清花高速TJ2标智慧梁场案例

　　1.总体介绍

　　清花高速TJ2标智慧绿色梁场位于广东省清远市清新区山塘镇西沙村S528省道旁，距离项目标头约2公里。该梁场与项目钢筋智造配送中心、混凝土配送中心及工地试验室集中布置，形成了集材料供应、构件生产、质量检测于一体的现代化综合预制基地。梁场总占地面积56000平方米，承担着清花高速TJ2合同段4024片预制箱梁的生产任务，梁体长度涵盖20米至40米多种规格，其中30米标准箱梁占比最大。

　　该梁场是广东省内大规模应用智能流水线技术的典型示范工程，整体划分为智慧线预制区、普通预制区及存梁区三大功能区。其中，智慧线预制区共设置5条智能流水生产线，由1号车间(30米宽)和2号车间(23米宽)组成，分别配置3条和2条智慧生产线。1号车间主要生产中梁，2号车间主要生产边梁，通过分工明确的产线配置实现了不同梁型的高效协同生产。智慧线预制区生产预制梁数量达2436片，占梁场总产量的绝大部分，充分体现了智能化生产的主力作用。

　　智慧线采用移动底模环形生产线施工工艺，单条智慧线长达300米，按照工序流程划分为钢筋半成品加工区(50米)、钢筋胎架区(36米)、台车前横移区(35米)、混凝土浇筑区(40米)、蒸养降温区(67米)、张拉压浆区(38米)及台车后横移区(35米)。每个功能区域相对固定，移动台座按流水节拍在各区域间循环移动，形成了“固定分区、固定工序、流水作业”的工厂化生产模式。单条智慧线配备4个移动台座、1套液压模板及智能控制系统，养护区设置2个养护室及1套智能蒸养控制系统，确保生产节拍紧密衔接。

　　梁场建设遵循“机械化换人、自动化减人、智能化无人”的理念，深度融合BIM(建筑信息模型)、物联网、AI视觉识别、数字孪生等先进技术，搭建了数字化指挥中心作为梁场运营的“智慧大脑”。通过将钢筋加工、液压模板、移动台座、智能蒸养、智能张拉压浆等工序控制系统集成于统一平台，实现了生产调度、质量追溯、安全监管的全流程数字化管理。该梁场的建成投用，为高速公路大规模预制梁工业化建造提供了可复制、可推广的智慧绿色解决方案。

　　二、主要做法

　　(一)智能流水线工艺布局

　　清花高速TJ2标智慧梁场的核心创新在于采用“移动底模环形生产线”工艺，彻底改变了传统梁场“台座固定、人工作业、露天生产”的离散模式。在该工艺中，移动台座作为梁体生产的载体，承载底模在环形轨道上按既定节拍依次通过钢筋绑扎、混凝土浇筑、蒸汽养护、张拉压浆等各工序区域。每个区域配备专业化设备和标准化作业人员，形成“人动机不动”的流水作业模式。

　　具体工艺流程为：钢筋加工场完成半成品钢筋加工后，在胎架区完成底腹板钢筋绑扎及波纹管安装，整体吊装至移动台座;台座移动至浇筑区，液压模板自动合模，完成内模及顶板钢筋安装后进行混凝土浇筑;浇筑完成后台座移动至蒸养区进行高温蒸汽养护;养护达到设计强度后，台座移动至张拉压浆区进行预应力施工;最后采用龙门吊将成品梁提吊至存梁区，空置台座经横移回程线返回制梁区，进入下一生产循环。整个流程中，移动台座通过横移摆渡车实现环形换轨，完成制梁区至蒸养区、张拉区再回程的闭环流转，实现了各工序的无缝衔接。

　　
图：清花高速TJ2标智慧梁场航拍图

　　2.主要做法

　　⑴智能流水线工艺布局

　　清花高速TJ2标智慧梁场的核心创新在于采用“移动底模环形生产线”工艺，彻底改变了传统梁场“台座固定、人工作业、露天生产”的离散模式。在该工艺中，移动台座作为梁体生产的载体，承载底模在环形轨道上按既定节拍依次通过钢筋绑扎、混凝土浇筑、蒸汽养护、张拉压浆等各工序区域。每个区域配备专业化设备和标准化作业人员，形成“人动机不动”的流水作业模式。

　　具体工艺流程为：钢筋加工场完成半成品钢筋加工后，在胎架区完成底腹板钢筋绑扎及波纹管安装，整体吊装至移动台座;台座移动至浇筑区，液压模板自动合模，完成内模及顶板钢筋安装后进行混凝土浇筑;浇筑完成后台座移动至蒸养区进行高温蒸汽养护;养护达到设计强度后，台座移动至张拉压浆区进行预应力施工;最后采用龙门吊将成品梁提吊至存梁区，空置台座经横移回程线返回制梁区，进入下一生产循环。整个流程中，移动台座通过横移摆渡车实现环形换轨，完成制梁区至蒸养区、张拉区再回程的闭环流转，实现了各工序的无缝衔接。

