一、任务来源

该成果来源于项目自选课题《高原地区预制梁板施工关键技术研究》。

二、应用领域及技术原理

（一）应用领域

高原地区预制梁板施工关键技术研究所属土木工程桥梁施工领域；项目制梁区采用封闭式钢构大棚，减少高原地区太阳直射、风雨天气等不利环境因素，提高施工效率；首次在高速公路预制梁场采用移动式存梁台座，提高了不同梁长梁板存放机动性；自行研发矮T梁梁底预埋钢板调节装置，提高钢板预埋精度；采用内模防上浮锚栓，替代常规压杠，提能增效，研发箱梁底腹板焊接装置与运输小车，提高施工效率，保障波纹管线性及钢筋保护层合格率；箱梁顶板钢筋模块机器人焊接，钢筋整体性强，吊装过程变形量极小；采用自动喷淋+蒸汽养护模式，在保障梁体养护质量的同时，减少能源消耗。

（二）技术原理

临建方面：

1.制梁区钢构大棚封闭：将制梁台座全部置于棚内，所有施工均在棚内进行，钢构大棚顶部间隔放置透光板，保证光线及部分热量，有效改善高原地区昼夜温差大、蒸发量大、风雨天气普遍等不利施工条件，循环利用，节材节能降耗。相对露天施工方式，在保障质量的同时每年可增加工期62天。

2.移动式存梁台座：针对项目预制梁板数量多，规格型号不一的情况，特设计并生产出了可移动式存梁台座，设置预留吊装插销，可利用龙门吊进行吊装，根据一定时期内所生产梁型调整，提高了梁板存放机动性，减少了存梁区征地面积，降低了复垦难度。

3.矮T梁一体式胎架：考虑到矮T梁结构尺寸较小，钢筋密集，为便于钢筋安装，特设计一体式绑扎胎架，根据图纸间距、保护层等设置模具，使钢筋安装全部在胎架上进行，减少台座占用，避免现场混乱，提高施工效率。

施工工序方面：

1.箱梁底腹板焊接装置：针对腹板高低边易搞混现象，单独设计底腹板连接卡槽，直接在钢筋场将底腹板钢筋进行焊接，形成骨架，减少现场绑扎工序，直接进行安装，在确保高低边准确的同时，增强骨架整体性，保证了钢筋保护层合格率，同时，融入波纹管定位卡具，提高波纹管准确性，使用自制运输小车，一片梁对应一车钢筋，提高了施工效率。

2.箱梁腹板水平筋拉紧装置：考虑到在箱梁水平筋绑扎的水平筋本身太长，自然下垂，线型不好控制，导致间距不一，绑扎完的骨架整体性较差，吊装过程中容易发生变形，特设计量拉紧装置。于绑扎胎架两头设置螺杆，一边固定，一边采用电动扳手紧固对拉，达到调直的效果。

3.箱梁顶板钢筋模块机器人焊接：针对顶板钢筋多而杂，绑扎质量难以控制的情况，项目引进顶板机器人焊接工装，制作专用固定工装，设置焊接程序，将集中复杂的钢筋形成焊接模块，由焊接代替绑扎。提高安装质量与施工效率。

4.内模防上浮锚栓：考虑到常规压杠操作繁琐，且容易对梁顶预埋钢筋线性造成影响，项目在制梁台座施工时，提前预埋锚栓，通过梁底通气孔对拉内模防止上浮，施工效果良好，一方面节约了压杠安装、拆除时间，一方面保证了现场文明施工。

5.矮T梁梁底预埋钢板调节装置：将矮T梁台座设计成定宽尺寸，将模板设计成渐变尺寸，在预埋钢板位置对应模板处焊接四个小顶丝，通过顶丝调节梁底预埋钢板坡度，操作方便，可确保预埋钢板位置准确。

6.“蒸汽+喷淋”智能养生：首先，蒸汽管道采用可拖动式胶皮花管，混凝土浇筑完成后到拆模后第1天，采用蒸汽养生，提高早期强度；其余6天可根据当日气温随机选择养护方式，气温在10℃及以上时采用智能喷淋养生，在气温低10℃时仍采用蒸汽养生。

通过该综合养护措施，在保障预制梁强度的同时可极大地减少能源消耗。

7.红外线警戒张拉防护架：在常规张拉平台的基础上，增加了电动升降装置，能够快捷调整千斤顶位置，同时增加红外线警戒装置，如果在张拉过程中有人员在千斤顶端头一定距离经过时，会发出报警，提醒现场人员注意安全，禁止通行。

