顧雯

作者簡介：顧?雯（1988—），高級工程師，主要從事交通工程領(lǐng)域施工技術(shù)和管理研究工作。

文章基于智慧建造理念，提出一種菱形掛籃懸臂澆筑智能頂推技術(shù)。該技術(shù)運(yùn)用智能同步連續(xù)行走系統(tǒng)將壓力、位移信號傳送至主控器，經(jīng)調(diào)整分配各受力點(diǎn)荷載變化，將相應(yīng)液壓信號傳輸給液壓千斤頂，實(shí)現(xiàn)同步頂推行走作業(yè)。同時(shí)，系統(tǒng)控制油缸可實(shí)現(xiàn)在精軋螺紋鋼上前后任一點(diǎn)行走鎖定，若超過壓力或位移限值，系統(tǒng)可自動報(bào)警并停止作業(yè)，無須對錨吊點(diǎn)及底模進(jìn)行測量就可以獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)。該技術(shù)操作方便高效，實(shí)現(xiàn)了掛籃懸臂澆筑同步頂推智能監(jiān)控，保證了懸臂澆筑施工質(zhì)量和安全性。

后支點(diǎn)；菱形掛籃；智能頂推；懸臂澆筑

U445.462A571992

0?引言

后支點(diǎn)菱形掛籃因結(jié)構(gòu)簡單、剛度大、變形小、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，在橋梁懸臂澆筑中得到廣泛應(yīng)用［1-2］。但傳統(tǒng)的施工方式在行走過程中只能間隔一段時(shí)間由人工對前錨吊點(diǎn)進(jìn)行測量，以獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，對底模也是采用手動測量方式對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，無法對行走全過程進(jìn)行控制。一旦發(fā)生行走不同步，掛籃的受力變化超出正常范圍，容易發(fā)生安全事故，造成無法估量的潛在風(fēng)險(xiǎn)［3-4］。鑒于此，本文在傳統(tǒng)后支點(diǎn)菱形掛籃技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，通過融入智能同步連續(xù)行走系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)懸臂澆筑在全過程同步頂推作業(yè)中的智能監(jiān)控以及頂推故障情況下自動報(bào)警啟停，確保后支點(diǎn)菱形掛籃安全高效作業(yè)。

1?工程概況

徐圩至灌云的LS-LYG3 標(biāo)段包括主線橋5座，共長2 385.56 m，其中1 981.2 m長的特大橋1 座，橋長252.2 m的大橋2座，中、小橋2座。為提高施工效率和安全性，橋梁建造充分融合了信息化技術(shù)，尤其菱形掛籃施工最具特色，其在傳統(tǒng)施工技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了信息化改進(jìn)創(chuàng)新，并取得了較好的效益，最終匯總形成菱形掛籃智能頂推技術(shù)，在其他工程項(xiàng)目推廣應(yīng)用。

2?施工工藝

2.1?工藝原理

菱形掛籃安裝時(shí)，在前錨吊點(diǎn)及后錨處各設(shè)置一個重力傳感器，底模前端及后端各設(shè)置一個位移傳感器，并通過液壓連接系統(tǒng)將其與壓力控制器及主控器相連。在每個液壓千斤頂活塞前端連接錨杯，錨杯夾片內(nèi)壁和精軋螺紋鋼外壁設(shè)置成相同的螺紋，避免了在鎖定過程中對精軋螺紋鋼造成破壞。安裝完畢后，以預(yù)壓反力架預(yù)壓掛籃。行走過程中，將傳感器接收到的壓力和位移信號傳輸給壓力控制器和主控器。壓力控制器接收數(shù)據(jù)信號后，借助系統(tǒng)的智能化功能實(shí)時(shí)監(jiān)測及合理分配各受力點(diǎn)荷載變化，并聯(lián)動輸送相應(yīng)的液壓給千斤頂。系統(tǒng)構(gòu)造及組件如圖1所示。

