大噸位寬幅長節段后支點菱形掛籃同步行走施工技術

楊維威

(中鐵十九局集團有限公司 北京 100176)

1 工程概述

崇左大橋是廣西壯族自治區“絲綢之路經濟帶”重點推進工程項目，也是崇左市地標性建筑物。大橋全長533 m，其中主橋長400 m、寬39 m。該橋設計為墩塔梁固結結構，上部結構為縱向連續剛構體系，下部為雙肢柔性薄壁橋墩，索塔采用鋼箱混凝土結構。0號、1號梁段采用支架現澆，2號～19號梁段采用后支點菱形掛籃懸臂澆筑，其中10號梁段長5.5 m，重達889 t，箱梁采用C60混凝土。根據設計要求，采用2個“T”構同時對稱澆筑施工，需要4套五榀菱形掛籃，掛籃設計重量為1 008 t，如圖1所示。

2 施工技術原理

大噸位寬幅長節段后支點菱形掛籃同步行走施工技術是通過采用掛籃智能液壓同步控制系統來實現同步行走施工的，它是由PLC控制系統、液壓泵站(壓力控制系統)、雙作用中空前卡式液壓千斤頂、位移監控系統及液壓連接系統等組成，如圖2所示。

圖1 后支點菱形掛籃

圖2 掛籃智能液壓同步控制系統組成

掛籃智能液壓同步控制系統按照預先編制特殊算法的控制程序，通過設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控系統，液壓泵站接收數據指令后[1]，輸送相應的液壓給中空液壓千斤頂。同步系統運行時，壓力傳感器檢測到的壓力值經數據處理后轉換成支反力值，該值經系統再次換算成壓力后，傳輸給頂推油缸，并設定成標準壓力。此時頂推油缸在設定的壓力下提供外部頂推力[2-3]，并且控制油缸同步頂推。

每個部位受力點的最高壓力、各受力點之間的最大壓力差的調整[4]，通過系統內部模塊實時監測、協調分配各受力點的載荷變化情況來實現，從而使各受力點達到同步性一致。系統中設有自動報警系統，一旦各受力點之間的最大壓差或某個受力點的載荷達到設定的壓力值時，該系統就會發出嗡鳴聲并自動停機[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據為基準，位移差控制在設定范圍內，若頂升量程較大，則減小該側比例閥的液壓油流量；反之，則增大該側比例閥的液壓油流量[6]。本操控系統是一個以位移控制為主、壓力控制為輔的同步控制系統。掛籃行走施工時，過程同步精度可控制在2 mm之內，從而確保掛籃行走過程同步性、安全性、高效性及整體穩定性。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

大噸位寬幅長節段后支點菱形掛籃同步行走施工技術工藝流程見圖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

3.2.1 施工準備

(1)根據工程實際情況，工程管理人員加強對施工技術及安全質量標準學習，并對作業人員進行詳細的安全交底、技術交底。

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

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

3.2.2 測量放樣，鋪設行走軌道

首先要根據工程施工情況，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量，保證軌道整體性。當梁面平整度較差時，應采用高強度砂漿找平，然后按設計間距布設軌道墊墩[8]。其次采用全站儀對行走軌道中心軸線進行測設，然后人工配合機械鋪設軌道，并加以固定。本項目掛籃行走軌道采用單軌道，頂面鋪設厚3 mm、寬度為290 mm的不銹鋼板滑道。由于掛籃前支點在行走過程中受到的反力較大，因此在鋪設軌道墊墩時，應將靠近梁端的軌道墊墩適度加密。

3.2.3 下降底模、內模及外側模板

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

3.2.4 安裝調試同步系統

(1)菱形掛籃智能液壓同步系統安裝前需要對各部件進行性能檢查，然后按技術文件逐步安裝各組成系統。安裝完成后，首先要采用手動模式下的試運行，通過試運行保證各工作元件按設定的運動方式運行。采用聯機調試時，啟動液壓泵站，選擇手動模式運行，在系統主控平臺上執行千斤頂伸缸或縮缸動作，檢查其動作是否正確，并調節行程檢測裝置元件，使檢測裝置的接觸及檢測數據的傳輸正常運轉[10-11]。

