短線法節(jié)段梁預(yù)制拼裝臺(tái)座精度與鋼筋定位控制技術(shù)分析

摘" 要：針對(duì)巖溶強(qiáng)發(fā)育地質(zhì)區(qū)短線法節(jié)段梁預(yù)制拼裝精度控制難題，聚焦臺(tái)座精度與鋼筋骨架定位協(xié)同技術(shù)體系創(chuàng)新。通過融合數(shù)字孿生建模與智能仿真技術(shù)，構(gòu)建多維度線形控制方法，開發(fā)高精度模板系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，攻克復(fù)雜荷載條件下節(jié)段梁幾何形態(tài)精準(zhǔn)匹配難題；創(chuàng)新鋼筋骨架模塊化定位工藝，集成智能傳感與誤差補(bǔ)償機(jī)制，實(shí)現(xiàn)預(yù)制全過程mm級(jí)偏差控制。研究形成的“數(shù)字化設(shè)[A1]"計(jì)—智能化制造—精益化拼裝”技術(shù)體系，顯著提升了節(jié)段梁預(yù)制效率與結(jié)構(gòu)質(zhì)量，有效解決了巖溶區(qū)橋梁施工中易發(fā)的線形偏差與結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題，為復(fù)雜環(huán)境下軌道交通橋梁工程的高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，對(duì)推動(dòng)裝配式橋梁智能化建造技術(shù)進(jìn)步具有重要實(shí)踐價(jià)值。

關(guān)鍵詞：短線法節(jié)段梁"" 預(yù)制拼裝臺(tái)座"" 鋼筋骨架定位技術(shù)"" 誤差協(xié)同控制

中圖分類號(hào)：U442.5;U445

Analysis of Precision and Reinforcement Positioning Control Technology for Prefabricated Assembly Pedestal of Short-Line Method Segmented Beam

BI Yong TANG Weiwei YANG Rundong YAO Jintao ZHANG Changming

China Railway 10th Bureau Group Urban Rail Transit Engineering Co.， Ltd.， Guangzhou， Guangdong Province， 511493 China

Abstract： Aiming at the problem of precision control of segmented beam prefabrication and assembly by short-line method in geological areas with strong karst development， the technical system collaborative innovation of focusing pedestal precision and reinforcing steel skeleton positioning is carried out. By integrating digital twin modeling and intelligent simulation technology， a multi-dimensional linear control method is constructed， and a high-precision template system and dynamic monitoring network are developed to overcome the problem of precise matching of segmented beam geometry under complex load conditions. It innovates the modular positioning technology of steel reinforcement skeleton， integrates intelligent sensing and error compensation mechanism， and realizes millimeter level deviation control in the whole prefabrication process. The technical system of \"digital design-intelligent manufacturing-lean assembly\" formed through research has significantly improved the prefabrication efficiency and structural quality of segmented beams， effectively solved the problems of linear deviation and structural instability that are easy to occur in bridge construction in karst areas， provided key technical support for the high-standard construction of rail transit bridge engineering in complex environment， and has important practical value for promoting the technological progress of intelligent construction technology for prefabricated bridges.

Key Words： Short-line segmented beam; Prefabricated assembly pedestal; Reinforcement skeleton positioning technology; Error cooperative control

短線法節(jié)段梁預(yù)制拼裝技術(shù)憑借其施工高效、環(huán)境影響小等優(yōu)勢(shì)，成為跨巖溶區(qū)城際鐵路橋梁建設(shè)的優(yōu)選方案。然而，該工藝對(duì)預(yù)制臺(tái)座精度與鋼筋骨架定位提出嚴(yán)苛要求：巖溶地質(zhì)的不均勻沉降易導(dǎo)致臺(tái)座基礎(chǔ)變形，多節(jié)段拼裝的累積誤差直接影響橋梁線形平順性。因此，系統(tǒng)開展臺(tái)座-鋼筋骨架協(xié)同控制技術(shù)研究，構(gòu)建智能化、標(biāo)準(zhǔn)化的精度保障體系，成為突破復(fù)雜環(huán)境下節(jié)段梁高質(zhì)量建造瓶頸的核心要點(diǎn)。本研究以粵港澳大灣區(qū)某城際鐵路巖溶區(qū)橋梁工程為依托，針對(duì)短線法節(jié)段梁預(yù)制拼裝中的精度控制難題，提出“全過程動(dòng)態(tài)調(diào)控、多系統(tǒng)耦合優(yōu)化”的技術(shù)路徑。通過集成數(shù)字孿生建模、智能傳感與材料改性技術(shù)，構(gòu)建臺(tái)座基礎(chǔ)變形預(yù)測(cè)—模板體系自適應(yīng)調(diào)整—鋼筋骨架模塊化定位的協(xié)同控制體系。

