數(shù)字化在高鐵施工中的自主應(yīng)用
——數(shù)字化定位網(wǎng)平臺(tái)和模塊的加工及注意事項(xiàng)

閆蕊

（中國(guó)鐵建十八局集團(tuán)公司，天津300222）

高鐵施工是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中重要的組成部分，各項(xiàng)技術(shù)、專利越來(lái)越趨于完善。工程人經(jīng)常講的口號(hào)就是“讓標(biāo)準(zhǔn)成為習(xí)慣，讓習(xí)慣符合標(biāo)準(zhǔn)”；“細(xì)節(jié)決定成敗”……而數(shù)字化的出現(xiàn)和應(yīng)用，極大的減少了人為因素，讓“細(xì)節(jié)”逐漸做到極致，大家可以相信，數(shù)字化控制的過(guò)程會(huì)越來(lái)越多，工程人勢(shì)必也要學(xué)會(huì)將數(shù)字化應(yīng)用到施工中去。

目前各工程單位外購(gòu)的數(shù)字化機(jī)械設(shè)備一般有，棒材剪切線、數(shù)控彎曲中心、數(shù)控調(diào)直、數(shù)控溫度遙感、數(shù)控張拉設(shè)備等等。這些，讓鋼筋加工的標(biāo)準(zhǔn)提升了幾個(gè)級(jí)別，讓溫度數(shù)據(jù)記錄準(zhǔn)確且記錄人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，讓張拉操作數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了理想的計(jì)算數(shù)值。這些都是外購(gòu)的成品設(shè)備，作為工程人，我們也要學(xué)會(huì)創(chuàng)造的把數(shù)字化應(yīng)用到施工中，如此，我們的施工才能越來(lái)越有檔次，越來(lái)越能“習(xí)慣符合標(biāo)準(zhǔn)”。下面就以某鐵建單位鋼筋施工技術(shù)中，已經(jīng)自主應(yīng)用的數(shù)字化且取得良好效果的產(chǎn)品做一個(gè)闡述，相信肯定能有助于提高工程技術(shù)人員的技術(shù)水平。

本文介紹的產(chǎn)品是定位網(wǎng)的加工平臺(tái)和模塊。

1 重要性

定位網(wǎng)是鐵路混凝土“預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支橋梁”最重要的技術(shù)參數(shù)。它的準(zhǔn)確性，影響預(yù)制管道的順直，也就影響鋼絞線穿束進(jìn)程、摩阻參數(shù)、張拉撓度等，是橋梁壽命的最直接因素。雖說(shuō)橋梁的外觀給人第一印象；各種檢查看鋼筋較多……但是，高鐵橋梁施工過(guò)程中，合格監(jiān)理百分百檢驗(yàn)的，且國(guó)家質(zhì)檢總局（一般由鐵科院代理）認(rèn)證必驗(yàn)的，就是以坐標(biāo)參數(shù)為依據(jù)的橡膠棒管道，這就能看出給橡膠棒定位的定位網(wǎng)的重要性。

2 定位網(wǎng)施工發(fā)展歷程

高鐵在我國(guó)剛開(kāi)始施工的時(shí)候，各單位經(jīng)驗(yàn)并不豐富，定位網(wǎng)施工由兩側(cè)定位網(wǎng)及底板定位網(wǎng)三部分構(gòu)成，加工由兩個(gè)人相對(duì)獨(dú)立完成，完成后由工人運(yùn)走，直接到鋼筋籠上定位。這樣經(jīng)常因人為因素造成偏差，驗(yàn)收鋼筋籠管道時(shí)常常各種調(diào)整，造成施工、誤工。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，各單位不斷的改進(jìn)、創(chuàng)新，焊接的都是整體網(wǎng)片（見(jiàn)圖一）。到目前，整體網(wǎng)片是標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，分體網(wǎng)片已成歷史。

3 定位網(wǎng)焊接平臺(tái)的誕生和發(fā)展

分體定位網(wǎng)退出，整體定位網(wǎng)的誕生，讓定位網(wǎng)加工平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。從開(kāi)始隨意拼湊，到按數(shù)據(jù)有依據(jù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，彰顯了工程技術(shù)人員接受了新的科學(xué)技術(shù)。最開(kāi)始是角鐵拼接、焊接、人工切割、人工定位，后有各種樣式的平臺(tái)出現(xiàn)。當(dāng)激光切割普遍出現(xiàn)在縣級(jí)城鎮(zhèn)后，新型的平臺(tái)、新的定位模式刷新人們的理念。

