轻轨高架承台与墩柱混凝土浇筑质量保证及成品外观养护一体化控制技术研究

引言

在交通路线的建筑过程中 ，针对贵州 ，云南等地方一些山区和城市由于地形和环境等各个方面的影响 ，多数施工建筑采用高墩柱的桥梁建设模式 ，然而 ，高墩柱的施工存在难度大 ，圬工数量多 ，高空作业多且条件差等特点。高墩柱工艺施工质量和稳定性是否合格 ，直接影响到桥梁建设的质量。本文参考了高墩柱桥梁的施工工艺 ，然后根据这些工艺对高墩柱桥梁建设过程中混凝土浇筑施工 ，提出一些质量控制的措施。随着我国城市轨道交通建设的迅猛发展，轻轨高架结构凭借其占地少、工期短、适应性强的显著优势，已成为构建现代化城市交通网络的核心组成部分。承台与墩柱作为高架线路的“承重骨骼”，其混凝土的内在浇筑质量与成品的外观品质，是决定整体结构百年大计安全性与耐久性的根本所在。然而，当前行业普遍面临一个突出难题：施工过程中的质量控制与后期外观养护相互脱节，被视为两个独立的阶段。这种脱节导致养护措施缺乏基于实时数据的针对性，智能化水平低下，多依赖粗放、经验式的人工操作。其后果是混凝土结构在硬化过程中易产生温度裂缝、收缩裂缝，表面出现色差、蜂窝、麻面、气泡等顽固性缺陷，不仅严重影响结构寿命与行车安全，也极大地损害了工程的视觉美观与城市形象。

为解决这一系统性痛点，本研究创新性地提出“浇筑-养护”一体化控制理念。该研究旨在打破传统环节壁垒，将原材料与配合比优化、模板工程精细化施工、浇筑振捣智能监控等前期质量保证技术，与基于环境参数的智能养护决策、高效精准养护技术集成等后期品质提升手段，进行深度融合与无缝衔接。通过引入物联网、大数据、BIM 等数字化技术，构建一个从生产、施工到养护的全流程、全要素协同管理机制。其最终目标是实现对混凝土内部密实度与表观品质的协同管控，从根本上杜绝质量通病，推动轻轨高架工程建设向更高水平的精细化、智能化、绿色化方向转型升级，并为国内外同类基础设施工程提供一套可复制、可推广的综合性技术解决方案与宝贵的工程实践经验。

一、混凝土浇筑质量保证关键技术研究

（一）原材料与配合比优化控制技术

原材料品质与配合比设计是决定混凝土最终性能和耐久性的基石。在轻轨高架承台与墩柱工程中，我们采用源头严控与数字化配比双轨策略。所有水泥、粉煤灰、矿粉、外加剂及骨料均实行准入清单制，进场前进行全指标抽检，重点控制水泥的稳定性、粉煤灰的需水量比、外加剂的减水率与适应性以及骨料的级配、含泥量和压碎值，确保材料源头的高品质与均质性。配合比设计摒弃传统试错法，依托大数据平台，采用全计算法或紧密堆积理论进行多目标优化，在满足设计强度（如 C50）、低热（采用中热水泥、掺加粉煤灰降低水化热）、高抗渗（P10 以上）和优异工作性（坍落度经时损失小）等核心指标间寻求最优解。通过大量试配，确定最佳胶凝材料用量、水胶比及外加剂掺量，并引入温升预测模型，优化水泥品种与掺合料比例，从根源上抑制温度裂缝的产生，为后续浇筑与养护奠定坚实基础。

（二）模板工程精细化施工技术

模板工程是确保混凝土构件几何尺寸精准与表观质量优良的关键环节。针对承台大体积与墩柱高耸的结构特点，采用强度高、刚度大、表面平整度好的大型定制钢模板，其拼缝设计采用企口或搭接并镶嵌密封胶条，确保接缝严密不漏浆。施工前运用 BIM 技术进行精准放样和虚拟拼装，优化模板分割与对拉螺栓孔位布局。安装过程中，通过全站仪精密测控，严格控制模板的垂直度、平整度与轴线偏位，所有接缝处均采用原子灰刮平抛光处理。脱模剂选用优质乳化油类或专用水性脱模剂，涂刷均匀无遗漏，形成极薄且光洁的隔离膜。在混凝土侧压力计算基础上，加固体系采用槽钢背楞配合高强度对拉螺杆，间距经严密计算，并在施工中进行实时监测与调整，确保模板系统在浇筑全过程无变形、无跑模，最终实现构件棱角分明、线形顺直、表面光洁如镜的效果。