　　⑵关键智能装备集成应用

　　①智能液压模板系统

　　智慧梁场共配置5套智能液压模板(3套中梁模板、2套边梁模板)，每套模板由外模、内模、底模、端模四部分组成。外模为固定式液压模板，通过液压系统控制模板在滑轨上滑动实现自动开模和合.模。模板智能控制系统由1个主控站、5个分控站、5套电磁阀执行系统、5套位移检测系统及遥控触摸屏组成，作业人员可切换控制不同编号的模板系统。系统具备脱模行程控制、左右侧模板速度同步控制功能，实时感知模板脱合状态，自动协调位移，解决了传统液压模板脱模不同步、模板“卡死”等问题，有效减少了模板变形，避免了梁体损伤。与传统人工拆装式模板相比，效率提升2倍以上，单套模板拆装时间由3-4小时缩短至1小时。

　　②移动台座及智能行走控制系统

　　智慧梁场共配置20个移动台座，底模安装在移动台座上，行走系统采用变频控制技术，实现柔性启动、停止和精准定位。移动台座由预制梁底模模板和移动小车组成，配备台座信息采集系统用于定位追踪。行走控制系统可调节底模走行速度，极大程度降低了对梁体的扰动，减少了人工操作产生的位移误差，提高了工作效率及安全系数。横移摆渡车预埋传感器，通过控制系统实现自动化换轨，摆渡车设四组钢轮确保平稳驶过钢轨十字交叉处缝隙，并配备液压顶升系统完成移动台座的顶升、横移和落位。

　　③智能附着式振捣系统

　　每条生产线配置附着式高频自动振捣器60个，每左右侧2个为一组，共30组。该系统主要由PLC控制器、固定触摸屏、可移动触摸屏、变频器、低压电器元件组成。作业人员可通过PLC程序对梁片振捣部位、振捣时间、间隔时间、振动次数等进行智能调控，具有振动频率、强度可调，振动时序和先后顺序可调以及振动过程记忆等功能。系统自动记录振动数据及时间，为工艺改善和振捣质量提升提供依据，确保了混凝土浇筑均匀密实，保证了梁体外观质量。

　　④环绕式智能蒸汽养护系统

　　为充分发挥环形生产线生产效能，梁场对工艺占用时间最长的养生环节进行了重大革新，采用环绕式智能蒸汽养护系统替代传统喷淋养护。该系统由智能控制器、蒸汽发生器、电动水阀、温度传感器、湿度传感器组成，蒸养室采用试验恒温养护室标准建设，外包隔热保温层。蒸汽发生器通过燃烧生物质颗粒提供热能转化成水蒸气，实现绿色低碳供热。系统根据设定的温度和湿度曲线自动计算，实时调节蒸汽通入量或喷水量，并可与远端监控系统通讯传输养护室状态。

　　养护控制分为四个阶段：一是静置等强阶段(约4小时)，待混凝土强度达20MPa后移动至蒸养棚;二是升温阶段，升温速度控制在10℃/h以内，温度升至55-60℃;三是恒温阶段(约15小时)，保持≥95%相对湿度，恒温55-60℃;四是降温阶段，降温速度不大于5℃/h，直至梁体芯部与表层温差不超过15℃。通过该技术，混凝土抗压强度在18小时内可达标准养护28天水平，养护周期从传统7天以上压缩至24小时。

　　⑤智能张拉压浆系统

　　预制梁张拉压浆采用智能张拉压浆设备，通过设备联网实现远程数据可视化。预应力智能张拉系统利用计算机控制技术，实现了张拉全过程自动化，具有张拉力到位、同步精确、自动控制张拉应力、延伸量、加载速率、停顿点、持荷时间等特点。智能压浆系统实现浆液配合比精准控制、循环压浆确保管道饱满度100%。同时，钢绞线穿束采用整束穿束台车，由电控系统、液压系统、剪叉升降系统、机头穿束系统组成，有效防止了单根穿束时的钢绞线缠绕和断丝损伤问题。

　　⑥钢筋智能加工及部品化施工

　　钢筋加工区采用数控钢筋弯箍机、数控钢筋弯曲中心、钢筋切断机及调直机，实现钢筋程序化、标准化加工。梁场设置底腹板钢筋绑扎胎架4套、顶板钢筋绑扎胎架3套，底腹板钢筋及预应力波纹管在胎架内安装、焊接成钢筋骨架并整体吊装。钢筋骨架吊装采用特制吊具，结构稳定，具有足够强度和刚度，拆装简单便于多次转场使用。钢筋胎架竖向钢筋定位采用小型独立直线轴承滑块及实心镀锌滑杆定位装置，该装置便捷、不易生锈、使用限度高，比普通定位装置更精确。

　　⑶数字化管理平台建设

　　①数字化指挥中心

　　梁场搭建了以BIM模型为核心的数字化指挥中心，将梁场厂区管理、生产管理、台座管理、动态监测等信息进行数据整合与分析，直观展示梁场施工情况。系统可根据架梁计划、产能及存梁能力，通过智能算法对制梁计划进行可行性分析，自动生成制梁总体计划，并结合现场形象进度灵活制定周详细计划，指导现场施工。

