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)

楊維威

(中鐵十九局集團(tuán)有限公司 北京 100176)

1 工程概述

崇左大橋是廣西壯族自治區(qū)“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”重點(diǎn)推進(jìn)工程項目，也是崇左市地標(biāo)性建筑物。大橋全長533 m，其中主橋長400 m、寬39 m。該橋設(shè)計為墩塔梁固結(jié)結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)為縱向連續(xù)剛構(gòu)體系，下部為雙肢柔性薄壁橋墩，索塔采用鋼箱混凝土結(jié)構(gòu)。0號、1號梁段采用支架現(xiàn)澆，2號～19號梁段采用后支點(diǎn)菱形掛籃懸臂澆筑，其中10號梁段長5.5 m，重達(dá)889 t，箱梁采用C60混凝土。根據(jù)設(shè)計要求，采用2個“T”構(gòu)同時對稱澆筑施工，需要4套五榀菱形掛籃，掛籃設(shè)計重量為1 008 t，如圖1所示。

2 施工技術(shù)原理

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)是通過采用掛籃智能液壓同步控制系統(tǒng)來實現(xiàn)同步行走施工的，它是由PLC控制系統(tǒng)、液壓泵站(壓力控制系統(tǒng))、雙作用中空前卡式液壓千斤頂、位移監(jiān)控系統(tǒng)及液壓連接系統(tǒng)等組成，如圖2所示。

圖1 后支點(diǎn)菱形掛籃

圖2 掛籃智能液壓同步控制系統(tǒng)組成

掛籃智能液壓同步控制系統(tǒng)按照預(yù)先編制特殊算法的控制程序，通過設(shè)定各千斤頂位移量程、壓力量程、行程上下限值、壓力上限值、找平壓力值、位移偏差報警值及同步精度位移值指令傳輸給液壓泵站和位移監(jiān)控系統(tǒng)，液壓泵站接收數(shù)據(jù)指令后[1]，輸送相應(yīng)的液壓給中空液壓千斤頂。同步系統(tǒng)運(yùn)行時，壓力傳感器檢測到的壓力值經(jīng)數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)換成支反力值，該值經(jīng)系統(tǒng)再次換算成壓力后，傳輸給頂推油缸，并設(shè)定成標(biāo)準(zhǔn)壓力。此時頂推油缸在設(shè)定的壓力下提供外部頂推力[2-3]，并且控制油缸同步頂推。

每個部位受力點(diǎn)的最高壓力、各受力點(diǎn)之間的最大壓力差的調(diào)整[4]，通過系統(tǒng)內(nèi)部模塊實時監(jiān)測、協(xié)調(diào)分配各受力點(diǎn)的載荷變化情況來實現(xiàn)，從而使各受力點(diǎn)達(dá)到同步性一致。系統(tǒng)中設(shè)有自動報警系統(tǒng)，一旦各受力點(diǎn)之間的最大壓差或某個受力點(diǎn)的載荷達(dá)到設(shè)定的壓力值時，該系統(tǒng)就會發(fā)出嗡鳴聲并自動停機(jī)[5]。與此同時，位移傳感器通過檢測頂升的距離，以其中一個千斤頂最大的傳感器測量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，位移差控制在設(shè)定范圍內(nèi)，若頂升量程較大，則減小該側(cè)比例閥的液壓油流量；反之，則增大該側(cè)比例閥的液壓油流量[6]。本操控系統(tǒng)是一個以位移控制為主、壓力控制為輔的同步控制系統(tǒng)。掛籃行走施工時，過程同步精度可控制在2 mm之內(nèi)，從而確保掛籃行走過程同步性、安全性、高效性及整體穩(wěn)定性。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

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)工藝流程見圖3。

圖3 掛籃智能液壓同步行走施工工藝流程

3.2 施工操作要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

(1)根據(jù)工程實際情況，工程管理人員加強(qiáng)對施工技術(shù)及安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)，并對作業(yè)人員進(jìn)行詳細(xì)的安全交底、技術(shù)交底。

(2)前一節(jié)段箱梁所有工序(混凝土澆筑、張拉、壓漿及掛索)全部完成后，方可開始準(zhǔn)備掛籃行走作業(yè)。

(3)千斤頂、油壓表在使用之前要進(jìn)行標(biāo)定[7]，并根據(jù)計算反力與油壓表相驗證。

3.2.2 測量放樣，鋪設(shè)行走軌道

首先要根據(jù)工程施工情況，合理選用長度適中且有足夠剛度的材料作為行走軌道，并盡可能減少軌道接頭數(shù)量，保證軌道整體性。當(dāng)梁面平整度較差時，應(yīng)采用高強(qiáng)度砂漿找平，然后按設(shè)計間距布設(shè)軌道墊墩[8]。其次采用全站儀對行走軌道中心軸線進(jìn)行測設(shè)，然后人工配合機(jī)械鋪設(shè)軌道，并加以固定。本項目掛籃行走軌道采用單軌道，頂面鋪設(shè)厚3 mm、寬度為290 mm的不銹鋼板滑道。由于掛籃前支點(diǎn)在行走過程中受到的反力較大，因此在鋪設(shè)軌道墊墩時，應(yīng)將靠近梁端的軌道墊墩適度加密。

