智能安裝技術(shù)在綜合管廊市政管線支架批量預(yù)制中的應(yīng)用

王琪，衛(wèi)舸，何俊

（成都天府新區(qū)建設(shè)投資有限公司）

1 工程概況

某項(xiàng)目主體施工內(nèi)容為新建綜合管廊55.6km，含干線管廊12段，主要纜溝5段，并建2處控制中心。入廊管線類型豐富，包含給水、電力、通信、燃?xì)獾裙灿?jì)11類。為保證管線的穩(wěn)定性，管廊內(nèi)采用3層、6層、7層、8層四種結(jié)構(gòu)形式的支架，共計(jì)17.6萬(wàn)套。

2 支架安裝的難點(diǎn)

項(xiàng)目支架安裝的難點(diǎn)主要有三點(diǎn)。

①施工峰值階段的工作量較大，對(duì)支架的需求量達(dá)到4萬(wàn)套，明顯加大支架的預(yù)制難度；同時(shí)加工現(xiàn)場(chǎng)的空間較為狹長(zhǎng)，作業(yè)區(qū)域未實(shí)現(xiàn)集中布置（較分散），以何種方式協(xié)調(diào)生產(chǎn)關(guān)系、保證支架供應(yīng)充足是難點(diǎn)之一。

②管廊內(nèi)的坡度存在差異，不利于控制工作的統(tǒng)一開展，以何種方式使支架順應(yīng)廊體坡度以及保證支架結(jié)構(gòu)的整體美觀性是難點(diǎn)之二。

③為滿足市政入廊管線安裝的要求，使用了適量的可調(diào)節(jié)管廊內(nèi)的支架，但后期入廊管線需求尚未明確，以何種方式預(yù)留支架層間距是工程難點(diǎn)之三。

3 施工方案

3.1 支架選型

3.1.1 支架設(shè)計(jì)要求

①連接部位的受力條件特殊，為保證該處的穩(wěn)定性，要求豎向卷邊向內(nèi)側(cè)形成三角形齒，適配適量螺栓，實(shí)現(xiàn)與托臂機(jī)械的穩(wěn)定連接，同時(shí)應(yīng)賦予其自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。

②嚴(yán)格把控材料的質(zhì)量，支架系統(tǒng)及配件均采用性能穩(wěn)定可靠的熱鍍鋅材料。

③對(duì)支架裝置做固定處理時(shí)，所用螺栓需有效適應(yīng)混凝土開裂區(qū)，以保證連接的穩(wěn)定性，并且螺栓的抗沖擊、抗疲勞性能均要滿足要求。

④結(jié)構(gòu)安全分項(xiàng)系數(shù)需達(dá)到1.4；加強(qiáng)對(duì)橫桿撓度的控制，要求該值不大于橫桿跨度的1/200。

3.1.2 支架形式

①材料為Q235B冷軋鋼材，厚度3mm，做熱浸鋅防腐處理，鋅層厚度為80mm。

②以明裝錨固的方式將支架安裝到位，配套足量的熱浸鋅安裝構(gòu)件，用機(jī)械連接的方法處理支架構(gòu)件，將原本較為零散的構(gòu)件共同組成完整的整體。此方法無(wú)需焊接，減少工作量，并從源頭上規(guī)避安全隱患。

③在豎向立柱施工中，卷邊內(nèi)側(cè)應(yīng)有三角形齒牙（此部分采取連續(xù)布置的方式，齒牙深度≥0.9mm），用螺栓與托臂機(jī)械穩(wěn)定連接。

④支架橫擔(dān)、立桿材料均選用的是帶齒帶筋沖孔C型鋼，根據(jù)實(shí)際要求控制尺寸；固定件為槽鋼構(gòu)件；連接作業(yè)所用材料為M12mm×160mm熱浸鋅化學(xué)螺栓。