1 "案例概況

1.1 "工程概況

本工程為珠三角城際軌道交通廣佛環(huán)線佛山西站至廣州北站段五工區(qū)，起止里程DK28+309.85—[A2]"DK40+369.8，線路全長12.06 km（其中廣州段8.32 km、佛山段3.74 km），合同金額約22.37億元。主體工程以橋梁為主導(dǎo)（占比92.9%），涵蓋4座雙線特大橋（炭步特大橋4.37 km、炭步白坭河特大橋3.32 km、和桂特大橋2.18 km、和桂車站特大橋1.34 km）及1座單線橋（和桂走行線特大橋232.16 m），共設(shè)計(jì)樁基2 261根、墩柱410個(gè)，同步包含節(jié)段梁、現(xiàn)澆簡支/連續(xù)梁等多樣化結(jié)構(gòu)。路基工程總長0.658 km，采用CFG樁加固（總樁長20 133 m）、重力式擋墻及堆載預(yù)壓工藝；車站工程設(shè)炭步站（三層高架站，建筑面積6 877 m²）與和桂站（二層高架站，建筑面積9 284 m²），配套維修工區(qū)含走行線大橋、涵洞及房建工程。工區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，溶洞處理范圍覆蓋95%橋梁區(qū)域，樁基施工面臨塌孔、漏漿等高風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 "施工重難點(diǎn)

一是巖溶地質(zhì)強(qiáng)烈發(fā)育導(dǎo)致樁基施工風(fēng)險(xiǎn)高：工區(qū)95%橋梁區(qū)域存在中等至強(qiáng)烈發(fā)育溶洞，樁基施工易引發(fā)塌孔、漏漿及地面塌陷。二是大跨度橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜且安全風(fēng)險(xiǎn)突出：矮塔斜拉橋（主跨230 m）、跨高速連續(xù)梁（最大跨128 m）等技術(shù)難度大，高空作業(yè)及跨航道施工安全管控要求高。三是跨市協(xié)調(diào)與征拆管線遷改推進(jìn)困難：線路橫跨廣佛兩市，涉及高壓線遷改、水源保護(hù)區(qū)施工及多產(chǎn)權(quán)單位協(xié)調(diào)，環(huán)保與審批阻力大。四是橋梁線形精度與外觀質(zhì)量控制嚴(yán)苛：高占比橋梁結(jié)構(gòu)形式多樣，懸澆梁、節(jié)段梁等對(duì)模板拼裝精度及混凝土工藝要求極高。

2 "定位控制技術(shù)問題分析及優(yōu)化對(duì)策研究

2.1 "基礎(chǔ)處理與沉降觀測(cè)的綜合控制舉措

一是采用地質(zhì)雷達(dá)（探測(cè)深度30 m/分辨率0.1 m）與跨孔計(jì)算機(jī)斷層掃描（Computed Tomography，CT）（孔距2 m）組合勘察技術(shù)，融合數(shù)據(jù)建立三維溶洞模型，符合《地基動(dòng)力特性測(cè)試規(guī)范》（GB/T 50269—2015）[3]"[4]"規(guī)范^[1]。二是實(shí)施袖閥管注漿工藝（壓力0.5～1.2 MPa，水灰比0.8∶1，注漿量1.5倍溶洞體積），分段注漿后通過CT檢查操作規(guī)程（WS/T 391—2024），滿[A5]"足《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012）標(biāo)準(zhǔn)^[2]。三是運(yùn)用雙護(hù)筒嵌套工藝（外護(hù)筒Φ2.5m/壁厚16 mm，內(nèi)護(hù)筒Φ2.2 m，徑厚比156），全護(hù)筒下沉至基巖面下2m，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)垂直度，符合《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG-T 3650—2020）要求^[3]。

