智能技术赋能全流程智慧化管控的创新与应用 --山东中建城市发展有限公司 一、总体介绍 凤凰黄河大桥南延工程施工总承包项目是济南市快速路网“八横八纵”的重要组成部分，项目位于济南市东部城区，北起遥墙国

　　一、总体介绍

　　凤凰黄河大桥南延工程施工总承包项目是济南市快速路网“八横八纵”的重要组成部分，项目位于济南市东部城区，北起遥墙国际机场入场道路机场高速的东侧，向西沿荷花路至凤凰大桥南接线道路后，转沿现状凤凰路向南，止于凤凰路隧道的北侧，沿线途径高新区、历下区、历城区。工程采用快速路主辅布设形式，其中主路采用双向6车道城市高架桥梁的形式，全长约25.8km。通过本工程的建设，进一步完善济南市高快一体化路网结构、均衡快速路网流量，提升中心城区交通通行效率，提升城市能级;更好承接凤凰黄河大桥交通，实现东部城区与新旧动能转换起步区的快速联系，促进沿线区域开发建设。

　　在梁场建设中，预制梁生产质量直接关系到大桥的整体结构安全与使用寿命。传统梁场施工中，预应力张拉和混凝土养护环节长期存在人为误差大、质量波动明显、过程监管难等问题，导致预应力施工不达标、梁体裂缝、下挠等质量隐患。为攻克这些技术痛点，梁场全面引入了智能张拉系统和智能养护系统，通过物联网、自动控制与人工智能技术，构建了贯穿预制梁生产全流程的智慧化管控体系，实现了“工艺标准化、控制精准化、管理可视化”的智能制造目标。

　　梁场智能化建设以预制梁的全生命周期质量管理为核心，覆盖张拉、孔道压浆、混凝土养护等关键工艺环节。工程实践表明，该技术体系不仅将张拉力控制精度提高到±1%以内(远超传统±15%的误差水平)，还将养护过程用水量降低了40%，同时实现了全过程质量数据的可追溯管理。其经验可在全国类似工程中推广应用。

　　预应力张拉是预制梁生产中的核心工序，其精度直接决定了梁体的承载能力、耐久性和结构安全。传统人工张拉作业普遍存在精度依赖人员经验、效率低下、劳动强度大、安全风险高(如钢绞线崩断)、材料浪费(长钢绞线预留)及工艺标准化程度低等问题。为解决这些痛点，预制梁场创新引入并应用了智能张拉系统。该系统以“全流程自动化、毫米级精度、本质安全、降本增效”为目标，旨在实现预制梁预应力张拉作业的智能化、无人化、标准化，彻底变革传统粗放作业模式，为大型桥梁预制构件的高质量、高效率、高安全建造提供数字化解决方案。

　　二、主要做法

　　(一)创新智能预制梁养护

　　1. 智能供汽中心 (锅炉房)：

　　模块化与清洁能源： 采用活动板房形式快速搭建。核心是4台高效能(0.6T/h/台)蒸汽发生装置，以生物质颗粒为燃料，显著降低碳排放，符合绿色交通发展理念。

　　智能水处理保障： 集成反渗透前置净水器、反渗透纯水机、增压泵和存水水塔，确保供给蒸汽发生器的水质纯净，有效防止结垢，提升热效率，延长设备寿命，保障蒸汽品质稳定。

　　自动化控制基础： 内置自动控制系统，为整个蒸汽发生和输送过程提供智能化基础。配合蓄水池、沉淀池实现水资源循环利用。

　　2. 数字化蒸汽输送与回路网络

　　集约化与保温节能：蒸汽主管道(供汽管和回汽管)采用埋地管沟形式敷设，布局规整，减少热能损失，保障厂区安全与美观。

　　高效保温：管道保温层采用50mm玻璃棉+外包玻璃钢反光保温隔热纸，极大限度减少蒸汽在输送过程中的热量散失，提升系统能效比。

　　智能回路设计：设计蒸汽回路，实现未利用蒸汽的有效回收再利用，进一步降低能耗。

　　3.智能蒸养房 (核心养护单元)

　　标准化与高性能围护：采用80*40*1.5mm镀锌矩形管骨架，围护结构使用50mm厚聚氨酯防火保温板，兼具优异的保温隔热性能与防火安全性，为精准温控创造稳定环境。

　　全断面智能化喷淋与调控：每套蒸养房配备3道喷淋管及喷头，通过智能控制实现全断面均匀喷淋，确保梁体各部位温湿度一致，消除养护死角。配备2道自动出气管，可根据预设程序或实时监测数据智能调节蒸养房内压力与蒸汽循环，防止过压并优化热交换效率。

