效等目的，节省施工作业有效时间。主要关键技术为：

（1）装配式钢台座，可根据后期预制梁长及时调整台座长度，有效降低台座改造时间。

（2）引用钢筋数控、智能加工设备，结合钢筋定尺、限额领料及移动加工车间，实现钢筋精细化管理，精准配送。

（3）箱梁钢筋骨架通过钢筋绑扎胎架及专用吊具完成，实现钢筋整体绑扎、吊装入仓，提高了钢筋绑扎质量和效率。

（4）全自动电加热蒸汽养护技术，缩短了梁体等强时间，实现无污染、零排放的环保目标。

（5）数控、智能设备进行张拉、压浆施工，减少了人为原因产生的误差，确保了张拉、压浆质量，使得预制箱梁的关键工序质量得到有效保障。

（6）信息化手段进行全过程管控，借助二维码、生产管理软件、可视化等信息化工具，对关键工序进行有效管控，有效提高了制梁质量。

（7）场内采取大、小龙门吊相套布置，使众多工序平行、同步施工，提高了大、小龙门吊作业效率，加快了制梁、移梁、运梁速度。

（8）为提高存梁效率、降低龙门吊吊梁行走安全风险，场内存梁采用龙门吊与运梁台相结合的方式进行场内梁体交叉存放。

3预制箱梁快速化生产具体施工措施

3.1制梁钢台座选用

本工程预制箱梁形式多变、类型繁多、长短不一，经成本分析、效率对比，梁场制梁台座采用装配式制梁钢台座代替传统的混凝土台座，可提前由专业厂家进行加工定制，提高施工效率，节约施工时间；装配式钢台座可自由组拼，适应不同梁长使用，有效降低制梁台座的改造时间，同时其施工简单、拼装快捷，使用完成后可拆除进行周转使用，避免了混凝土台座后期的破除及建筑垃圾产生。

3.2钢筋制安

3.2.1钢筋加工工艺流程

钢筋制作工艺流程如图1所示。

3.2.2钢筋下料及制作

采用新型智能钢筋加工设备进行钢筋下料、加工，保证钢筋加工质量可控、效率提高，且可减少人员投入。

（1）盘圆/盘螺钢筋下料及加工

采用智能、数控钢筋弯箍机进行盘螺/盘圆钢筋加工，该设备集调直、弯曲、截断于一体，可通过一键启动完成钢筋加工施工。

（2）条形钢筋下料及加工

采用智能、数控钢筋剪切线及弯曲中心进行钢筋加工，均为电脑操作，一键启动完成所有操作施工，简单快捷、加工质量高、便于钢筋绑扎成型。

（3）钢筋配送

加工完成的半成品钢筋按单片梁所需数量存放至专用钢筋托架上，发料时直接采用叉车端运至绑扎台座位置进行绑扎，减少人员二次倒运同时，减少了人员投入，增加了运输效率。

（5）钢筋绑扎

钢筋绑扎通过绑扎台座上的定型钢筋绑扎胎架上完成，且整体吊装入仓，在提高钢筋绑扎及波纹管定位质量、功效同时，可使制梁台座上其他工序同步进行施工，互不干扰。

3.3混凝土浇筑

混凝土入仓采用10T龙门吊吊1.5m3料斗进行布料，浇筑底板混凝土时为防止混凝土撒到翼缘板表面，采用料斗辅助下料，料头下端开口为18cm，上端开口30cm，为了减少浇筑过程中人员走动对钢筋的扰动，采取在顶板钢筋上铺设竹胶板的方式，作为操作平台。

3.4梁体土养护

为缩短梁体养护时间，及早完成张拉、压浆施工，提高台座周转率，混凝土养护采用全自动电加热蒸汽养护机进行梁体混凝土养护，该设备采用电能加热，具有耗水少、低耗能、零排放、产生蒸汽量大、移动方便、操作简单等优点，能精准控制梁体蒸养温度及湿度。经箱梁蒸养试验验证，梁体在蒸养48h、水养48h后（即浇筑完成4d），梁体强度可达到设计放张强度要求，比常规养护强度提前2--3d，由传统养护的7d时间缩短至4--5d，有效提高制梁台座周转率，加快了施工进度。

3.5梁体张拉、压浆

为确保张拉、压浆施工保质保量快速完成，引用智能张拉、制梁浆设备，该两种设备均具备智能自动化操作特性，在设备控制主机内输入相关设计参数、施工参数后，均可通过一键启动完成张拉、制浆工作，操作简单、数据精准、质量可控，且人员投入较传统设备减少2—3人，功效提高20%以上。