3.2.3 下降底模、內(nèi)模及外側(cè)模板

掛籃模板系統(tǒng)采用液壓千斤頂配合手拉葫蘆進(jìn)行同步放松及下放[9]。模板松動后，要嚴(yán)格控制下降速度，避免松動后突然產(chǎn)生較大沖擊力，影響施工安全。底模下放高度為500 mm時最為合適，側(cè)模、內(nèi)模以不與箱梁混凝土接觸即可。當(dāng)遇有斜拉索張拉齒塊及內(nèi)橫隔梁的箱梁，則需要先將內(nèi)模系統(tǒng)拆除、吊出，側(cè)模下放高度需避開拉索錨塊混凝土。

3.2.4 安裝調(diào)試同步系統(tǒng)

(1)菱形掛籃智能液壓同步系統(tǒng)安裝前需要對各部件進(jìn)行性能檢查，然后按技術(shù)文件逐步安裝各組成系統(tǒng)。安裝完成后，首先要采用手動模式下的試運(yùn)行，通過試運(yùn)行保證各工作元件按設(shè)定的運(yùn)動方式運(yùn)行。采用聯(lián)機(jī)調(diào)試時，啟動液壓泵站，選擇手動模式運(yùn)行，在系統(tǒng)主控平臺上執(zhí)行千斤頂伸缸或縮缸動作，檢查其動作是否正確，并調(diào)節(jié)行程檢測裝置元件，使檢測裝置的接觸及檢測數(shù)據(jù)的傳輸正常運(yùn)轉(zhuǎn)[10-11]。

(2)菱形掛籃智能液壓同步系統(tǒng)通過手動試機(jī)完成后，需要再選擇自動模式下運(yùn)行系統(tǒng)，檢查系統(tǒng)各千斤頂?shù)耐叫院蛣幼鲄f(xié)調(diào)性。如不滿足設(shè)定的施工要求，必須及時查找原因，排除故障[12]，并重新進(jìn)行調(diào)試，在保證系統(tǒng)各方面的動作完全協(xié)調(diào)后，方可進(jìn)行下步施工。

3.2.5 安裝掛籃拖拉機(jī)構(gòu)

掛籃拖拉機(jī)構(gòu)是在前支點(diǎn)位置焊接一個φ10×90 mm開口銷及軸，并在軌道前端焊接2 cm厚中間孔徑為40 mm的限位鋼板，利用一套強(qiáng)度等級為PSB 830型φ32 mm精軋螺紋鋼(含螺母及墊板)作為拖拉工具，通過菱形掛籃智能液壓同步系統(tǒng)組件當(dāng)中的前卡式中空液壓千斤頂進(jìn)行拖拉行走。

3.2.6 提升主桁架支撐座

為保證菱形掛籃主桁架的整體穩(wěn)定性，減少掛籃前支點(diǎn)受力，在掛籃前支點(diǎn)兩側(cè)各設(shè)置1根φ90 mm的絲桿支撐座，方便人工上下調(diào)整施工。當(dāng)施工困難時，可采用液壓千斤頂輔助提升支撐座裝置。由于支撐座較重，在提升過程中，必須注意支撐座螺桿和螺母的同步性，防止造成人員受傷。

3.2.7 解除掛籃后錨裝置

掛籃后錨利用6根φ32 mm精軋螺紋鋼錨固在已澆箱梁的頂板上。后錨裝置解除是掛籃行走之前的最后一道工序，采用人工利用扳手進(jìn)行施工。拆除時必須給予高度重視，安排專人進(jìn)行掛籃安全性檢查。后錨拆除后，后支點(diǎn)以后勾板的形式沿行走軌道兩側(cè)下邊緣向前滑動。行走前需在不銹鋼滑道板頂面均勻涂抹潤滑油脂，以減小行走摩阻，同時在軌道外側(cè)粘貼行程標(biāo)識，以便及時掌握掛籃行走距離。

3.2.8 啟動掛籃智能液壓同步系統(tǒng)

(1)掛籃智能液壓控制系統(tǒng)調(diào)試完成后，按照設(shè)定位移值、壓力值等控制參數(shù)進(jìn)行施工行走。首先將開關(guān)旋轉(zhuǎn)到聯(lián)動位置，然后啟動液壓油泵按鈕，由壓力傳感器檢測到的壓力值，通過數(shù)據(jù)模塊轉(zhuǎn)換成支反力值，然后再通過數(shù)據(jù)處理形成標(biāo)準(zhǔn)油缸壓力，千斤頂油缸在要求的壓力下提供牽引力，并且控制油缸同步牽引掛籃前行，如圖4所示。