新型坐標(biāo)式平臺(tái)、數(shù)控切割定位模塊等，就是這樣一種建立在數(shù)字化基礎(chǔ)上的平臺(tái)和定位模塊。新型平臺(tái)可以很容易的看到焊接好的成品網(wǎng)片各個(gè)網(wǎng)孔的坐標(biāo)值、各網(wǎng)孔偏差情況。實(shí)踐證明，新型平臺(tái)加工的定位網(wǎng)，在放到鋼筋籠中、以及吊裝入模后的檢驗(yàn)情況，可以達(dá)到百分百的合格。而且，監(jiān)理驗(yàn)收一次性快速通過(guò)，從未超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（高鐵定位網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是4mm內(nèi)，新型平臺(tái)上加工的產(chǎn)品一般都在2mm 內(nèi)）。

4 新型定位網(wǎng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)理念

4.1 能看到梁斷截面輪廓，此做法目的是給人最直觀的管道設(shè)計(jì)大概位置(見(jiàn)圖2)。

4.2 有相對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的偏移坐標(biāo)線和數(shù)值。略微懂技術(shù)的技術(shù)人員，一看就會(huì)知道定位模塊放入后的對(duì)應(yīng)管道坐標(biāo)參數(shù)（見(jiàn)圖二）。

4.3 模塊定位要靈活準(zhǔn)確。橡膠棒穿過(guò)梁頭變截面后，定位模塊不更換，只移動(dòng)，所以模塊定位必須準(zhǔn)確且靈活。

4.4 合理的偏差考慮。鋼筋加工后有偏差，模具必須考慮一定的偏差值，焊接加工的熱變形方才不會(huì)使加工難度增加。

5 設(shè)計(jì)加工的實(shí)施

平臺(tái)設(shè)計(jì)完成后，經(jīng)畫圖（平臺(tái)面板、定位模塊都需要圖紙）、圖紙分解、激光加工、平臺(tái)拼接固定、模塊固定支架加工等工序。最后經(jīng)技術(shù)部門驗(yàn)收，合格后即可投入到定位網(wǎng)的生產(chǎn)。

5.1 畫圖。平臺(tái)面板圖紙、模塊圖紙?jiān)瓌t

平臺(tái)面板圖紙，以設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)施工藍(lán)圖為標(biāo)準(zhǔn)，底部、外側(cè)不動(dòng)，總高度比最高定位網(wǎng)高15-20mm 即可。各部分寬度根據(jù)最寬定位網(wǎng)尺寸，向箱內(nèi)側(cè)方向偏移5-10mm 為合適（有單位用定位網(wǎng)確定梁頭各層鋼筋位置，這樣的平臺(tái)直接可以按梁圖畫，去部分高度即可）。定位模塊圖紙?jiān)瓌t：①橡膠棒X 軸方向相對(duì)位置發(fā)生變化的定位網(wǎng)模塊需要分別畫（見(jiàn)圖三、圖四）；②梁頭變截面定位網(wǎng)的外側(cè)需要加鋼筋定位的，所加鋼筋視定位網(wǎng)組成部分，定位點(diǎn)另加（見(jiàn)圖四）；③Y 坐標(biāo)值相等的相鄰管道畫到同一模塊上；④鋼筋定位一般采用M12 內(nèi)六角螺栓，定位利用圓頭部分。⑤定位孔需要利用定位內(nèi)六角螺栓的圓頭進(jìn)行偏移。因定位用的是圓頭，而定位模塊圖紙并不體現(xiàn)螺栓，最后定位實(shí)際是很多“零件”組合后的效果。畫圖時(shí)需要考慮采用的內(nèi)六角螺栓實(shí)際誤差，施工時(shí)最好能到市場(chǎng)上測(cè)量一下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)件市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際并不標(biāo)準(zhǔn)。⑥箱梁定位網(wǎng)底部模塊，箱梁底部都是單排孔道，模塊都相對(duì)簡(jiǎn)單，X 方向的定位反而成了重點(diǎn)，需要在具體施工操作中注意。

5.2 圖紙合理分割及激光加工

平臺(tái)的面板一般至少分成三部分，一是為了施工方便（實(shí)際上必須拼接，目前市場(chǎng)上沒(méi)有激光切割機(jī)可以把整體的平臺(tái)面板一次性加工成），再者加工縫可以作為坐標(biāo)線使用（見(jiàn)圖二）。定位模塊的分割___梁底部根據(jù)橡膠管道的根數(shù)分割，比如2229 通用箱梁做9 個(gè)底部模塊即可；梁兩側(cè)模塊根據(jù)Y 坐標(biāo)值分割，比如2229 通用箱梁非變截面每側(cè)分成四個(gè)模塊（共計(jì)八個(gè)），變截面每側(cè)每號(hào)定位網(wǎng)也都有四個(gè)模塊。各部位分割好后，即可到激光加工公司加工。各部分鋼板原材料不得低于5mm 厚。激光加工也有誤差，不同加工公司和激光機(jī)器設(shè)定有不同的補(bǔ)償參數(shù)，加工前要和加工方溝通好。有條件的公司，最好先把鋼板做整平處理。

