龔天良

（貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550000）

機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，其主要特征可以總結為：機電一體化技術從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，在應用過程中會涉及到機械技術、自動控制技術、光學技術等的綜合應用，通過合理配置各個功能單元，實現特定功能的價值，保證工業(yè)生產可以不斷向著“機電一體化”的方向發(fā)展。

1 工程概述

本文涉及工程為平塘特大橋，該工程位于貴州省平塘縣，橫跨槽渡河峽谷，橋梁涉及寬度為30.2m，全長為2135m，設計時速80km/h。該項目的主要結構形式為三塔雙索面組合梁斜拉橋，主塔高度達332m。

2 機電一體化技術的特點

1）建模優(yōu)勢。隨著機電一體化技術的不斷發(fā)展，該技術已經具備了較為全面的建模優(yōu)化理論，經過相應的計算和優(yōu)化，使得整個機械工程可以一直處于高效、低耗的工作狀態(tài)。

2）邏輯性相對較強。該技術的應用涉及多方面技術，使多個技術以最合理的方式組合在一起，直接達到了“揚長避短”的效果，實現了利益最大化的目標。在實際使用的過程中，操作人員可以直接調動該技術中的某一項子技術，實現功能的控制和管理。

3）應用范圍更加廣泛。因為機電一體化技術是涉及到多方面的交叉性技術，兼具各種技術的優(yōu)勢，使得該技術不僅可以應用到機械工程方面，還可以應用到其他領域。

4）應用過程較為便捷。從用戶角度進行分析發(fā)現，機電一體化技術具有簡便、清晰的特點，另外該技術可以實現機械設備的智能化控制，可以及時地發(fā)現、檢測和修復設備故障，提高設備維修質量和效率[1]。不僅如此，相關參數的可視化控制極大程度地提高了工作過程中的可靠性和準確性。機電一體化主要包含的技術內容有機械技術、計算機與信息處理技術、伺服驅動技術、傳感器技術、接口技術及自動控制技術。

3 橋梁工程建設中機電一體化的實際應用

3.1 機械設備機電一體化

1）起重機械。在建筑工程實際施工過程中，可通過電力矩限制器控制其吊起重量。在應用中，如果吊臂的合成矩超出了相應的定額值，那么設備就會出現報警提示，如果超出定額值較大，其報警提示會變得更強烈，最終自動停止運作，讓其施工安全性得到提高。

2）土方機械。例如，輪式液壓挖掘機就是應用了機電一體化技術，從而更好地實現了全自動控制液壓系統(tǒng)及支力裝置的目的。但此設備也存在一定的弊端，當設備出現問題及故障時，必須由專門的技術人員完成相應的維修及檢修工作。

3）頂推機械。一般在進行頂推施工時都需要較多的人力及千斤頂才能完成，而電控液壓系統(tǒng)就是合理應用機電一體化技術，控制頂推油缸[2]。這樣既能合理控制頂推進程，同時還能讓其頂推精準度得到保證。

4）混凝土機械。在對混凝土進行攪拌時，應用機電一體技術，實現對混凝土攪拌進程的控制。例如：測力傳感器、監(jiān)視儀表及指示燈控制等。

3.2 擴底樁施工機電一體化

1）擴底樁施工裝置。在開展樁基礎施工的過程中，通常會涉及到擴底的工作，可以應用回轉斗孔機適當地擴大樁的尖端，增大樁的尖端的支撐面積，進一步保證施工效率和質量。在擴底樁的過程中，大部分操作是在地下泥漿土中進行的，在過去，這類工作大多只是簡單的根據工作人員的直覺進行操作，使得操作難度較大，工作質量也得不到保證，而利用相應的擴底樁施工管理裝置，可以應用計算機對圖像進行相應的處理，然后處理結果會以報告的形式提供給操作者，操作者會繼續(xù)根據報告內容進行接下來的操作。

2）系統(tǒng)的概述。應用擴底樁施工管理裝置進行擴底的過程中，計算機會將傳感器所傳遞過來的數據顯示在控制器的顯示器上，然后深度傳感器會檢測鉆孔的深度，回旋式編碼器會檢測鋼絲繩導向滑輪的轉速，裝置中伸縮管的升降就是由導向滑輪完成的，回旋式編碼器會直接向測得的脈沖數據傳輸到將施工管理裝置當中。施工管理裝置所檢測到的數據乘以脈沖過程中鋼絲繩的實際位移就得到了實際的鉆孔深度，系統(tǒng)也會將計算得出的鉆孔深度輸出在顯示器上。擴底傳感器會檢測擴底斗的打開和閉合的狀態(tài)，然后將狀態(tài)的結果轉換成為相應的信號，直接輸送到計數器上，系統(tǒng)會將這些數據輸入到計算機系統(tǒng)中，計算機系統(tǒng)的模擬裝置直接模擬擴底孔的形狀和直徑，在顯示器中直接顯示相應的圖像。