3.2 施工方案

3.2.1 支架制作安裝方法

沿著“提前在指定場(chǎng)所預(yù)制，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)組裝”的思路施工，由具有資質(zhì)的廠家生產(chǎn)出滿足質(zhì)量要求的型鋼以及附屬連接件，得到支架的主體結(jié)構(gòu)，再交由專業(yè)鍍鋅廠做鍍鋅處理，形成鍍鋅層厚度超65mm的涂層，至此，結(jié)束支架施工全流程中的大量工作；將加工的半成品支架運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)圖紙組裝具體的配件，以較為靈活的方式得到滿足施工所需的支架結(jié)構(gòu)形式，以便支架快速投入使用。由于前期已經(jīng)將支架施工的多數(shù)工作落實(shí)到位，現(xiàn)場(chǎng)僅需采取拼接和螺栓固定措施即可，工作量較小，對(duì)施工空間的要求較低，在協(xié)調(diào)得當(dāng)時(shí)，各施工班組可實(shí)現(xiàn)交叉作業(yè)[1]。

3.2.2 預(yù)制成品支架智能制作

1）建立智能裝配中心

廠內(nèi)共建設(shè)2條生產(chǎn)線，適配智能聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)預(yù)設(shè)要求，以自動(dòng)化的方式控制投料速率，營(yíng)造有條不紊的支架生產(chǎn)環(huán)境，以免因投料過(guò)快或過(guò)慢而影響正常生產(chǎn)秩序。通過(guò)沖床和控制裝置的聯(lián)合應(yīng)用提高作業(yè)精度，型鋼移動(dòng)時(shí)，對(duì)所打的孔進(jìn)行計(jì)數(shù)，以免因重復(fù)打孔而影響支架的結(jié)構(gòu)完整性和受力穩(wěn)定性。在折彎、咬齒、修齒、二次折彎工序中，啟用保護(hù)液自動(dòng)供應(yīng)系統(tǒng)，由其向構(gòu)件與型材接觸的區(qū)域噴灑保護(hù)液，以免型材在高溫環(huán)境中被氧化（溫度的產(chǎn)生源自型材的劇烈摩擦）。隨著生產(chǎn)進(jìn)程的推進(jìn)，到達(dá)生產(chǎn)線最后一段時(shí)應(yīng)用跟蹤切斷定位裝置，其與切割裝置及型鋼輸送裝置協(xié)同應(yīng)用，高精度控制切割長(zhǎng)度，避免切割長(zhǎng)度差異化的現(xiàn)象。若運(yùn)行工況正常，支架加工精度可達(dá)到1mm，單日加工量為35t。

2）應(yīng)用自動(dòng)焊接機(jī)器人

裝配中心是重要的生產(chǎn)場(chǎng)所，為之適配智能型焊接機(jī)器人，有許多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：切實(shí)保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量，使各類構(gòu)件的焊接效果達(dá)到要求；24h不間斷運(yùn)行，故障率較低，提升生產(chǎn)效率；減輕員工的工作強(qiáng)度，改善施工現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“無(wú)害化作業(yè)”的目標(biāo)；焊接工序較簡(jiǎn)單，對(duì)專業(yè)焊工的依賴程度較低，經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)突出。

3）現(xiàn)場(chǎng)安裝方案

結(jié)合工程實(shí)際條件分析，采取化學(xué)螺栓明裝固定的方法，具有效率高、效果好、經(jīng)濟(jì)高效等多重應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在應(yīng)用化學(xué)螺栓明裝方法中，盡管安裝期間需在墻體上打孔，但總體施工難度較小，無(wú)隱蔽內(nèi)容，施工全程的可控性較強(qiáng)且有利于靈活調(diào)節(jié)，最終能取得較為良好的安裝效果。

4 支架智能預(yù)制加工

4.1 加工工藝流程

①立桿加工集多重工藝于一體，按照流程有序推進(jìn)：投料→校平→沖孔→折彎→咬齒→修齒→二次折彎→跟蹤切斷→定制切割→浸鋅。

②支架橫擔(dān)加工時(shí)所涉及的工序相對(duì)較少，主要流程為：定制切割→組裝→自動(dòng)焊接→浸鋅。

4.2 預(yù)制加工的技術(shù)要點(diǎn)

1）沖孔

材料選用一級(jí)熱軋鋼板，其性能穩(wěn)定可靠，能夠給沖孔施工質(zhì)量提供保障。沖孔前校正設(shè)備，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性并提高運(yùn)行精度；檢查各鋼板原材料，要求平直、完整；引入進(jìn)口縱剪切生產(chǎn)線，聯(lián)合應(yīng)用伺服送料系統(tǒng)，在此配置方式下自動(dòng)控制原料的移動(dòng)速度，使產(chǎn)生的沖孔間距和尺寸滿足要求。