5.3 平臺(tái)拼接注意事項(xiàng)

平臺(tái)面板運(yùn)輸過(guò)程中，保護(hù)措施要得當(dāng)，不宜受到過(guò)大擠壓力，更不允許出現(xiàn)折壓出彎曲變形情況。到達(dá)定位網(wǎng)加工車間后，放到指定臺(tái)架（應(yīng)該已經(jīng)加工好，只差面板）上，臺(tái)架要和地面預(yù)埋件焊接固定，高度80-90cm 較合適，水平誤差小于5mm。面板拼接定位要準(zhǔn)確，激光產(chǎn)品拼接誤差控制到2mm 很容易。連接采用電焊方式要先分段點(diǎn)焊，后補(bǔ)焊加固的方式固定。加工平臺(tái)若有計(jì)劃搬遷到其他地方繼續(xù)使用，連接固定可采取螺栓固定?？紤]多次搬遷，面板則采用厚度8mm 以上的鋼板。

5.4 模塊支架的加工和固定

模塊支架的數(shù)量，和傳統(tǒng)的定位網(wǎng)的模具一樣，根據(jù)施工藍(lán)圖，和定位網(wǎng)具體型號(hào)保持一致。一般采用4 號(hào)國(guó)標(biāo)角鋼設(shè)計(jì)焊接，各單位可根據(jù)自己的習(xí)慣考慮采用具體材料。數(shù)控模塊支架需要考慮兩個(gè)定位的方便，支架要能在平臺(tái)上定位；模塊要能在支架上定位。模塊支架設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能設(shè)計(jì)同樣的寬度，平臺(tái)上用螺栓或者焊接若干導(dǎo)向點(diǎn)，限制模塊支架X 方向的移動(dòng)。平臺(tái)底部，向上偏移65mm（根據(jù)保護(hù)層、鋼筋設(shè)計(jì)位置計(jì)算而來(lái)）為上限，定位一根5 號(hào)槽鋼，作為模塊支架的Y 向限位（見(jiàn)圖二）。5 號(hào)槽鋼需要對(duì)比挑選，不可以采用廢舊材料代替，直線度一定要好。定位從中間向兩側(cè)對(duì)稱延伸，先點(diǎn)焊后補(bǔ)焊，防止熱變形造成打的偏差。模塊定位采用雙向定位方式，Y 方向一般采用鋼筋定位；X 方向可借助模塊上面安裝的內(nèi)六角螺栓定位。定位聽(tīng)起來(lái)很復(fù)雜，實(shí)際操作并不困難而且，一定要“簡(jiǎn)單”，這決定了生產(chǎn)過(guò)程的效率，也就決定了工人對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)可，也就看出設(shè)計(jì)的成敗。

5.5 偏差值考慮的因素和設(shè)計(jì)

高鐵預(yù)應(yīng)力管道設(shè)計(jì)偏差一般要求為小于等于4mm；目前，激光加工的機(jī)械誤差為0.3mm；鋼筋徑向的偏差和加工誤差不超過(guò)1mm。考慮到施工的具體難度，比如焊接熱變形、鋼筋調(diào)直彎曲等因素，定位螺栓固定后，鋼筋放入、焊接后網(wǎng)片拿出必須順利。所以定位螺栓間放入鋼筋后必須有間隙，此間隙一般不超過(guò)鋼筋直徑的百分之十，即用直徑為10mm 的直條鋼筋做定位網(wǎng)，定位螺栓間的間隙最大可以設(shè)計(jì)到11mm（見(jiàn)圖三）。這樣這個(gè)設(shè)計(jì)，總體最大誤差為1.3mm，即使考慮其他因素，誤差也會(huì)小于設(shè)計(jì)要求的4mm。

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。該產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，極大提高了定位網(wǎng)的質(zhì)量，并為下一步機(jī)器人焊接提供了可行性保障。也為應(yīng)用的企業(yè)規(guī)范了管理、提升了信譽(yù)、提高了形象。該設(shè)計(jì)的應(yīng)用，刺激了很多施工單位對(duì)自己管理的反思，目前，數(shù)控加工鋼筋綁扎胎具逐步讓很多工程技術(shù)人員認(rèn)可并開(kāi)始實(shí)施。大家可以期待，大量的數(shù)字化產(chǎn)品將會(huì)越來(lái)越多進(jìn)入到工程領(lǐng)域中，工程人決不能被時(shí)代遺棄、遺忘，要緊跟科學(xué)技術(shù)前進(jìn)的步伐，也讓高鐵這一名片在一帶一路的發(fā)展國(guó)策中越來(lái)越亮。