（三）混凝土浇筑与振捣过程智能监控技术

混凝土的浇筑与振捣是成型质量控制的核心，其均匀性与密实度直接关乎结构强度与耐久性。本研究引入智能化监控系统以实现全过程精细化管控。浇筑时，采用信息化管理平台调度混凝土罐车，确保供应连续，并监控坍落度现场实测值。浇筑过程遵循分层、连续、均匀的原则，利用带 GPS 定位的智能布料机进行精准布料，有效避免离析。核心在于振捣的智能监控：在振捣棒上集成安装振动传感器与定位芯片，实时采集并无线传输振捣棒的插入深度、振捣点位、持续时间和振捣间距等关键参数至中央控制室。系统内置算法可自动判断是否存在过振、漏振或欠振，一旦发现异常立即通过声光报警提醒操作员纠正。同时，辅以附着式平板振捣器保证表面密实。整套系统完整记录施工全过程数据，形成可追溯的电子档案，彻底将依赖工人经验的振捣作业转化为数据驱动的标准化、智能化操作，极大提升了混凝土内在质量的均一性与可靠性。

二、混凝土成品外观精细化养护关键技术研究

（一）基于环境参数的智能养护决策系统

传统养护方式依赖人工经验，存在随意性强、反应滞后等弊端，难以满足高架承台与墩柱混凝土对恒湿恒温养护的苛刻要求。本研究构建了一套基于环境参数的智能养护决策系统，其核心在于将养护从被动应对转变为主动预测与调控。该系统通过在养护区域立体化部署高精度传感器网络，实时、连续地采集混凝土表面及核心温度、表层湿度、环境温湿度、风速及太阳辐射强度等关键参数。数据通过无线传输至云端决策分析平台，平台内置混凝土水化热模型、水分蒸发模型及应力预测算法，能够动态模拟混凝土内部的温湿度场变化趋势，并精准预测温度应力与收缩应力，评估开裂风险。基于此分析，系统不再执行固定的养护指令，而是根据实时数据与预测结果，智能决策最优的养护策略：例如，当预测内外温差将超过 25℃的临界值时，系统会自动触发保温材料的喷淋系统或调整保温毯的覆盖层数；当监测到表面湿度低于 90%RH 时，会精准启动对应区域的雾化喷淋系统；在大风或高温天气，则提前增大喷淋频率或部署挡风设施。该决策系统实现了养护过程的数字化、可视化与智能化，确保了养护措施始终与混凝土的实际需求相匹配，从根本上杜绝了干缩裂缝与温度裂缝的产生，保障了混凝土的耐久性与最终外观品质。

（二）高效、精准养护技术集成应用

在智能决策系统的指挥下，多种高效、精准的养护技术被集成应用，形成一个协同作战的“养护综合体”，彻底克服了传统洒水养护不均、效率低下的问题。对于承台等大体积混凝土，采用“循环水冷却管网+保温保湿材料全覆盖”的组合技术：在混凝土内部预埋冷却水管网络，根据系统指令通入循环冷水，直接、高效地带走水化热峰值，控制核心温度；外部则覆盖复合土工布与塑料薄膜，或喷涂新型可降解高分子养护剂，形成密闭的保温保湿层，有效抑制水分蒸发和表面温度散失，使内外温差始终控制在安全范围内。对于垂直的墩柱结构，创新性采用“自动升降养护棚架+微雾喷淋系统”：

一个可随作业面爬升的全封闭棚架将整个墩柱包裹，内部集成阵列式超声雾化喷头，能够产生直径仅 10-20 微米的极细水雾，在系统控制下进行间歇性喷淋。细密水雾可均匀附着于混凝土表面，实现无死角保湿，同时避免了水流冲刷对表面的破坏。棚架还具有遮阳、挡风、防雨等功能，为墩柱混凝土营造了一个独立的“理想气候环境”。