2）折彎

應(yīng)用成套流水線，構(gòu)件逐步成型后反轉(zhuǎn)擴(kuò)大構(gòu)件角度，在此基礎(chǔ)上對(duì)該部分材料做二次成型處理，增強(qiáng)鋼材的穩(wěn)定性，以免其在急速變形時(shí)受損，以及成型后角度回彈。

3）定制切割

用高強(qiáng)度鋸片，由專員按照尺寸要求精準(zhǔn)操作，確保C型槽斷面切割具有平整性，為焊接和浸鋅施工創(chuàng)設(shè)良好的條件。適配伺服跟蹤系統(tǒng)，切實(shí)提高切割的精度，得到合適尺寸的材料。

4）焊接

施工方法為混合氣體保護(hù)焊（H2、CO2），氣壓穩(wěn)定在1015MPa；采用實(shí)心焊絲，具體根據(jù)焊接材質(zhì)和厚度選擇相配套的焊絲（著重考慮材質(zhì)）；由具有資質(zhì)的焊工操作，焊接電壓穩(wěn)定在20V～21V，焊接電流200A～201A，焊接角度45°～55°。

5）浸鋅

浸鋅前做好準(zhǔn)備工作，適度打磨構(gòu)件焊縫和端口，得到平滑性較好的構(gòu)件，以免在掛鋅時(shí)產(chǎn)生毛刺；以構(gòu)架尺寸為準(zhǔn)，分多個(gè)類別有序裝籠；安排酸洗，此項(xiàng)操作的持續(xù)時(shí)間為30min～60min，具體根據(jù)構(gòu)件表面的色澤而定，待其顯現(xiàn)出灰白色后結(jié)束。

5 支架現(xiàn)場(chǎng)安裝

安裝流程：現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備→測(cè)量放線→打孔→化學(xué)螺栓安裝→支架安裝。

1）打孔

測(cè)量放線后確定合適的立桿位置，準(zhǔn)確畫出打孔位置，隨后用電鉆打孔，得到孔徑為14mm、深度為11cm的孔。

2）化學(xué)螺栓安裝

材料選用M12mm×160mm高強(qiáng)化學(xué)螺栓，向預(yù)先打好的孔內(nèi)注入膠水，注入量為孔深的1/2，隨后向其中插入提前清潔好的化學(xué)螺栓，使膠水凝固。規(guī)范操作，有效控制各處化學(xué)螺栓的露出長(zhǎng)度（5cm），避免差異過(guò)大。

3）立桿安裝

在前述操作的基礎(chǔ)上，將組合式成品支架立桿與成品馬鞍件連接，并采取固定處理措施；為提升施工的靈活性，所配套的馬鞍件應(yīng)在特定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自由滑動(dòng)。隨后向預(yù)先測(cè)放的管廊墻面上安放立桿，靈活調(diào)整馬鞍件的位置，直至該裝置與化學(xué)螺栓對(duì)齊為止，若無(wú)誤則擰緊螺栓、固定。立桿安裝完成后檢查其垂直度，要求垂直度＜5‰，若超出則調(diào)整并再次檢測(cè)，直至實(shí)測(cè)結(jié)果滿足要求為止。

6 結(jié)語(yǔ)

智能化線纜預(yù)制支架的施工具有流程性，提前在指定廠內(nèi)制作成型，再運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)高效安裝，全程各項(xiàng)工作緊密銜接，支架安裝質(zhì)量得到保證，安裝效率得以提升，其安裝速度可達(dá)到傳統(tǒng)方法的6～8倍?，F(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)無(wú)焊接、無(wú)切割，在狹窄的空間中具有可行性。若現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有所變動(dòng)或工程要求存在變化，均可拆組改裝，得到更為合適的支架。從經(jīng)濟(jì)效益角度來(lái)看，材料得到充分利用，后續(xù)維護(hù)工作量減少，維護(hù)成本較低，綜合應(yīng)用效果突出。