项目管理方面：

1.BIM技术运用：采用基于BIM技术的梁场管理系统，使用BIM技术复核工程量、优化钢筋碰撞，指导施工，研发手机通APP实现预制梁质量“三检”管控，加强现场各项指标管控。通过BIM平台将拌和站物料管理系统，农民工实名制管理系统、现场监控系统关联起来，直观反馈项目信息，指导项目决策。

2.物料管理系统：采用物资实物综合管理系统，一方面对称重系统进行管控，保证进场材料规范化、可视化、可追溯，减少人为漏洞，一方面核算混凝土原材料数据，多维度分析节超情况，降本增效。

三、成果的创造性、先进性

1、梁场标准化建设及适应环境的创新方面。

（1）采用封闭式预制大棚，有效改善工期短、紫外线强、蒸发量大等影响施工的环境因素。

（2）微创新一体式钢筋绑扎胎架，减少征地面积，提高钢筋绑效率和准确度，降低了施工成本。在整个钢筋骨架完成后，可利用吊具整体一次性吊装至摸板内。将大部分的工作留在胎具上进行，提高了制梁台座周转率。

（3）创新研发移动式存梁台座，可存放不同长度的梁板，有效提高存梁台座的利用率，并减少征地面积，降低工程成本。

2、施工工艺工法创新，提质增效方面。

（1）T梁底预埋钢板调节装置，将预埋钢板的调节装置安装在侧模板上，端头部分设计成活动台座，可根据梁长对台座进行调整，使用简易方便、综合费用底、投入少效率高。   

（2）顶板钢筋模块化机器人焊接，采用钢筋绑扎胎架，模块化组装，“顶板+齿板钢筋”模块，“护栏钢筋”模块，“底腹板钢筋”模块，“波纹管定位”模块，利用机器人快速完成钢筋半成品焊接，提高效率，减少材料浪费。

（3）底腹板钢筋一体式焊接胎具，将对应的底板箍筋与腹板箍筋放置在胎架上，采用二保焊焊接使两侧腹板箍筋与底板箍筋形成一个整体。在焊接及半成品存放时按照高边在右，低边在左的规则焊接和存放，避免安装过程中高低边混淆。在存放小车上悬挂标识牌，注明钢筋数量，方便安装工人辨识。

（4）内模防上浮锚栓，通过在台座预埋φ20螺杆、套筒、箱梁内模固定螺杆等组成该装置，有效提高箱梁隐蔽工程质量，节材节力，提高现场生产标准程度。

（5）红外线智能张拉防护架，在行业传统防护架的基础上增加电动升降装置、红外线警戒装置，降低劳动强度，提高施工安全。

3、融入BIM技术和物料管理系统等信息化手段，提高管理水平。

（1）研发了一套基于BIM的梁场管理系统APP，采用信息化手段，使各方参与预制梁质量报验程序，严格质量管理；形象展示项目施工进度、物料管理、农民工管理、监控管理；加强项目宣传与推广，为项目管控的梁场建设提供基于BIM的工程项目信息化服务。

（2）通过物料管理系统的称重影像、过磅系统、混凝土核算等模块降本增效。

四、作用意义

经济效益：

项目顶板钢筋模块化机器人焊接可节约费用136万元；红外线智能张拉防护架可节约人工成本8万元；移动式存梁台座可节约施工成本54.144万元；梁底预埋钢板调节装置能够节约人工费5.7万元；箱梁底腹板钢筋焊接装置可节省费用34万元；内模防上浮锚栓可节省费用24万元；“蒸汽+喷淋”智能养生相结合既保证梁体强度，台座周转率可从13天提高至8天；全封闭式预制大棚避免太阳直射及降水、大风对施工的影响，在保障质量的同时每年可增加工期62天，为高海拔地区预制箱梁施工争取了宝贵的工期。

社会效益：

项目的标准化建设及规范化的施工管理，得到青海省交通厅、业主单位的高度认可，依托的门源梁场项目已经成为青海省观摩基地。承办青海省省全省质量提升现场会 5次、各类活动30余次，累计接待700人次，得到了上级单位的一致认可，现已成为青海省交通行业的观摩基地，并获得了青海省2020年度临建样板工程，基于该成果的多项创新设计分别获得了青海省2019及2020年度标杆“微创新”奖。