蔡榮喜 王磊

（1.武九鐵路客運(yùn)專線湖北有限責(zé)任公司安全質(zhì)量部，武漢 430000；2.中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限公司，武漢 430074）

混凝土品質(zhì)是高速鐵路工程建設(shè)質(zhì)量控制的一個(gè)重要基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，是關(guān)系到橋梁、隧道等實(shí)體結(jié)構(gòu)質(zhì)量和安全的關(guān)鍵所在。隨著鐵路混凝土生產(chǎn)工藝從人工拌和到機(jī)械拌和，再到混凝土拌和站集中拌和，對(duì)混凝土品質(zhì)的要求也從普通混凝土到耐久性混凝土，再到高性能混凝土。

提升混凝土品質(zhì)是目前高速鐵路建設(shè)的實(shí)際需要，TB 10424—2018《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》[1]、Q/CR 9207—2017《鐵路混凝土工程施工技術(shù)規(guī)程》[2]、GB 50164—2011[3]《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》、TB/T 3275—2018《鐵路混凝土》[4]中均提出對(duì)混凝土工程應(yīng)采用先進(jìn)、成熟、科學(xué)的理念，優(yōu)化質(zhì)量控制體系，引入先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)和手段，突出質(zhì)量控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但在具體實(shí)際操作方法和運(yùn)用方面仍存在問題。一方面由于混凝土品質(zhì)不高造成泵送、振搗等效果不理想，混凝土強(qiáng)度不合格、外觀質(zhì)量不佳、結(jié)構(gòu)物的色差較大等問題較為常見，且未得到充分重視；另一方面以大型機(jī)械配套隧道智能化建造技術(shù)為代表的高速鐵路創(chuàng)新施工工藝也對(duì)混凝土品質(zhì)提出了更高的要求。造成混凝土品質(zhì)不高的原因主要有混凝土原材料質(zhì)量波動(dòng)較大、生產(chǎn)過程管控不嚴(yán)等[5]。要解決這些問題，就必須通過必要的管理和技術(shù)措施，確?；炷疗焚|(zhì)在合格的基礎(chǔ)上，保持合理的穩(wěn)定狀態(tài)[6]。

在“智能制造”的國家戰(zhàn)略號(hào)召下，鐵路行業(yè)正經(jīng)歷著信息化、智能化的發(fā)展浪潮，信息化、智能化技術(shù)與高速鐵路建造技術(shù)的融合，將全面提升鐵路建設(shè)的效率與管理水平，促進(jìn)鐵路建設(shè)向“智能建造”轉(zhuǎn)變[7]。為此在鄭萬高速鐵路湖北段的建設(shè)過程中，武九鐵路客運(yùn)專線湖北有限責(zé)任公司利用信息化管理模式，對(duì)如何提升混凝土品質(zhì)進(jìn)行了一些探索和研究。

1 提升混凝土品質(zhì)的管理措施

1.1 全面升級(jí)混凝土拌和站質(zhì)量管理信息系統(tǒng)

武九鐵路客運(yùn)專線湖北有限責(zé)任公司開發(fā)了混凝土拌和站質(zhì)量管理信息系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱信息系統(tǒng)），全面升級(jí)并建立了高速鐵路混凝土質(zhì)量管理體系，見表1。新的信息系統(tǒng)在原有中國鐵路總公司工程管理中心開發(fā)的拌和站信息系統(tǒng)（2013版）基礎(chǔ)上新增了8項(xiàng)功能。該系統(tǒng)將混凝土生產(chǎn)、質(zhì)量檢測(cè)和澆筑施工有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土品質(zhì)的全流程、全參數(shù)、全指標(biāo)的信息化實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)管理，見圖1。