3.6场内存梁

为快速完成制梁台座上梁体移梁、存梁施工，采用龙门吊起梁、存梁与运梁台车运梁相结合的方式进行梁体移梁存梁，此方法安全可靠，在避免龙门吊吊梁的行走安全风险的同时还提高了移梁、存梁效率。

3.7信息化管控

施工全过程中，以快捷化追溯，高效化、实时化控制生产管理为切入点，提高生产管理效率为核心，积极引入了二维码、项目生产管理软件、可视化视频监控。

3.7.1二维码梁体信息管理

使用二维码管理梁体基础信息，使繁杂的梁体信息管理工作变的更加快捷、直观。通过二维码进行梁体信息管理可直观反映出梁体各工序的施工信息、梁体的使用部位及施工主要责任人等信息，实现了梁体施工责任制的可追溯性。

3.7.2信息化生产管理软件运用

项目生产管理，通过扫码枪扫描预埋芯片实现工序验收，并将验收信息实时传递至后台，实现每道工序的实时监控。

同时，项目系统设有预警系统，第一时间反映材料存储情况、公文执行等情况，台座监控界面，能够实时反馈现场台座工况状态。

3.7.3信息可视化技术应用

可视化技术引用于现场施工管理，为梁场管理提供了全方位的现场实景掌握，通过在梁场建立多方位的高清可网络调控的摄像头，项目管理人员通过统一管理界面能在电脑或者手机上实时查看现场工作实况，着力促进现场管理。如图17所示。

4预制梁实施效果技术经验总结

在前期准备阶段，始终坚持“追求卓越、勇于创新、高起点进场、高强度推进、高标准建设”的原则进行梁场建设，打造出了“智能化、信息化、标准化、数字化”梁场。

（1）梁场特在场区进口位置设置智能化门禁系统，在施工人员安全帽内植入人员信息芯片，通过自动识别系统，记录下进、出场人员信息，做到了系统化的人员管理，简化了进、出场人员登记手续，禁止了非施工人员擅自进入施工场地的目的。

（2）通过建立钢筋数控中心，引进钢筋数控剪切线、数控立式双头钢筋弯曲中心，钢筋数控剪切线与数控立式双头钢筋弯曲中心配套使用，日均产能可完成8片梁的生产任务，钢筋加工量约100t，使人员由传统设备的66人减少到55人。

（3）采用预制箱梁钢筋绑扎胎架，确保了水平钢筋绑扎间距满足设计间距要求，同样的方法在侧面焊接上波纹管的定位套管，保证了波纹管的安放、绑扎到位。

（4）选用可重复利用、尺寸可调整的钢台座，使其一次周转后成本即可回收在梁体养护方面，梁场从节能减排方面考虑，引进绿色环保自动蒸养机进行梁体养护，它采用电能加热，具有耗水少、低耗能、零排放、产生蒸汽量大、移动方便、操作简单等特点，能精准控制梁体蒸养温度及湿度，使梁体养护时间缩短2d以上。

（5）使用智能张拉设备，避免、减少传统张拉设备因人工操作产生的误差、精准控制张拉伸长量及张拉持荷时间，使预制小箱梁张拉质量满足规范要求、提高工作效率、节约人工成本；引进智能压浆设备，通过智能制浆功能提高孔道压浆浆液质量，从浆液源头做到质量可控，使压浆所用的浆液始终处于规范设计要求的流动度范围内，减少粉尘性职业健康危害，使制浆对工人的健康危害减到最小。压浆结束后压浆数据存入U盘，实现电子记录。由原来5人缩减为3人，时间由原来的90分钟缩短为45分钟。

（6）通过引入新设备，新材料及大众创新，使各工况得到有效衔接，实现了预制梁快速化生产，保证了施工质量，加快施工进度，降低了施工成本，对于类似地质情况可推广使用。

结论与建议

为达到预制梁生产快速化、标准化，施工中从各道工序着手，不断优化施工工艺，整合各个环节，积极引入四新技术、进行工艺创新，技术改造，管理突破。

（1）预制梁快速化生产技术的研究及应用充分利用了现阶段先进的数控化、智能化和信息化设备，对预制梁施工工艺、质量细节进行全过程管控，将繁杂的管理程序简单化，将工艺细节控制精细化，将信息获取方式便捷化，将绿色施工技术推广化，有效提高了工艺质量和劳动效率，节约了施工成本。

（2）预制梁快速化生产技术的研究及应用解决了装配式预制构件施工过程中精细化、标准化的要求，既提高了施工效率，又节约了施工成本，具有很好的社会和环境效益。适用于预制构件的集中化、精细化施工，能广泛应用于市政、高速、铁路等领域。

参考文献：

[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）.

[2]《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）.