當(dāng)重力傳感器和位移傳感器感受到的壓力值或位移值超過最大限值時(shí)，會將信號立即傳輸至主控器，主控器接收到信號后，立即啟動報(bào)警系統(tǒng)并自動停機(jī)，以保證掛籃連續(xù)同步行走的安全性。

2.2?工藝流程

施工操作流程圖如下頁圖2所示。

2.3?技術(shù)要點(diǎn)

2.3.1?施工準(zhǔn)備

嚴(yán)格做好技術(shù)安全交底及前一節(jié)段箱梁澆筑、張拉、壓漿及掛索等工序；標(biāo)定好油壓表及千斤頂，計(jì)算驗(yàn)證反力與油壓表。

2.3.2?鋪設(shè)行走軌道

根據(jù)長度、剛度要求，軌道選用適中材料，軌道接頭數(shù)量盡量少，整體性要達(dá)標(biāo)。定位軌道中心，鋪設(shè)軌枕，放置軌道。完畢后，根據(jù)掛籃設(shè)計(jì)圖安裝掛滾輪組于軌道上預(yù)定位置，利用精軋螺紋鋼及軌枕把軌道固定梁上。梁的表面平整度不達(dá)標(biāo)時(shí)，需通過高強(qiáng)度砂漿進(jìn)行找平，接著布置軌道墊墩，做到與設(shè)計(jì)間距相一致。

2.3.3?菱形主桁架及其附件安裝

用吊機(jī)將前支腿吊放在要澆筑的位置處，然后吊裝后支腿，與前支腿距離保持5.6 m。安設(shè)桁架桿件時(shí)，通過錨桿將其后端固定于箱梁的預(yù)應(yīng)力筋設(shè)定位置處，接著依次安裝平聯(lián)、后上、前上橫梁及其平聯(lián)、前后吊帶等。在橋下將底模平臺組裝好，確定無誤后，吊起并固定底模平臺底梁，并將底梁與后錨桿連接，吊起前、后吊索，將底模吊索固定在菱形框架下的短梁處。在底模的前端和后端安裝位移傳感器，并在前后錨吊點(diǎn)設(shè)置重力傳感器，在每個活塞前端連接錨杯，錨杯內(nèi)夾片體內(nèi)壁為與精軋螺紋鋼外壁的螺紋筋相配合的螺紋，以便夾緊時(shí)不會損壞螺紋鋼。

2.3.4?智能同步連續(xù)行走系統(tǒng)安裝

預(yù)先對各部件性能進(jìn)行檢查，然后安裝各子系統(tǒng)。采用18×18AQ型軟管一側(cè)直接與壓力控制器連接，另一側(cè)則連接油缸。壓力控制器安裝于主桁架的水平桿上，用2個1 m長槽鋼支撐，采用點(diǎn)焊固定，焊高6 mm，焊縫長30 mm。用氣缸耳座與前滑塊連接前向氣缸一端，再通過銷軸鎖定另一端與行走軌道上的頂推塊鉸接，然后將各傳感器與壓力控制器和主控器連接。安裝工作完畢后，先通過手動模式進(jìn)行試運(yùn)行，以保證各工作元件運(yùn)行方式與設(shè)定目標(biāo)相一致。

通過手動模式聯(lián)機(jī)調(diào)試，檢測伸縮缸動作、裝置元件接觸及數(shù)據(jù)傳輸是否正確。合格后，改為自動模式運(yùn)行。若千斤頂動作協(xié)調(diào)性和運(yùn)行同步性達(dá)不到設(shè)定目標(biāo)，須及時(shí)排查故障，重新調(diào)試，直到滿足既定的施工要求。

2.3.5?安裝掛籃拖拉機(jī)構(gòu)

根據(jù)現(xiàn)場條件，在前支點(diǎn)處焊接合適的插銷和軸，并在軌道前端焊接中間孔徑為40 mm、厚為2 cm的限位鋼板。將PSB830型、32精軋螺紋鋼作為拖拉工具，利用智能同步連續(xù)行走系統(tǒng)組件中液壓千斤頂進(jìn)行拖拉工作。