表1 新舊信息系統(tǒng)功能對(duì)比

圖1 混凝土品質(zhì)管理體系流程

1.2 利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化管理

Q/CR 9207—2017中提出積極運(yùn)用信息化手段，對(duì)混凝土生產(chǎn)的全過程進(jìn)行管理。本信息系統(tǒng)的主要功能包括：①利用遠(yuǎn)程信息傳輸技術(shù)，對(duì)混凝土生產(chǎn)、質(zhì)量檢測(cè)、澆筑施工的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)上傳；②完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)的發(fā)起、下發(fā)、試驗(yàn)檢測(cè)交互、拌和操作等環(huán)節(jié)的管控、風(fēng)險(xiǎn)分析與預(yù)警；③建立基于大數(shù)據(jù)和云平臺(tái)的混凝土品質(zhì)管理數(shù)據(jù)庫，解決了“信息孤島”問題，有效地實(shí)現(xiàn)了人員、設(shè)備、材料、資質(zhì)等的統(tǒng)一管理，促進(jìn)了各方面多元數(shù)據(jù)的融合與分析利用；④利用多元化數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)的大數(shù)據(jù)分析對(duì)存在的質(zhì)量問題進(jìn)行智能識(shí)別判定，自動(dòng)生成問題庫；⑤根據(jù)問題對(duì)混凝土品質(zhì)的影響程度和問題整改效果進(jìn)行智能分析、量化扣分、自動(dòng)考核。本信息系統(tǒng)為提升混凝土品質(zhì)提供了可靠的解決方法。比如，混凝土出機(jī)后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)采集到的計(jì)量誤差、溫度等質(zhì)量參數(shù)，自動(dòng)與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，自動(dòng)判別是否滿足要求，不滿足則自動(dòng)判定問題性質(zhì)和級(jí)別。系統(tǒng)據(jù)此自動(dòng)篩選人員數(shù)據(jù)并且智能選定相關(guān)人員，然后向其發(fā)送報(bào)警或預(yù)警信息。嚴(yán)重的質(zhì)量問題，系統(tǒng)將暫停生產(chǎn)程序等待解決。同時(shí)，系統(tǒng)將質(zhì)量信息自動(dòng)錄入發(fā)車單及其二維碼中。

2 提升混凝土品質(zhì)的技術(shù)措施

2.1 原材料質(zhì)量控制

2.1.1 嚴(yán)格檢測(cè)過程控制

對(duì)原材料進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、取樣檢測(cè)、出具檢測(cè)報(bào)告的全部環(huán)節(jié)，實(shí)行嚴(yán)格的信息化流程管控，只有在上一個(gè)環(huán)節(jié)完成并滿足要求后，才能進(jìn)入下一步檢測(cè)環(huán)節(jié)。進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收合格后，才能進(jìn)行原材料檢測(cè)委托；確認(rèn)檢測(cè)委托滿足要求后，才能生成檢測(cè)任務(wù)，進(jìn)行取樣檢測(cè)；試驗(yàn)檢測(cè)滿足要求后，才能自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告；生成報(bào)告后才能自動(dòng)生成和打印帶二維碼的材料標(biāo)識(shí)牌（圖2），無標(biāo)識(shí)的原材料無法完成掃碼核對(duì)，也就無法使用。檢測(cè)不合格時(shí)，材料會(huì)自動(dòng)標(biāo)識(shí)“不合格”，也無法使用。所有檢測(cè)過程全部采取視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控，全部檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集并實(shí)時(shí)上傳到信息系統(tǒng)，確保了檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，徹底杜絕了以往未經(jīng)檢測(cè)就出具檢測(cè)報(bào)告和編制虛假報(bào)告的現(xiàn)象。

圖2 帶二維碼的原材料標(biāo)識(shí)牌

2.1.2 建立混凝土生產(chǎn)前復(fù)核制度

將原材料儲(chǔ)存?zhèn)}、粉料儲(chǔ)存罐與對(duì)應(yīng)的混凝土拌和機(jī)進(jìn)行綁定。在混凝土生產(chǎn)前，通過二維碼技術(shù)確保使用的原材料質(zhì)量合格且與施工配合比要求完全一致，見圖3。原材料不合格或與施工配合比要求不一致時(shí)，將無法生產(chǎn)混凝土。同時(shí)自動(dòng)采集每盤混凝土的材料用量，建立材料實(shí)時(shí)銷號(hào)臺(tái)賬，并按批與材料進(jìn)場(chǎng)數(shù)量進(jìn)行核對(duì)，監(jiān)控是否有超批量使用現(xiàn)象，從源頭上解決了原材料未檢先用、超批量使用和使用不合格材料等問題。

圖3 原材料自動(dòng)掃碼核對(duì)