絕緣腳手架體積電阻率實(shí)測(cè)值≥1×10¹³Ω·cm，超出標(biāo)準(zhǔn)（≥1×10¹²Ω·cm）10倍，絕緣性能冗余度高。為降低電阻率至標(biāo)準(zhǔn)附近，按《固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率試驗(yàn)方法》（GB/T 1410—2006） [7]"[8]"使用高阻計(jì)（KEITHLEY 6517B）在500 V電壓下檢測(cè)，修正后電阻率∈[1×10¹²， 2×10¹³]Ω·cm，離散率≤15%。施工日志中注明修正措施、時(shí)間及復(fù)測(cè)結(jié)果，附第三方檢測(cè)報(bào)告。修正后參數(shù)符合規(guī)范，平衡了絕緣性能與經(jīng)濟(jì)性，避免過度設(shè)計(jì)造成的成本浪費(fèi)^[4]。

2.2 "制作階段的精準(zhǔn)定位模具與工藝優(yōu)化

一是構(gòu)建生態(tài)敏感區(qū)多維防護(hù)體系，采用18 m雙排咬合式鋼板樁（超常規(guī)設(shè)計(jì)20%）與2 mm厚高密度聚乙烯防滲膜形成復(fù)合屏障，配套三級(jí)處理系統(tǒng)（沉淀池、反應(yīng)池、澄清池）實(shí)現(xiàn)120 m3/h泥漿處理能力，在線濁度監(jiān)測(cè)使?jié)B漏量降至0.25 L/（m2·d），較行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)降低50%^[5]；二是創(chuàng)新綠色施工工藝，通過0.15 mm高頻振動(dòng)篩與2 800 r/min離心機(jī)聯(lián)用，機(jī)制砂含泥量≤3%，回用水COD穩(wěn)定在30 mg/L以下，搭建BIM-GIS數(shù)字化平臺(tái)精準(zhǔn)定位216條管線，平面誤差≤±3 cm^[6]；三是建立500 kV線路遷改體系，68 m混凝土臨時(shí)塔承載四回線路，預(yù)絞式導(dǎo)線握力達(dá)120 kN，北斗+激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)1.2%弧垂精度，500 m智能防觸電裝置配合18 Ω屏蔽防護(hù)服保障2 000安全工時(shí)。

在工程質(zhì)量管理取得100%合格率的基礎(chǔ)上，12項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)均超規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)10%～[A14]"35%。為鞏固成果，建議實(shí)施精細(xì)化管控，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，為全生命周期質(zhì)量提供雙重保障。

2.3 "臺(tái)座精度與鋼筋骨架定位協(xié)同控制

本項(xiàng)目在數(shù)字化建造領(lǐng)域形成三大技術(shù)突破：一是構(gòu)建LOD400級(jí)三維數(shù)字建造體系，集成3 628個(gè)BIM模型與蒙特卡洛算法線控平臺(tái)（500次迭代），應(yīng)用三位一體測(cè)量系統(tǒng)（±0.5 mm）及預(yù)拱度動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)，實(shí)現(xiàn)230 m矮塔斜拉橋主梁線形誤差≤46 mm（L/5000）；二是創(chuàng)新施工控制體系，建立48觀測(cè)墩智能網(wǎng)絡(luò)，采用溫度自補(bǔ)償系統(tǒng)（0.1 mg/L）與120%荷載液壓預(yù)壓技術(shù)，模板拼縫精度達(dá)0.5 mm；研發(fā)納米改性C60混凝土（50nm碳酸鈣5%）配合五級(jí)振搗工藝，通過光纖溫控（±0.5 ℃）與液氮噴霧（2 ℃/h梯度），使混凝土缺陷率＜0.05‰；三是建立全鏈?zhǔn)街强毓芾?，部署紅外/無人機(jī)巡檢系統(tǒng)，搭建區(qū)塊鏈追溯平臺(tái)（236參數(shù)監(jiān)測(cè)、100%數(shù)據(jù)上鏈），實(shí)現(xiàn)索塔垂直度偏差≤76mm（H/3000）。

3 結(jié)語

綜上所述，通過系統(tǒng)性技術(shù)攻關(guān)，形成巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)短線法節(jié)段梁預(yù)制拼裝臺(tái)座精度控制與鋼筋骨架定位的完整技術(shù)體系。針對(duì)樁基施工風(fēng)險(xiǎn)，集成物探-鉆探三維建模、雙護(hù)筒嵌套結(jié)構(gòu)與智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本研究攻克了巖溶地質(zhì)條件下高精度節(jié)段梁預(yù)制拼裝的技術(shù)瓶頸，提出臺(tái)座-鋼筋骨架動(dòng)態(tài)耦合控制理論，建立基于數(shù)字孿生的誤差傳遞抑制模型，突破傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)式施工模式，為復(fù)雜環(huán)境橋梁建造提供數(shù)字化方法支撐。

參考文獻(xiàn)

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