(2)菱形掛籃智能液壓同步系統通過手動試機完成后，需要再選擇自動模式下運行系統，檢查系統各千斤頂的同步性和動作協調性。如不滿足設定的施工要求，必須及時查找原因，排除故障[12]，并重新進行調試，在保證系統各方面的動作完全協調后，方可進行下步施工。

3.2.5 安裝掛籃拖拉機構

掛籃拖拉機構是在前支點位置焊接一個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組件當中的前卡式中空液壓千斤頂進行拖拉行走。

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定性，減少掛籃前支點受力，在掛籃前支點兩側各設置1根φ90 mm的絲桿支撐座，方便人工上下調整施工。當施工困難時，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行施工。拆除時必須給予高度重視，安排專人進行掛籃安全性檢查。后錨拆除后，后支點以后勾板的形式沿行走軌道兩側下邊緣向前滑動。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，同時在軌道外側粘貼行程標識，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

(1)掛籃智能液壓控制系統調試完成后，按照設定位移值、壓力值等控制參數進行施工行走。首先將開關旋轉到聯動位置，然后啟動液壓油泵按鈕，由壓力傳感器檢測到的壓力值，通過數據模塊轉換成支反力值，然后再通過數據處理形成標準油缸壓力，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據為控制基準，位移數據差值控制在設定范圍內。若油缸頂升距離較大，則減小該側比例閥的液壓油流量；反之，則增大該側比例閥的液壓油流量，保證千斤頂的同步性。

(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設置距離后及時調整拖拉裝置，然后重新啟動系統進行掛籃行走，重復上述工序直至掛籃行走到設計位置。在行走過程中必須派專人進行檢查，保證各部件之間不發生碰觸，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，并對掛籃及軌道各部位進行安全性檢查，在確保無問題的情況下，方可進行下一步工序施工。掛籃及軌道錨固系統均應采用雙螺母進行加固，以防掛籃發生扭轉發生安全事故。

4 施工注意事項

(1)掛籃主桁架等主要構件的強度、剛度均需滿足設計要求；掛籃按設計圖紙組裝完成后，需進行預壓，以消除非彈性變形。

(2)精軋螺紋鋼應進行試驗檢測。施工時為避免電焊損傷，影響桿件應力損失，應采用PVC套管進行保護。錨固系統采用豎向預應力筋預埋設，應保證其豎直、位置準確，無漏埋。

(3)由于外側模板系統質量大，行走過程中必須安排專人進行實時監控。

(4)行走軌道采用焊接連接時，必須保證焊縫質量達到I級標準。此外，軌道不銹鋼應采用不銹鋼焊條施焊。焊接完成后，需及時對焊縫進行打磨，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、掛籃及模板進行全方面檢查，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，由于前支點處壓力較大，因此在前支點至梁端處的軌道墊墩必須加密布設；后支點受到的牽引力較大，必須保證行走軌道與錨固預應力筋連接可靠、牢固。

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

(8)掛籃同步行走過程中，應時刻注意液壓泵站油表情況，并及時將掛籃同步系統設定行走距離與實際行走距離進行核對，發現問題及時解決，并通過總結分析，進一步減少同步行走誤差。

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

5 結束語

崇左大橋是廣西壯族自治區成立60周年獻禮工程，也是“一帶一路”經濟發展的重點工程。大橋主箱梁為三向預應力結構，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構縱橋向劃分為19個對稱梁段。在主橋連續梁掛籃行走施工中，通過采用大噸位寬幅長節段后支點菱形掛籃智能液壓同步行走施工技術，不但加快了懸澆箱梁的施工進度、提高了掛籃整體施工精度、降低了工人勞動強度和安全風險，而且有效地解決了掛籃在行走過程中不同步、施工效率低、安全風險高等問題，確保了大橋的整體施工質量。