信息化技术在预制梁板预应力施工中的应用

郭 雷 刘 峰 于文宝

（中建-大成建筑有限责任公司，北京 100048）

1 工程概况

京秦高速公路与承秦高速、长深高速等连接成网，紧密连接京、津、冀、辽的运输联系，路线全长165.54 km。起点至迁安西互通段以及承秦高速至京哈高速段，设计速度为100 km/h，迁安西互通至承秦高速段设计速度为120 km/h，路基宽度为33.5 m。京哈高速至终点段采用双向四车道高速公路标准建设，设计速度为80 km/h，路基宽度为26 m。项目工期为36个月。

京秦高速遵秦段A2标建设地点为河北省唐山市，新建线路起点桩号为K9+662，终点桩号为K17+118，全线主干道总长7.456 km，其中桥梁总长为1 233 m，设1个预制厂，2条生产线，共预制梁板443片，其中40 m预制T梁320片，30 m预制箱梁123片。梁场采用4台GDZL-3-4型预应力管道自动张拉机，2台GDYJ-8-KB型预应力管道自动压浆台车。

2 信息化

2.1 云平台

结合项目特点，研发“智慧遵秦协同管理云平台”，打造一平台五中心多系统智能互联，为高速公路数字化建设、精细化管控、智能化分析、科学化决策提供全过程、全方位的技术服务。

智慧遵秦协同管理云平台主要包括5大中心模块，分别为BIM中心、应用中心、数据中心、视频中心、预警中心，可以完成质量管理、安全管理、试验检测、监理管理、产业工人、进度管理、技术管理、施工管理等13个主体模块功能建设。平台主要功能包括BIM+GIS及北斗技术综合应用、混凝土（砂浆）生产过程质量监控系统、预应力管道张拉压浆质量管理系统、重点部位远程视频监控系统、试验检测数据加视频采集系统、隧道人员定位系统、超前地质预报及监控量测信息采集系统、工程资料无纸化填报系统、监管人员定位考勤系统等。

2.2 智能张拉系统

项目引进先进的带力传感器智能张拉工艺，张拉设备采用千斤顶端安装力传感器，直接测量张拉力，消除千斤顶摩阻、油管虚压等外界因素影响，受力明确、测力更直接，比油压测力精度高，保证张拉力控制在±1%的范围内。智能张拉系统能够实时显示力传感器和油压传感器的测量值，解决了单独使用油压传感器力时，准确性无法验证的问题，确保张拉力示值真实可靠，不受人为因素干扰。智能张拉系统采用实时上传功能将张拉数据上传至云平台，可以通过智慧遵秦App、设备App等查询实时张拉数据。

智能张拉系统工作示意图如图1所示。

图1 智能张拉系统工作示意图

2.3 智能压浆系统

管道智能压浆系统采用高精密度数字称重传感器，有效保证水胶比，压浆量计量精度高，制浆工艺采用叶轮水平旋转和离心泵上下循环的高速复合搅拌方式，浆液搅拌充分、均匀、高效，采用专业防溅搅拌叶片，避免浆液外溅。

系统采用自动除尘技术，对上料和高速搅拌过程中形成的灰尘进行收集，有效降低压浆施工对环境造成的污染。系统能够自动调整压力大小，保证全管路按照规范要求的大小和时间持压。在质量管理方面，系统可以自动记录压浆全过程，进行质量追溯，有效提高管理水平。

3 预应力施工

3.1 张拉设备功能特点

（1）智能控制，一键张拉。

操作更简便，一键操作可以实现初张拉、二倍初张、终张拉、锚固、退缸整个过程。避免操作人员失误造成张拉顺序或持荷时间的误差，影响整体张拉效果。进行自动控制，保证中间持荷时间、终张持荷时间符合规范要求。

（2）同步张拉，均匀加载。

采用变频技术和自适应PID技术，实现同步对称张拉，加载速率均速可控，伸长速度控制在2 mm/min以内。

（3）力传感器与液位传感器同步控制。

力传感器与液位传感器同步控制，实时校核测量值之间的比值，避免单一数值误差。位移量测的精度控制在0.1%以内，分辨率控制在0.1 mm以内。

（4）精确、匀速施加预应力。

将两张拉端的预应力偏差控制在±2%以内，整体张拉力误差范围控制在±1%以内；张拉力量测控制在0.5%以内，分辨率控制在0.1 kN以内。主从机通信距离较大，能够满足500 m范围内的施工。

