后支點菱形掛籃智能頂推技術研究

顧雯

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

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。該技術運用智能同步連續(xù)行走系統(tǒng)將壓力、位移信號傳送至主控器，經調整分配各受力點荷載變化，將相應液壓信號傳輸給液壓千斤頂，實現(xiàn)同步頂推行走作業(yè)。同時，系統(tǒng)控制油缸可實現(xiàn)在精軋螺紋鋼上前后任一點行走鎖定，若超過壓力或位移限值，系統(tǒng)可自動報警并停止作業(yè)，無須對錨吊點及底模進行測量就可以獲取相應數(shù)據(jù)。該技術操作方便高效，實現(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量和安全性。

后支點；菱形掛籃；智能頂推；懸臂澆筑

U445.462A571992

0?引言

后支點菱形掛籃因結構簡單、剛度大、變形小、適用性強等特點，在橋梁懸臂澆筑中得到廣泛應用［1-2］。但傳統(tǒng)的施工方式在行走過程中只能間隔一段時間由人工對前錨吊點進行測量，以獲取相關數(shù)據(jù)，對底模也是采用手動測量方式對相關數(shù)據(jù)進行測量，無法對行走全過程進行控制。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險［3-4］。鑒于此，本文在傳統(tǒng)后支點菱形掛籃技術基礎上進行改進創(chuàng)新，通過融入智能同步連續(xù)行走系統(tǒng)，實現(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警啟停，確保后支點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，尤其菱形掛籃施工最具特色，其在傳統(tǒng)施工技術基礎上進行了信息化改進創(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，在其他工程項目推廣應用。

2?施工工藝

2.1?工藝原理

菱形掛籃安裝時，在前錨吊點及后錨處各設置一個重力傳感器，底模前端及后端各設置一個位移傳感器，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，錨杯夾片內壁和精軋螺紋鋼外壁設置成相同的螺紋，避免了在鎖定過程中對精軋螺紋鋼造成破壞。安裝完畢后，以預壓反力架預壓掛籃。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)的智能化功能實時監(jiān)測及合理分配各受力點荷載變化，并聯(lián)動輸送相應的液壓給千斤頂。系統(tǒng)構造及組件如圖1所示。

當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，會將信號立即傳輸至主控器，主控器接收到信號后，立即啟動報警系統(tǒng)并自動停機，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?技術要點

2.3.1?施工準備

嚴格做好技術安全交底及前一節(jié)段箱梁澆筑、張拉、壓漿及掛索等工序；標定好油壓表及千斤頂，計算驗證反力與油壓表。

2.3.2?鋪設行走軌道

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，整體性要達標。定位軌道中心，鋪設軌枕，放置軌道。完畢后，根據(jù)掛籃設計圖安裝掛滾輪組于軌道上預定位置，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標時，需通過高強度砂漿進行找平，接著布置軌道墊墩，做到與設計間距相一致。

2.3.3?菱形主桁架及其附件安裝

用吊機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。安設桁架桿件時，通過錨桿將其后端固定于箱梁的預應力筋設定位置處，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，并在前后錨吊點設置重力傳感器，在每個活塞前端連接錨杯，錨杯內夾片體內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

預先對各部件性能進行檢查，然后安裝各子系統(tǒng)。采用18×18AQ型軟管一側直接與壓力控制器連接，另一側則連接油缸。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，先通過手動模式進行試運行，以保證各工作元件運行方式與設定目標相一致。

通過手動模式聯(lián)機調試，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，改為自動模式運行。若千斤頂動作協(xié)調性和運行同步性達不到設定目標，須及時排查故障，重新調試，直到滿足既定的施工要求。

2.3.5?安裝掛籃拖拉機構

根據(jù)現(xiàn)場條件，在前支點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行拖拉工作。

2.3.6?掛籃預壓

掛籃預壓反力架采用雙拼Ⅰ32a工字鋼，在箱梁每道腹板處各設置一個，根部與腹板的預埋精軋螺紋鋼進行固定，并用千斤頂加載端部。預壓時，先以20%的荷載試運行，隨后再以20%為梯度，逐級進行。實際加載時，結合荷載計算結果和考慮1.2加載系數(shù)，同時用4 臺千斤頂加壓。