2.1.3 嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量波動(dòng)范圍

混凝土配合比按照J(rèn)GJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》[8]設(shè)計(jì)。以配合比設(shè)計(jì)時(shí)采用的質(zhì)量指標(biāo)值為合格標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)外加劑含固量逐批進(jìn)行檢測(cè)，凡與合格標(biāo)準(zhǔn)值之差超出規(guī)定范圍的一律不允許進(jìn)場(chǎng)；對(duì)粉煤灰的玻璃微珠含量、減水劑的減水率逐批進(jìn)行檢測(cè)，凡低于合格標(biāo)準(zhǔn)值的一律不準(zhǔn)進(jìn)場(chǎng)；以配合比設(shè)計(jì)時(shí)的粗骨料級(jí)配曲線為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配曲線，每班混凝土生產(chǎn)前，在檢測(cè)骨料含水率的基礎(chǔ)上增加測(cè)定單粒級(jí)粗骨料的實(shí)際級(jí)配，并調(diào)整摻配比例使實(shí)際連續(xù)級(jí)配曲線與標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配曲線基本一致，其差值不得超過允許范圍。

2.2 強(qiáng)制管控影響混凝土品質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

2.2.1 強(qiáng)化首盤混凝土拌和物性能鑒定

TB 10424—2018要求首盤混凝土必須進(jìn)行質(zhì)量鑒定。首盤混凝土生產(chǎn)完成后，信息系統(tǒng)將自動(dòng)生成拌和物性能鑒定任務(wù)，在監(jiān)理人員的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督下（拍攝并上傳視頻），由試驗(yàn)員對(duì)混凝土出機(jī)溫度、含氣量、塌落度、泌水率、和易性等拌和物性能指標(biāo)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)后試驗(yàn)員登錄拌和站質(zhì)量管理平臺(tái)手機(jī)APP，在首盤鑒定中將檢測(cè)的數(shù)據(jù)輸入后提交，檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)傳送至信息系統(tǒng)，報(bào)旁站監(jiān)理確認(rèn)。監(jiān)理同樣登錄拌和站質(zhì)量管理平臺(tái)手機(jī)APP，在生產(chǎn)任務(wù)中找到提交的任務(wù)信息，進(jìn)行確認(rèn)并提交。信息系統(tǒng)對(duì)首盤鑒定檢測(cè)結(jié)果按照設(shè)定規(guī)則自動(dòng)判斷混凝土拌和物性能是否滿足要求（圖4），滿足要求時(shí)繼續(xù)生產(chǎn)；如不滿足要求，信息系統(tǒng)自動(dòng)向混凝土拌和站、實(shí)驗(yàn)室、監(jiān)理等發(fā)出報(bào)警，并發(fā)送至問題庫；同時(shí)自動(dòng)強(qiáng)制暫?；炷辽a(chǎn)任務(wù)；待混凝土拌和站收到試驗(yàn)室調(diào)整或重出的施工配料單后，才能重新啟動(dòng)生產(chǎn)，并繼續(xù)進(jìn)行首盤鑒定，直至混凝土拌和物性能滿足要求。

圖4 首盤混凝土拌和物性能鑒定結(jié)果

2.2.2 混凝土品質(zhì)預(yù)先智能化控制

在混凝土生產(chǎn)過程中，利用信息系統(tǒng)對(duì)材料計(jì)量偏差、混凝土攪拌時(shí)間、出機(jī)溫度等直接影響混凝土品質(zhì)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，按照單盤和單車數(shù)據(jù)，全部進(jìn)行全程自動(dòng)監(jiān)控，監(jiān)控結(jié)果同步上傳。同時(shí)按照混凝土品質(zhì)要求，自動(dòng)智能判斷是否存在異?；虿缓细駭?shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異?；虿缓细駭?shù)據(jù)時(shí)，信息系統(tǒng)實(shí)時(shí)將預(yù)警信息自動(dòng)發(fā)送至相關(guān)人員，并同時(shí)納入問題庫管理。相關(guān)操作和管控人員收到預(yù)警信息后，第一時(shí)間進(jìn)行處理，確?；炷疗焚|(zhì)。