3）引入系統(tǒng)的效果。首先，提升了擴底樁的質量，因為通過系統(tǒng)所顯示的擴底回轉斗的深度和擴底，就可以正確地判斷擴底的實際形狀，保證其形狀可以滿足具體的擴底要求，進一步提高樁基的穩(wěn)定性和可靠性；其次，通過圖像就可以精準地掌握鉆孔中斗的位置、擴大翼的開閉狀態(tài)以及鉆孔土沙的抓取量，通過系統(tǒng)的提示可以避免某些事物操作所導致的安全事故，極大程度地保證了操作人員的施工安全；最后，所有的數據會收集保存在IC卡上，數據具有較高的可靠性，使得業(yè)務處理的過程更加合理。

3.3 攪拌樁施工機電一體化

1）攪拌樁的等速控制裝置。地基施工方法有很多，所有的施工方法基本都是將混勻機構安裝在攪拌鉆桿上，通過地基的深挖，然后向深槽注入砼土，將砼土和土壤均勻攪拌，進而形成相應的硅結構。在開展施工的過程中，必須保證灌注泥漿的密實性。如果不能穩(wěn)定地控制混勻機構的升降速度，那么硅結構的穩(wěn)定性也就得不到保障，不利于整個樁體質量的提高。在對混勻機構的升降速度自動控制到任何速度時，實現對每一鉆孔深度下的鉆孔深度、鉆孔扭矩、鉆孔反力、升降速度等參數的及時反饋，保證了施工管理的標準化程度。

①應用回轉碼器檢測混勻機構吊繩的導向滑輪轉速，然后計算出繩速，混勻機構的升降速度等于繩速除以實際鋼絲繩的值。另外，電氣指令在電磁比例減壓閥的轉換作用下可以轉變?yōu)橄鄳囊簤褐噶?，更有效地控制可變的液壓泵的轉速。通常來說，以實現繩速檢測為基礎，應用反饋控制就可以將繩速控制在指定的范圍內，保證繩速不會受到其他外界因素的影響。將混勻機構的尖端放置到鉆孔施工最開始的位置，同時恢復混勻機構最原始的位置，經過計算可得出相應的鉆孔深度，鉆孔深度等于導向滑輪的繩的位移數值除以鋼絲繩的倍率。

②貼孔扭矩。如果混勻機構的動力源為電驅動機，那么需要檢測混勻機構的電流，如果混勻機構的動力源為液壓驅動，那么需要將相應的數據通過壓力轉換器轉換為具體的電信號，繼續(xù)進行操作和計算。

③測力傳感器可以檢測實際的單根鋼絲繩的拉力，將這些檢測出來的單根鋼絲繩的拉力值乘以鋼絲繩的倍率，可以得出具體的吊重[3]。在開展施工的過程中，施工管理裝置的儀表盤會將這些數據以LCD的形式展現出來，同時儀表盤上會設置相應的系統(tǒng)控制按鈕，可以將相應的數據保存在具體的裝置上，如果有需要，還可以將這些數據直接打印出來，更好地控制樁質量。

2）系統(tǒng)引入的效果。①提高均勻攪拌混合質量。切削的土壤和泥漿經過均勻的攪拌，形成相應的硅結構，因為均勻攪拌的過程具有較強的可行性，另外，混合攪拌所得到的硅結構也具有較高的強度，可以間接起到支撐地基的效果。在系統(tǒng)工作的過程中，混勻機構可以自動完成等速的上升和下降，不管是上升的過程還是下降的過程，地基所發(fā)生的變化都不會對混勻結構造成影響，使得鉆桿的升降速度也到了較好的保證。②業(yè)務的合理化處理。系統(tǒng)工作過程中所有的數據都會收集并保存到IC卡上面，和傳統(tǒng)的人工處理數據的方式相比，數據具有較高的可靠性，計算結果具有較高的準確性，另外，可以節(jié)省更多的勞動時間，極大程度地提升了工作質量和效率。

4 結語

在開展橋梁施工的過程中，經常會涉及到攪拌樁施工工藝和擴底樁施工工藝，在過去，大多應用人工處理模式開展這些工作，工作的可靠性得不到保證。隨著科技的發(fā)展，機電一體化的施工管理裝置系統(tǒng)應運而生，該技術在擴底樁施工及攪拌樁施工的應用，不僅可以極大程度地提升施工質量，還可以節(jié)省施工時間和成本，對于保證整個項目的施工質量和經濟效益具有非常重要的意義。