2.3.6?掛籃預(yù)壓

掛籃預(yù)壓反力架采用雙拼Ⅰ32a工字鋼，在箱梁每道腹板處各設(shè)置一個，根部與腹板的預(yù)埋精軋螺紋鋼進(jìn)行固定，并用千斤頂加載端部。預(yù)壓時(shí)，先以20%的荷載試運(yùn)行，隨后再以20%為梯度，逐級進(jìn)行。實(shí)際加載時(shí)，結(jié)合荷載計(jì)算結(jié)果和考慮1.2加載系數(shù)，同時(shí)用4 臺千斤頂加壓。

2.3.7?模板調(diào)整

模板安裝調(diào)整過程中，主要是控制好降落速度，以避免產(chǎn)生較大沖擊力，影響操作安全。底模下放距離以500 mm為宜，側(cè)模和內(nèi)模要確保不與箱梁混凝土接觸。

2.3.8?鋼筋綁扎及預(yù)應(yīng)力管道預(yù)留

鋼筋綁扎工序與傳統(tǒng)施工相似。預(yù)應(yīng)力管道采用塑料波紋管成孔。若管道與構(gòu)造鋼筋安裝位置發(fā)生沖突，波紋管安裝時(shí)需適當(dāng)移動構(gòu)造鋼筋，務(wù)必保證預(yù)應(yīng)力管道位置定位達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)針對性采取固定措施，提高預(yù)應(yīng)力管道位置穩(wěn)定性。

2.3.9?混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑前，對模板標(biāo)高、鋼筋、預(yù)應(yīng)力孔道布置、預(yù)埋件埋設(shè)加固狀況以及支架穩(wěn)固情況進(jìn)行檢查并調(diào)整。用高壓風(fēng)槍清理雜物，并在模板上灑水保持濕潤。混凝土澆筑以“對稱、平衡、同步進(jìn)行”為原則，澆筑方法為在梁高方向，先底板，再橫隔板、腹板，后頂板，澆筑工藝采用分層、斜向推進(jìn)，分層厚度以30 cm為宜。兩端應(yīng)對稱澆筑混凝土，若泵送混凝土?xí)r難以實(shí)現(xiàn)，則應(yīng)控制兩端混凝土灌注量，確保不平衡重＜8 t。澆筑完成后需強(qiáng)化養(yǎng)護(hù)工作，及時(shí)覆蓋、灑水養(yǎng)生，確保養(yǎng)護(hù)周期不少于14 d。

2.3.10?預(yù)應(yīng)力施工

按傳統(tǒng)工序及注意事項(xiàng)做好前期工作，選用75 t千斤頂進(jìn)行張拉，采用二次張拉。在預(yù)應(yīng)力達(dá)到規(guī)定值時(shí)，測量伸長值，判斷其是否符合規(guī)范要求，完成張拉。梁體封錨及管道壓漿應(yīng)在預(yù)應(yīng)力張拉24 h內(nèi)完成，特殊情況下不得超過48 h，確?？椎乐械念A(yù)應(yīng)力鋼筋在灌漿前無銹跡。

2.3.11?智能同步連續(xù)行走施工

預(yù)先設(shè)定系統(tǒng)的位移值和壓力值參數(shù)，并選擇聯(lián)動模式。開啟油泵按鈕，通過智能系統(tǒng)將壓力傳感器所檢測壓力值利用數(shù)據(jù)模塊轉(zhuǎn)換為支反力值，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理變成可直觀讀取的標(biāo)準(zhǔn)油缸壓力。接著由千斤頂油缸提供牽引力，并進(jìn)行智能聯(lián)動控制，確保菱形掛籃同步前行。