（5）断电恢复功能。

断电后再次通电，原有的位移、压力数据及设备原有的张拉状态不丢失，可以继续张拉，避免数据丢失，放张再进行二次张拉。

（6）指纹认证功能。

项目技术人员输入指纹后张拉，避免发生随意张拉。

（7）故障诊断功能。

设备出现传感器断路、主从机通信错误等系统故障时，设备自动停止张拉并报警，及时采取措施，防止出现张拉不同步或数据误差等现象。

（8）无弹簧超高压泵。

26例患者均行显微镜（莱卡F40M525）下双侧精索内静脉结扎术。患者椎管内麻醉后仰卧位于手术台，取外环处切口，游离精索，精索下放橡皮条牵拉，切开精索内筋膜，在显微镜（放大3～10倍）下可清晰分辨精索内睾丸动脉（1～2条），淋巴管，精索内神经及输精管动脉，睾丸动脉及较大的淋巴管给予保护，尽量剥净并切断结扎所有曲张静脉。术后24小时切口沙袋压迫，抬高托起阴囊2周，3天后下床活动，术后3个月随访行精液常规检查，阴囊彩超检查睾丸有无萎缩及并发鞘膜积液。

采用油压复位充油，避免传统泵头由弹簧失效无法复位的故障；低温时吸油性好，高温高压时泵油量稳定，工作可靠性好；设备具备温度控制功能，通过加热棒、风冷器、温度传感器及液压传感器实现油温控制，避免环境温度对张拉设备精度及运行的影响。

（9）动态伸长值校核。

具备动态伸长值校核功能，滑丝、断丝、张拉力与伸长值的校核不符时报警。

3.2 压浆设备的功能特点

（1）自动配料，复合式搅拌。

采用高精度承重传感器，自动上料、自动计量，LED屏实时显示水、压浆料（或水泥、辅料）的理论重量与实际重量，误差分析一目了然，设备的称重精度不大于1%。采用叶轮水平旋转与离心泵上下循环的高速复合搅拌方式，使浆液搅拌得更充分、均匀，搅拌效率更高效[1]。

（2）压浆、计量、保压自动化。

采用更高效的螺杆泵压浆，出浆连续性好，使用高耐磨性的胶套，延长螺杆的使用寿命，采用变频技术使注浆压力稳定。计量采用数字称重传感器及配套使用的近端远端废浆秤，实时监测孔道进浆口和出浆口浆液质量，自动测算孔道内实际浆液质量，确保压浆量满足设计及规范要求，设备压浆精度及压浆量测精度均不大于1%。保压采用变频技术和自适应的PID技术控制螺杆泵，实现精确压浆及微量补浆。

（3）手动、自动模式切换。

（4）除尘环保功能。

采用全自动的布袋除尘技术，结构简单、方便环保，能够收集上料及搅拌过程中的扬尘。

（5）断电恢复。

断电自动保存压浆数据，恢复供电后续压浆工作。

（6）指纹认证、故障诊断功能。

压浆设备支持指纹认证及故障诊断功能，在设备出现传感器断线、电机过载等故障时，自动停止压浆并报警。

（7）支持远程监控。

压浆数据通过GPRS实时上传至云端及云平台，通过远程监控系统对施工现场的数据进行实时监控，避免压浆不饱满、质量差影响梁板的性能。

3.3 张拉、压浆远程监控系统

张拉、压浆数据通过无线数据终端实时上传云端及业主方的智慧遵秦云平台，自动生成张拉、压浆报表和张拉、压浆曲线，业主、监理、检测及项目部管理人员均可通过电脑及手机随时查看张拉、压浆数据及张拉、压浆曲线，提高施工管理效率，实现质量管理信息化。张拉、压浆过程中出现预警时，可以通过查看实时或历史张拉、压浆记录，分析张拉、压浆数据，查找问题原因。

（1）张拉监控系统。

实时窗口可以显示在线的张拉设备、千斤顶工作状态，以曲线形式显示张拉各千斤顶的张拉力和位移。张拉完成后自动生成张拉报表，可立即查看张拉各阶段张拉力和位移、理论伸长值、实际伸长值、伸长量误差、工具夹片回缩量、千斤顶自由段回缩量、锚固回缩量等相关数据。

（2）压浆监控系统。

实时窗口可以显示在线的压浆设备、配料状态和压浆状态，以曲线的形式显示压浆压力和流量。压浆完成后，系统自动生成压浆报表，可查看压浆的起止时间、水胶比、保压压力、保压时间、注浆体积、注浆环境温度以及注浆温度等数据。

（3）监控预警管理。

预警分为张拉预警和压浆预警，在施工过程中对张拉、压浆超限的情况进行自动报警，相关管理人员可以查看预警信息，了解施工情况，查看处理措施、完成情况，强化施工过程的管理。预警分为一般预警、较大预警及重大预警。

4 结语

京秦项目预应力施工中采用了先进的智能化设备，在整个项目施工中积极采取新技术、新工艺、新材料、新设备，提升项目的质量及管理水平。无纸化质检资料、BIM技术应用系统、北斗定位系统、混凝土生产全过程监控系统、物料信息化管理系统、桥梁、高边坡监控系统、全预制装配式特大桥、新型流水线T梁预制施工工艺、隧道安全生产监控系统、长大隧道智能化全机械施工、海绵服务区等的应用体现了遵秦项目对工程质量，技术创新等方面的重视，也体现了信息化在未来施工中将占有更重要的位置，持续推进信息化在工程中的应用尤为重要。