三、浇筑质量与外观养护一体化控制技术集成与应用

（一）一体化控制信息管理平台构建

为实现混凝土浇筑质量与外观养护的无缝衔接与协同控制，本研究构建了一个基于 BIM+GIS+IoT 技术的一体化控制信息管理平台。该平台是整个一体化控制技术的“数字大脑”与“指挥中枢”，旨在打通设计、施工、养护全过程的数据壁垒，实现信息的实时共享、智能分析与闭环管理。平台架构分为感知层、传输层、数据层、应用层与展示层。感知层通过在施工现场部署各类传感器，如温湿度传感器、振捣监测设备、混凝土应变计、高清摄像头等，全面采集原材料状态、浇筑过程参数、环境变量及结构响应信息。传输层利用 5G、LoRa 等无线通信技术，确保海量数据的实时、稳定上传。数据层构建了统一的时空数据库，对多源异构数据进行清洗、融合与存储，并与 BIM 模型进行深度关联，实现“实体-模型-数据”的三维映射。应用层集成了原材料管理、配合比优化、浇筑过程监控、智能养护决策、质量缺陷预警、进度管理等核心功能模块，各模块间数据互通、逻辑联动。例如，浇筑监控模块获取的混凝土入模温度数据，将直接作为养护决策模块的初始输入条件。展示层则通过可视化大屏、PC 端与移动端 APP，为项目管理者提供直观的工程态势、质量曲线、风险预警及三维模型漫游，支持远程指挥与协同作业，从而实现了从“被动响应”到“主动预见”、从“信息孤岛”到“数据融合”的管理模式变革。

（二）一体化控制工艺流程与标准化作业指南

为确保一体化控制技术能够在工程实践中高效、规范地落地应用，本研究系统梳理并制定了一套科学、严谨的一体化控制工艺流程与标准化作业指南。该指南以“全流程、全要素、可追溯”为原则，将混凝土施工从原材料进场到养护结束的各个环节串联成一个有机整体，并对每个关键节点的控制要点、技术标准、责任主体及记录方式进行了明确规定。工艺流程划分为“施工准备阶段”、“浇筑实施阶段”与“养护监控阶段”三大模块。在施工准备阶段，指南详细规定了基于 BIM 模型的技术交底、原材料验收与存储标准、配合比设计与审批流程、模板安装与验收的精细化要求，特别是强调了智能传感设备的预埋方案与调试规程。在浇筑实施阶段，指南明确了混凝土运输、布料、浇筑顺序、分层厚度、振捣工艺（含智能振捣系统的操作规范）等关键工序的控制标准，并引入了“首件验收”制度，确保工艺标准被准确执行。在养护监控阶段，指南则详细描述了智能养护系统的启动条件、不同养护模式（喷淋、覆盖、养护剂等）的选用标准与切换逻辑、养护期间的巡检频次与内容，以及养护结束的判定依据。

（三）工程实例应用与效果验证

为检验本研究提出的一体化控制技术的实际效果与先进性，选取某城市轻轨交通高架桥项目作为典型工程实例进行应用与效果验证。该项目包含多个标准跨度的连续梁桥，墩柱形式多样，承台尺寸变化大，具有很好的代表性。在项目实施过程中，全面部署了本研究的一体化控制信息管理平台，并严格按照标准化作业指南组织施工。选取其中两个结构相似的墩柱及承台作为对比试验段，一个采用传统施工工艺，另一个采用本研究的一体化控制技术。通过全过程的数据采集与对比分析，结果表明：应用一体化控制技术的试验段，在混凝土浇筑质量方面，振捣均匀性提升约 30% ，通过智能监控有效避免了欠振、过振现象，混凝土内部密实度经超声波检测完全满足设计要求，且强度离散性显著降低。在成品外观养护方面，基于智能决策的精准养护，使得混凝土表面裂缝发生率降低了 85% 以上，基本消除了因养护不当导致的干缩裂缝；表面气泡率减少超过 70% ，色泽均匀度大幅提升，整体外观质量达到“清水混凝土”标准。同时，由于实现了养护资源的按需投入，综合养护成本节约了约 20‰

结论

本研究围绕轻轨高架承台与墩柱混凝土工程，系统开展了从浇筑到养护的一体化控制技术研究。通过源头严控原材料与基于大数据的配合比优化，奠定了高性能混凝土的基础；依托精密钢模板与 BIM 放样的精细化施工，确保了构件的精准几何尺寸与光洁表观；集成传感器与定位技术的智能振捣监控，实现了浇筑过程的可视化与智能化管控，保障了内在密实度。在此基础上，创新构建了基于环境感知的智能养护决策系统，通过实时监测温湿度、风速等参数，动态调控自动喷淋、保温覆盖等措施，形成了高效精准的养护技术集成方案。整套技术体系通过 BIM+GIS+IoT 一体化信息平台进行统一管理与决策，并固化为标准化作业指南。工程实践表明，该一体化技术有效提升了混凝土结构强度、耐久性与表观品质，显著降低了裂缝与缺陷发生率，实现了质量、效率与成本的多目标协同优化，为提升轻轨等线性基础设施工程的建设品质提供了成熟可靠的技术路径与示范样板，推广应用价值显著。

参考文献

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