活塞頂升時(shí)，通過智能系統(tǒng)監(jiān)測頂升距離，并以傳感器所測量到的最大數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，確保將各差值控制在允許范圍內(nèi)。如果間距超過要求，需減小液壓油流量；反之，則增大液壓油流量，務(wù)必提高千斤頂同步性、穩(wěn)定性，直至達(dá)到設(shè)定值。掛籃同步運(yùn)行時(shí)，做好軌道前、后端錨固裝置拆除與安裝的交替工作，運(yùn)行至設(shè)定距離后，及時(shí)調(diào)整拖拉裝置，并重新啟動系統(tǒng)，重復(fù)前面工序，直至掛籃到設(shè)定位置。智能頂推工序結(jié)束后，拆除整套系統(tǒng)，檢查安全后進(jìn)入下一步施工工序。采用雙螺母對掛籃、軌道進(jìn)行錨固，務(wù)必確保掛籃不發(fā)生扭轉(zhuǎn)或松動，避免質(zhì)量問題和安全事故。

3?應(yīng)用效果分析

3.1?經(jīng)濟(jì)效益

基于智能頂推的后支點(diǎn)菱形掛籃懸臂澆筑成型技術(shù)，通過壓力傳感器和位移傳感器確定壓力值及位移值，無須人工對施工過程數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，即可實(shí)現(xiàn)菱形掛籃同步連續(xù)行走，施工效率和安全性能大大提升。經(jīng)工程初步應(yīng)用分析，減少了人工投入，縮短了施工工期，節(jié)省人工費(fèi)用約2.3萬元；技術(shù)采用反力架預(yù)壓法對掛籃進(jìn)行預(yù)壓，相比傳統(tǒng)堆載預(yù)壓，節(jié)省人工及機(jī)械成本約10萬元。此外，技術(shù)安全性能高，可避免潛在的安全事故和經(jīng)濟(jì)損失，經(jīng)濟(jì)效益良好。

3.2?社會效益

該技術(shù)采用掛籃智能同步連續(xù)行走系統(tǒng)，將傳統(tǒng)菱形掛籃施工與信息化技術(shù)相融合，通過主控器和壓力控制器協(xié)調(diào)分配各受力點(diǎn)的荷載變化將相應(yīng)的液壓信號傳輸給液壓千斤頂，有效保證了后支點(diǎn)菱形掛籃行走的一致性，當(dāng)主控器接收到的壓力值或位移值超過最大限值時(shí)，主控器啟動報(bào)警系統(tǒng)并自動停機(jī)，保證了掛籃行走的安全性。該技術(shù)施工方便快捷，質(zhì)量安全可靠，且采用反力架預(yù)壓法，無須堆砂預(yù)壓，全程施工無污染，具有顯著的社會和環(huán)保效益。

4?結(jié)語

針對徐圩至灌云段LS-LYG3標(biāo)段橋梁建造的特點(diǎn)，本文對傳統(tǒng)掛籃施工方式進(jìn)行信息化改進(jìn)創(chuàng)新，并從技術(shù)原理、施工準(zhǔn)備、行走軌道鋪設(shè)、菱形主桁架及其附件安裝、智能同步連續(xù)行走系統(tǒng)安裝、掛籃預(yù)壓、模板調(diào)整、預(yù)應(yīng)力施工、智能同步連續(xù)行走等方面對工藝流程和操作要點(diǎn)進(jìn)行具體闡述，以提高后支點(diǎn)菱形掛籃懸臂澆筑成型效率和施工安全性，為其他類似掛籃施工提供技術(shù)參考。

［1］楊維威.大噸位寬幅長節(jié)段后支點(diǎn)菱形掛籃同步行走施工技術(shù)［J］.鐵道建筑技術(shù)，2019（5）：60-63.

［2］李建凱.菱形掛籃在箱梁懸臂現(xiàn)澆施工中的應(yīng)用［J］.交通世界，2022（19）：65-67.

［3］孫?晗.菱形掛籃新型軌道設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析［D］.南昌：華東交通大學(xué)，2021.

［4］安德權(quán).上下雙室連續(xù)剛構(gòu)渡槽菱形掛籃結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化研究［D］.鄭州：鄭州大學(xué)，2018.