【混凝土科技奖】城市高架预制构件制作工艺及装备能级提升关键技术研究及应用

预制拼装高架道路混凝土构件在工厂预制方面存在标准化、产业化水平较低的问题，模具和工装设计复杂、笨重、机械化程度低，高性能混凝土技术体系不健全，生产线技术水平不高，工艺不成熟，产业能级不高。针对上述问题，本项目开展了模具装备技术、构件生产工艺和生产线研究，同时依托上海城市交通建设工程，针对工艺、设备、布局等进行创新、优化、整合研究，提升了城市高架预制工艺及装备能级。

该项目研发成果主要用于装配式城市高架道路，包括汽车道路、轨道交通线路等市政类构件生产领域，实现了大型市政预制构件箱梁、盖梁、立柱的高效节能生产。本项目针对市政构件生产过程中模具和工装设计复杂、笨重、机械化程度低、外观质量不高等问题，研发高效协同智能控制模具装备、高架道路构件高效生产工艺及线布控、清水混凝土装饰构件生产工艺和高架道路防撞墙预制技术，同时开发市政基础设施预制构件清水自密实混凝土技术，制定市政构件预制工厂规划布局指南，最终形成城市高架预制构件制作以及能级提升成套技术。

（1）开发了基于高效协同智能控制模具的小箱梁预制工艺技术。小箱梁高效协同智能控制模具解决了整跨预制小箱梁模具笨重操控困难，人工耗费大的问题。为解决浇筑过程中的内芯模上浮和拆除困难的问题，研究内芯模上浮机制，并配套研发了箱梁模具系统及内芯模防浮机构。

▲ 小箱体整体活拆内芯模

（2）开发了高精度预制节段梁同向流水组织长线法施工工艺以及产品的保护技术。同向流水组织长线法工艺采用两段梁在同一条生产线上同时进行梁体的浇筑，可有效保证梁的连续性，确保预留张拉孔道位置不发生错开，解决了剪力键对准问题，该工艺方法还可实现多点施工，提高了生产效率和资源设备的利用率。

▲ 长线法生产

（3）开发多模位整体式纵移预制盖梁模具技术及智能控制技术。盖梁模具移动系统中采用了电机系统、液压系统及控制系统实现侧模的双向运动。该设计不仅节约了人工成本，且缩短了拆、合模时间。模具设计为整体式，不用采取螺栓连接的散拆式，避免了模板上的拼缝，浇筑构件的外表面美观。

▲ 盖梁整体式模具

（4）开发平装立浇式预制立柱生产工艺。通过对预制立柱施工技术研究，形成基于智能控制的大型模具翻转技术和装备，解决了立柱立式生产过程中构件的翻转起吊运输问题，可有效降低对构件力学性能的扰动影响；研制了高精度钢筋笼胎架与定位板，可有效保证立柱生产过程中埋件准确定位。

（5）开发基于大型模具和造型模具相组合的大型装饰构件预制技术。基于先饰面预制、组装后整体浇筑成型的大型装饰预制桥墩制作技术，较大的提升了传统预制构件的技术含量，减轻了施工现场的外装饰工程量，采用混凝土来实现真实石材外观效果，减少对石材资源的依赖，同时可避免外挂石材脱落的风险，符合目前社会倡导的节能环保工业化的发展理念，解决了带表面造型装饰的大型市政预制构件难以整体预制的问题。

（6）开发了箱梁防撞墙一体化预制工艺。对小箱梁防撞墙预制技术进行研究，开发了“以直代曲”曲线防撞墙模板，有效保证了曲线防撞墙自然成型。

▲ 全预制拼装高架盖梁及立柱工厂内制作与现场安装

本项目研究成果在上海S3 高架道路、嘉闵高架、轨道交通五号线南延伸段、沪宜公路远香湖桥、崧泽路高架、S26高架道路等工程中取得广泛的应用，工程应用效果广获好评。该项目成果工程应用广泛，构件产量多达12万方以上，按照每方150元利润，经济效益利润可达1829.7万元，除上海外在江浙也广泛地采用项目研发成果，工程效果均较突出。

项目共获授权发明专利9项，实用新型专利7项，发表论文4篇，获得上海市高新技术成果转化项目1项，参编标准2项。项目科技成果全面提高了城市交通预制构件的生产效率和质量，提升生产能级降低消耗，助力我国的城市化建设事业。

上海建工建材科技集团股份有限公司 创立于1953年，集团拥有预拌混凝土和预制构件两大产业。 预拌混凝土2021年年产量超过4677万立方米，具有超高泵送混凝土、特种混凝土等各类高性能功能化混凝土的研发和生产能力。 拥有丰富的预制构件生产经验和强大的预制构件生产能力，2021年预制构件产量超62万方，拥有“国家装配式建筑产业基地”、“绿色环保搅拌站”、“城市高架产业基地”、“国家级绿色矿山”等国家和省部级产业基地。 公司配套有湖州新开元石矿、外加剂厂、模具厂等产业链，拥有完善的科技研发三级体系，技术和产品广泛应用于超高层建筑、地铁隧道、市政建设、公共建筑、工业建筑和民用建筑等方面。