　　喷淋与排气功能均由中央控制系统自动联动控制，是实现精准养护的关键执行单元。

　　便捷高效出入： 每套蒸养房配备 4个电动卷帘门，实现梁体的快速进出，提高作业效率。

　　可视化监控： 每套蒸养房配备 1个数字显示屏，实时显示房内关键参数(如温度、湿度)，便于现场人员直观了解养护状态。

　　4.“大脑”——智能控制系统 (核心)：

　　集成化平台： 该系统是整个智能养护的“大脑”，整合了锅炉房控制、管道阀门调节、蒸养房喷淋/排气执行、传感器数据采集等功能于一体。

　　数据驱动决策： 通过在蒸养房关键位置布置温湿度传感器，实时采集数据并传输至控制中心。

　　精准闭环控制： 系统根据预制梁的特定材料配方、龄期要求和

　　预设的优化养护曲线(升、恒、降温阶段)，自动计算并精确调节：蒸汽发生量(控制锅炉燃烧)、蒸汽输送压力与流量(控制管道阀门)、各蒸养房喷淋强度与持续时间、排气阀开度。

　　确保梁体核心与表面温湿度严格遵循最优工艺要求。

　　远程监控与预警： 支持远程监控系统运行状态、关键参数、能耗数据等，并可设置阈值报警，及时发现并处理异常。

　　(二)创新智能张拉技术

　　1.全流程自动化作业：

　　自动定位： 基于预制梁台座信息和预设程序，自动导航至目标张拉位置，定位精准高效。

　　自动穿束： 机器人可自动完成钢绞线穿束作业(核心创新点)，大大降低人工穿束的难度、耗时和安全风险。系统同时保留手动穿束接口，提供操作灵活性。

　　自动张拉与保压：集成高精度千斤顶和传感器，严格按照设计张拉力、持荷时间等参数，自动执行张拉过程，并精确保持稳压，消除人为因素导致的超张、欠张或保压不足问题。

　　自动退锚退顶： 张拉及保压完成后，机器人自动执行退锚(工具锚)和退顶(千斤顶)动作，全程无需人工干预安装或拆卸工具锚、工具夹片，显著提升作业流畅度和安全性。

　　2.卓越的灵活性与适应性：

　　纵、横移灵活： 机器人具备在预制梁场台座间灵活纵向和横向移动的能力，可高效服务于多个台座上的梁体，周转使用率高，适应梁场规模化生产需求。

　　自动找正： 在张拉前，机器人能自动调整姿态，确保千斤顶轴线与预应力孔道轴线精确对中，这是保证张拉精度的关键前提。

　　3. 革命性的材料节约：

　　钢绞线预留长度大幅缩减： 传统人工张拉需预留长达 75cm 的钢绞线用于工具锚安装和千斤顶行程。智能张拉机器人通过优化设计和自动化操作，仅需预留 30cm 钢绞线。

　　显著经济效益： 此项创新直接节省了高达60% 的额外钢绞线用量。考虑到大型项目预应力钢绞线总量巨大，此项节约带来的材料成本降低极其可观，是绿色低碳建造的直接体现。

　　4.本质安全提升

　　无人化危险区域： 将操作人员从张拉作业的高风险区域(钢绞线张拉端、重物吊装区域)完全解放出来，彻底规避了钢绞线断裂崩出、工具锚飞射等严重人身伤害事故风险。

　　降低劳动强度： 自动化作业替代了繁重的人工安装千斤顶、锚具、夹片及反复操作油泵等体力劳动。

　　5.高精度与工艺标准化保障：

　　毫米级控制：基于高精度传感器(力传感器、位移传感器)和闭环控制系统，实现张拉力和伸长量的实时同步双控，精度远超人工操作。

　　工艺参数固化：张拉程序(力值、速率、持荷时间等)预先输入控制系统，确保每片梁、每个预应力束的张拉过程严格遵循设计及规范要求，消除个体差异，实现工艺标准化和结果可追溯。

　　高效与降本：作业效率提升： 自动化流程连贯流畅，省去了大量人工准备、安装、拆卸和移动时间，单束张拉周期显著缩短，提高台座周转率。

　　综合成本降低： 结合材料节约(钢绞线)、人工成本节省(人员需求减少、效率提升)、设备周转使用(一机多用) 以及潜在的质量返工和安全事故成本规避，全生命周期综合成本效益突出。

　　三、取得成效

　　(一)创新点与数字化价值

　　1. 创新智能预制梁养护

　　全流程数字化闭环控制： 从蒸汽生成、输送、分配到蒸养房内的环境调控，实现了基于实时数据的全流程自动闭环控制，取代了传统依赖人工经验的操作模式，大幅提升控制精度和可靠性。