圖4 同步頂升千斤頂拖拉掛籃整體行走

當(dāng)千斤頂活塞頂升時，位移傳感器通過檢測頂升的距離，以其中一個液壓千斤頂最大的傳感器測量的數(shù)據(jù)為控制基準(zhǔn)，位移數(shù)據(jù)差值控制在設(shè)定范圍內(nèi)。若油缸頂升距離較大，則減小該側(cè)比例閥的液壓油流量；反之，則增大該側(cè)比例閥的液壓油流量，保證千斤頂?shù)耐叫浴?/p>

(2)掛籃行走時，需按照人員分工要求逐段拆除軌道前端錨固裝置，安裝軌道后端錨固裝置，并在掛籃行走至系統(tǒng)設(shè)置距離后及時調(diào)整拖拉裝置，然后重新啟動系統(tǒng)進(jìn)行掛籃行走，重復(fù)上述工序直至掛籃行走到設(shè)計位置。在行走過程中必須派專人進(jìn)行檢查，保證各部件之間不發(fā)生碰觸，影響走行安全。

3.2.9 掛籃行走到位

掛籃按照上述工序同步行走到位后，下放前支點(diǎn)支撐座，及時安裝掛籃后錨裝置，拆除掛籃智能液壓同步系統(tǒng)，并對掛籃及軌道各部位進(jìn)行安全性檢查，在確保無問題的情況下，方可進(jìn)行下一步工序施工。掛籃及軌道錨固系統(tǒng)均應(yīng)采用雙螺母進(jìn)行加固，以防掛籃發(fā)生扭轉(zhuǎn)發(fā)生安全事故。

4 施工注意事項

(1)掛籃主桁架等主要構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度均需滿足設(shè)計要求；掛籃按設(shè)計圖紙組裝完成后，需進(jìn)行預(yù)壓，以消除非彈性變形。

(2)精軋螺紋鋼應(yīng)進(jìn)行試驗檢測。施工時為避免電焊損傷，影響桿件應(yīng)力損失，應(yīng)采用PVC套管進(jìn)行保護(hù)。錨固系統(tǒng)采用豎向預(yù)應(yīng)力筋預(yù)埋設(shè)，應(yīng)保證其豎直、位置準(zhǔn)確，無漏埋。

(3)由于外側(cè)模板系統(tǒng)質(zhì)量大，行走過程中必須安排專人進(jìn)行實時監(jiān)控。

(4)行走軌道采用焊接連接時，必須保證焊縫質(zhì)量達(dá)到I級標(biāo)準(zhǔn)。此外，軌道不銹鋼應(yīng)采用不銹鋼焊條施焊。焊接完成后，需及時對焊縫進(jìn)行打磨，以減小行走摩擦阻力。

(5)行走前，需對智能液壓同步控制系統(tǒng)、掛籃及模板進(jìn)行全方面檢查，尤其是用于掛籃模板錨固的各桿件，避免在行走過程中與混凝土相互磕碰，增加行走阻力。

(6)掛籃行走時，由于前支點(diǎn)處壓力較大，因此在前支點(diǎn)至梁端處的軌道墊墩必須加密布設(shè)；后支點(diǎn)受到的牽引力較大，必須保證行走軌道與錨固預(yù)應(yīng)力筋連接可靠、牢固。

(7)在整個掛籃行走過程中，所有錨固系統(tǒng)均采用“墊板＋雙螺母”的方式進(jìn)行有效錨固，以保證行走過程的安全性。

(8)掛籃同步行走過程中，應(yīng)時刻注意液壓泵站油表情況，并及時將掛籃同步系統(tǒng)設(shè)定行走距離與實際行走距離進(jìn)行核對，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，并通過總結(jié)分析，進(jìn)一步減少同步行走誤差。

(9)菱形掛籃智能液壓同步系統(tǒng)屬于精密儀器，施工時要進(jìn)行妥善保管，以防人為破壞降低其使用精度。

5 結(jié)束語

崇左大橋是廣西壯族自治區(qū)成立60周年獻(xiàn)禮工程，也是“一帶一路”經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)工程。大橋主箱梁為三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，采用單箱四室截面，箱梁頂板寬39 m，0號梁段長8 m，每個T構(gòu)縱橋向劃分為19個對稱梁段。在主橋連續(xù)梁掛籃行走施工中，通過采用大噸位寬幅長節(jié)段后支點(diǎn)菱形掛籃智能液壓同步行走施工技術(shù)，不但加快了懸澆箱梁的施工進(jìn)度、提高了掛籃整體施工精度、降低了工人勞動強(qiáng)度和安全風(fēng)險，而且有效地解決了掛籃在行走過程中不同步、施工效率低、安全風(fēng)險高等問題，確保了大橋的整體施工質(zhì)量。