　　②AI工序识别与进度管理

　　创新性应用AI机器视觉识别技术，通过现场摄像头拍摄梁体生产各阶段画面并进行深度学习训练，使系统可根据摄像头画面自动判断梁体当前所处工序，无需人员参与即可自动完成工序填报。系统可自动还原整个生产过程，配合工序提醒功能，实现梁场生产进度自动跟踪、进度自动分析、工期自动预警的智能化管控。

　　③

　　通过与现场智能张拉、压浆、蒸养设备建立数据对接，实现施工参数实时传输至平台并与对应梁体关联映射。系统可精确获取每片预制梁的张拉应力值、伸长量、压浆配比、压浆时长、蒸养温湿度变化趋势等关键数据，形成“一梁一档”的完整质量追溯链，确保生产过程质量可控。

　　④数字孪生与电子形象进度

　　将BIM设计模型与GIS地理信息叠加，形成“虚拟工地”，实现实际进度与计划进度的偏差分析。以单位工程桥梁为维度，电子形象进度图根据现场进度自动染色，不同颜色代表不同状态(未生产、生产中、已架设等)，各跨情况一目了然。在模型中点击任一梁体，可查看其基本参数属性及完整生产过程记录，实现质量追溯查询。

　　3.取得成效

　　⑴生产效率显著提升

　　清花高速TJ2标智慧梁场通过智能流水线工艺，实现了预制梁生产的工厂化、标准化作业。单条智慧生产线日均产梁2.5片，5条生产线合计日产达12-15片，较传统梁场(同等占地面积下日产8-10片)产能提升40%以上。单片30米箱梁生产周期由传统工艺的6.3天压缩至2天，其中钢筋安装0.5小时、混凝土浇筑2小时、蒸汽养护24小时、张拉压浆约8小时，工序衔接紧密，设备利用率显著提高。通过AI工序识别和智能排产系统，设备闲置率降低40%，产能利用率提升至90%以上。

　　⑵人力资源大幅节省

　　智能装备的规模化应用有效实现了“机械化换人、自动化减人”。与传统梁场相比，智慧梁场各工种人数显著减少：钢筋工由30人减至18人，模板工由42人减至16人，混凝土工由6人减至2人，养护工由8人减至1人，张拉压浆工由7人减至4人，合计人数由93人减至41人，人员精简幅度达55.9%。以人工单价350元/天计算，3000片梁生产周期内节约用工成本约1050万元。同时，智能设备的应用降低了工人劳动强度，改善了作业环境，减少了高空作业、重物搬运等高风险环节，职业健康安全保障水平显著提升。

　　⑶工程质量稳定可控

　　智能装备的精准控制能力有效保障了预制梁质量。钢筋加工精度控制在±3mm以内，钢筋骨架安装尺寸偏差显著降低;混凝土智能振捣系统实现均匀密实，梁体外观质量良好，气泡、蜂窝麻面等缺陷大幅减少;智能蒸养系统精准控制温湿度曲线，梁体裂缝发生率由传统工艺的3%-5%降至0.5%以下，混凝土强度合格率达99.6%;智能张拉系统张拉误差控制在±1%以内，智能压浆系统确保孔道压浆密实度100%。通过“一件一码”质量追溯体系，每片梁的设计参数、原材料信息、生产过程数据、检测结果等均实现数字化存档，质量责任可追溯、可查询。

　　⑷绿色低碳效益显著

　　智慧梁场在节能降耗方面成效突出。智能蒸养系统采用生物质颗粒燃料替代传统燃煤或燃油，减少碳排放约30%;养护能耗较传统喷淋工艺降低25%;混凝土浇筑采用鱼雷罐+布料机系统，混凝土损耗率由传统工艺的8%降至2%，减少材料浪费;废水循环利用系统实现养护废水、雨水100%回收净化再利用，形成厂区污水零排放闭环;拌合站全封闭设计并配备脉冲布袋除尘器及智能喷淋降尘系统，粉尘排放浓度远低于国家标准限值。

　　⑸综合经济效益突出

　　以清花高速TJ2标4024片预制梁总规模测算，智慧梁场建设总投入约2632万元，较传统梁场1819万元增加813万元。但由于用工成本节约1046万元、工期缩短带来的临时用地及管理成本节约、设备可周转复用等因素，综合成本较传统梁场降低约8%-12%。按30米箱梁折算，单片梁综合生产成本降低约2800元。当预制梁总片数超过1780片时，智慧梁场的综合经济性即优于传统梁场，规模越大优势越显著。此外，智慧梁场的标准化建设范式可在后续项目中快速复制，设备周转次数达5次以上，进一步摊薄单项目投入成本。

　　⑹示范推广价值显著

　　清花高速TJ2标智慧梁场形成了“移动台座+智能蒸养+数字孪生”成套技术体系，编制了《智慧绿色梁场建设技术实施指南》，为行业提供了可复制、可推广的标准化建设范式。梁场建设运营经验已在集团内部多个项目推广应用，相关技术成果获得多项专利及工法，并入选广东省高速公路智慧梁场建设典型案例。该梁场的成功实践表明，智慧梁场是预制梁生产从传统建造向工业化、智能化转型的有效路径，对推动桥梁工程高质量发展具有重要示范意义。