　　基于数据的精准养护工艺执行： 系统严格执行为不同梁型定制的数字化养护工艺曲线，最大限度减少人为因素干扰，确保每一片梁都获得最科学、均匀的养护，显著提升混凝土强度发展均匀性和最终结构质量，减少裂缝等病害风险。

　　智能化节能降耗：生物质燃料应用降低碳排放;反渗透水处理提升热效率，减少维护;高效管道与蒸养房保温、蒸汽回路设计大幅减少热能损失;智能控制系统按需供汽，避免能源浪费。

　　可视化与透明化管理： 现场数字显示屏与远程监控平台，使养护过程关键参数透明可视，便于管理人员实时掌握生产状态，进行远程诊断和决策。

　　提升生产效率与安全性： 电动卷帘门、自动化喷淋排气减少了人工操作强度和进出养护区的频率，提高了作业效率，降低了高温高湿环境下的安全风险。精准控制可有效缩短恒温时间或整体养护周期。

　　预制装配式与模块化设计： 锅炉房采用活动板房，蒸养房采用标准化模块化设计，体现了快速建造和可复制的理念。

　　2. 创新智能张拉技术

　　国内领先的全流程自动化张拉： 实现了从定位、穿束、张拉、保压到退锚退顶的完整张拉工序无人化作业，尤其是“自动穿束”功能，技术难度高，应用价值巨大。

　　基于机器人平台的柔性化作业： 纵横向移动能力和自动找正功能，使单台机器人能高效服务于复杂梁场布局下的多片梁、多孔道张拉任务，设备利用率和适应性极高。

　　数据驱动的毫米级精度控制： 通过实时数据采集与闭环反馈控制，确保张拉过程严格符合预设工艺曲线，将预应力施工精度提升至全新水平，为桥梁结构长期安全可靠奠定坚实基础。

　　本质安全设计典范： 通过“机器换人”，从根本上消除了张拉作业的主要人身伤害风险点，体现了“以人为本”的安全发展理念，是智能建造提升本质安全的标杆案例。

　　数字化工艺执行与可追溯性： 所有张拉过程参数(时间、力值、伸长量等)自动记录存储，形成完整的数字化档案，便于质量追溯、分析与优化，推动预应力施工管理进入数字化时代。

　　经济效益与绿色低碳突出： 钢绞线预留长度减少50cm/束,带来巨大的直接材料节约和间接效益(运输、仓储、下料损耗减少)，符合绿色建造和可持续发展要求。

　　(二)应用效果与推广价值

　　1. 创新智能预制梁养护

　　质量提升： 梁体混凝土强度达标率100%，强度离散性显著降低，表观质量(色泽均匀、裂缝控制)明显改善。

　　效率提升： 预计缩短单次养护周期约10-20%，提高了台座周转率，保障了项目工期。

　　成本降低： 综合能耗(燃料、水电)较传统方式显著降低(具体数据可根据实际运行统计补充)，人工成本减少。

　　管理提升： 实现了养护过程的标准化、数字化、可追溯化管理，提升了预制梁场整体智能化水平。

　　绿色环保： 生物质燃料和节能设计有效降低了碳排放和能源消耗。

　　2. 创新智能张拉技术

　　质量飞跃： 预应力张拉合格率接近100%，张拉力与伸长量双控达标率大幅提升，有效保障了梁体预应力建立的均匀性和有效性，从源头上提升桥梁结构安全储备。

　　安全可靠： 实现张拉作业“零”伤亡事故目标，大幅改善作业环境。

　　效率提升： 张拉作业效率提升显著,单束时间缩短50%，有力支撑了项目预制梁生产进度。

　　成本节约： 钢绞线节约效果立竿见影(按项目规模估算节约87.5吨，价值35万元)，人工成本显著降低，综合经济效益突出。

　　管理升级： 实现张拉工艺参数数字化、过程自动化、记录电子化、管理精细化。

　　四、总结

　　预制梁场智能蒸汽养护系统，深度融合了物联网、自动化控制、清洁能源与高效保温技术，成功实现了预制梁养护从“经验驱动”向“数据驱动”的跨越。它不仅保障了本项目关键构件的卓越品质与高效生产，更通过其显著的数字化、智能化、绿色化特征，为行业树立了“数字交通”在工程建造环节落地的优秀典范，值得在行业内广泛推广。

　　预制梁场智能张拉机器人系统，是机器人技术、智能控制与桥梁建造深度融合的典范。它以其卓越的自动化能力、无与伦比的精度控制、本质安全的作业环境和显著的经济社会效益，成功解决了传统预应力张拉的诸多痛点。该系统不仅为本项目的高品质建设提供了关键技术保障，更以其鲜明的数字化、智能化特征，树立了交通建设领域预应力施工技术升级的标杆，是“数字交通”赋能传统基建转型升级、实现高质量发展的生动体现，极具推广价值和示范意义。