2.2.3 優(yōu)化發(fā)車單管理

整車混凝土生產(chǎn)完成后，信息系統(tǒng)自動(dòng)生成發(fā)車單，操作手通過拌和站質(zhì)量管理平臺(tái)查詢并打印，見圖5。發(fā)車單上的二維碼包含了生產(chǎn)任務(wù)單、施工配料單、混凝土生產(chǎn)記錄等數(shù)據(jù)，包括異常數(shù)據(jù)和不合格數(shù)據(jù)；同時(shí)在發(fā)車單備注欄中對(duì)異常數(shù)據(jù)和不合格數(shù)據(jù)進(jìn)行明確提示。

圖5 帶二維碼的混凝土發(fā)車單

2.3 強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控

2.3.1 嚴(yán)格控制澆筑現(xiàn)場(chǎng)的混凝土品質(zhì)

混凝土運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后，由現(xiàn)場(chǎng)旁站監(jiān)理逐車掃描發(fā)車單上的二維碼，對(duì)混凝土品質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)收。掃描結(jié)果實(shí)時(shí)發(fā)送至信息系統(tǒng)，由其自動(dòng)核對(duì)、確認(rèn)運(yùn)輸時(shí)間、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、混凝土品質(zhì)等信息；確認(rèn)滿足要求后方可用于澆筑和試件制作。存在異常數(shù)據(jù)時(shí)，必須按照要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，確認(rèn)混凝土品質(zhì)實(shí)際情況，并判斷是否滿足要求，避免將品質(zhì)不合格或存在質(zhì)量隱患的混凝土用于工程實(shí)體。

2.3.2 確?；炷猎嚰恼鎸?shí)性和代表性

混凝土試件的真實(shí)性和代表性是直接決定混凝土品質(zhì)判定結(jié)果是否與工程實(shí)體質(zhì)量一致的關(guān)鍵所在。TB 10424—2018明確規(guī)定混凝土試件在施工現(xiàn)場(chǎng)制作。從試件制作到試件試驗(yàn)，采取全程二維碼標(biāo)識(shí)，以保證混凝土制作真實(shí)性、品質(zhì)判定結(jié)果準(zhǔn)確性。具體做法：混凝土試件二維碼在混凝土生產(chǎn)任務(wù)下發(fā)時(shí)，由信息系統(tǒng)自動(dòng)隨機(jī)生成；試件制作時(shí)用不可逆方法進(jìn)行標(biāo)注，在試件拆模、養(yǎng)護(hù)、試驗(yàn)等每個(gè)環(huán)節(jié)均須掃碼復(fù)核混凝土品質(zhì)信息，并由系統(tǒng)自動(dòng)判定混凝土品質(zhì)信息是否前后一致，以確保試件的真實(shí)性和代表性。

3 混凝土品質(zhì)提升效果

在鄭萬高速鐵路湖北段一年多的建設(shè)實(shí)踐中，通過采取上述管理和技術(shù)措施，混凝土品質(zhì)有了顯著提高。與未采用本信息系統(tǒng)進(jìn)行管理的武九客運(yùn)專線湖北段項(xiàng)目進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋ū?），本項(xiàng)目各組試件的混凝土強(qiáng)度均大幅下降，綜合標(biāo)準(zhǔn)差下降了59.6%。采用信息系統(tǒng)進(jìn)行管理后，本項(xiàng)目2019年各強(qiáng)度等級(jí)的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差均比采用前（2018年）有所下降，見表3。

表2 綜合標(biāo)準(zhǔn)差橫向?qū)Ρ?/p>

表3 2018年和2019年度綜合標(biāo)準(zhǔn)差比較

4 結(jié)語

在鄭萬高速鐵路湖北段的建設(shè)實(shí)踐中，引入互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新理念，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土生產(chǎn)和使用進(jìn)行全過程、全覆蓋的管理前置或事先控制；實(shí)現(xiàn)了對(duì)高速鐵路混凝土品質(zhì)的信息化管理；創(chuàng)新了高速鐵路混凝土質(zhì)量管理模式，有效提升了高速鐵路混凝土的品質(zhì)。

在該工程的建設(shè)過程中，發(fā)現(xiàn)還存在各施工單位的混凝土品質(zhì)參差不齊、管理水平和評(píng)價(jià)體系不完善、信息系統(tǒng)管控力度不夠等問題，須在今后的工作中不斷探索優(yōu)化。