2.3.7?模板調整

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

2.3.8?鋼筋綁扎及預應力管道預留

鋼筋綁扎工序與傳統(tǒng)施工相似。預應力管道采用塑料波紋管成孔。若管道與構造鋼筋安裝位置發(fā)生沖突，波紋管安裝時需適當移動構造鋼筋，務必保證預應力管道位置定位達到設計要求。同時針對性采取固定措施，提高預應力管道位置穩(wěn)定性。

2.3.9?混凝土澆筑及養(yǎng)護

混凝土澆筑前，對模板標高、鋼筋、預應力孔道布置、預埋件埋設加固狀況以及支架穩(wěn)固情況進行檢查并調整。用高壓風槍清理雜物，并在模板上灑水保持濕潤?；炷翝仓浴皩ΨQ、平衡、同步進行”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，分層厚度以30 cm為宜。兩端應對稱澆筑混凝土，若泵送混凝土時難以實現(xiàn)，則應控制兩端混凝土灌注量，確保不平衡重＜8 t。澆筑完成后需強化養(yǎng)護工作，及時覆蓋、灑水養(yǎng)生，確保養(yǎng)護周期不少于14 d。

2.3.10?預應力施工

按傳統(tǒng)工序及注意事項做好前期工作，選用75 t千斤頂進行張拉，采用二次張拉。在預應力達到規(guī)定值時，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在預應力張拉24 h內完成，特殊情況下不得超過48 h，確?？椎乐械念A應力鋼筋在灌漿前無銹跡。

2.3.11?智能同步連續(xù)行走施工

預先設定系統(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)模塊轉換為支反力值，經過數(shù)據(jù)處理變成可直觀讀取的標準油缸壓力。接著由千斤頂油缸提供牽引力，并進行智能聯(lián)動控制，確保菱形掛籃同步前行。

活塞頂升時，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，確保將各差值控制在允許范圍內。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，務必提高千斤頂同步性、穩(wěn)定性，直至達到設定值。掛籃同步運行時，做好軌道前、后端錨固裝置拆除與安裝的交替工作，運行至設定距離后，及時調整拖拉裝置，并重新啟動系統(tǒng)，重復前面工序，直至掛籃到設定位置。智能頂推工序結束后，拆除整套系統(tǒng)，檢查安全后進入下一步施工工序。采用雙螺母對掛籃、軌道進行錨固，務必確保掛籃不發(fā)生扭轉或松動，避免質量問題和安全事故。

3?應用效果分析

3.1?經濟效益

基于智能頂推的后支點菱形掛籃懸臂澆筑成型技術，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)進行測量，即可實現(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。經工程初步應用分析，減少了人工投入，縮短了施工工期，節(jié)省人工費用約2.3萬元；技術采用反力架預壓法對掛籃進行預壓，相比傳統(tǒng)堆載預壓，節(jié)省人工及機械成本約10萬元。此外，技術安全性能高，可避免潛在的安全事故和經濟損失，經濟效益良好。

3.2?社會效益

該技術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相融合，通過主控器和壓力控制器協(xié)調分配各受力點的荷載變化將相應的液壓信號傳輸給液壓千斤頂，有效保證了后支點菱形掛籃行走的一致性，當主控器接收到的壓力值或位移值超過最大限值時，主控器啟動報警系統(tǒng)并自動停機，保證了掛籃行走的安全性。該技術施工方便快捷，質量安全可靠，且采用反力架預壓法，無須堆砂預壓，全程施工無污染，具有顯著的社會和環(huán)保效益。

4?結語

針對徐圩至灌云段LS-LYG3標段橋梁建造的特點，本文對傳統(tǒng)掛籃施工方式進行信息化改進創(chuàng)新，并從技術原理、施工準備、行走軌道鋪設、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、掛籃預壓、模板調整、預應力施工、智能同步連續(xù)行走等方面對工藝流程和操作要點進行具體闡述，以提高后支點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參考。

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

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

［3］孫?晗.菱形掛籃新型軌道設計與結構優(yōu)化分析［D］.南昌：華東交通大學，2021.

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