數字化在高鐵施工中的自主應用
——數字化定位網平臺和模塊的加工及注意事項

閆蕊

（中國鐵建十八局集團公司，天津300222）

高鐵施工是我國經濟建設中重要的組成部分，各項技術、專利越來越趨于完善。工程人經常講的口號就是“讓標準成為習慣，讓習慣符合標準”；“細節決定成敗”……而數字化的出現和應用，極大的減少了人為因素，讓“細節”逐漸做到極致，大家可以相信，數字化控制的過程會越來越多，工程人勢必也要學會將數字化應用到施工中去。

目前各工程單位外購的數字化機械設備一般有，棒材剪切線、數控彎曲中心、數控調直、數控溫度遙感、數控張拉設備等等。這些，讓鋼筋加工的標準提升了幾個級別，讓溫度數據記錄準確且記錄人勞動強度降低，讓張拉操作數據實現了理想的計算數值。這些都是外購的成品設備，作為工程人，我們也要學會創造的把數字化應用到施工中，如此，我們的施工才能越來越有檔次，越來越能“習慣符合標準”。下面就以某鐵建單位鋼筋施工技術中，已經自主應用的數字化且取得良好效果的產品做一個闡述，相信肯定能有助于提高工程技術人員的技術水平。

本文介紹的產品是定位網的加工平臺和模塊。

1 重要性

定位網是鐵路混凝土“預制后張法預應力簡支橋梁”最重要的技術參數。它的準確性，影響預制管道的順直，也就影響鋼絞線穿束進程、摩阻參數、張拉撓度等，是橋梁壽命的最直接因素。雖說橋梁的外觀給人第一印象；各種檢查看鋼筋較多……但是，高鐵橋梁施工過程中，合格監理百分百檢驗的，且國家質檢總局（一般由鐵科院代理）認證必驗的，就是以坐標參數為依據的橡膠棒管道，這就能看出給橡膠棒定位的定位網的重要性。

2 定位網施工發展歷程

高鐵在我國剛開始施工的時候，各單位經驗并不豐富，定位網施工由兩側定位網及底板定位網三部分構成，加工由兩個人相對獨立完成，完成后由工人運走，直接到鋼筋籠上定位。這樣經常因人為因素造成偏差，驗收鋼筋籠管道時常常各種調整，造成施工、誤工。經過幾年的發展，各單位不斷的改進、創新，焊接的都是整體網片（見圖一）。到目前，整體網片是標準結構，分體網片已成歷史。

3 定位網焊接平臺的誕生和發展

分體定位網退出，整體定位網的誕生，讓定位網加工平臺應運而生。從開始隨意拼湊，到按數據有依據的規劃設計，彰顯了工程技術人員接受了新的科學技術。最開始是角鐵拼接、焊接、人工切割、人工定位，后有各種樣式的平臺出現。當激光切割普遍出現在縣級城鎮后，新型的平臺、新的定位模式刷新人們的理念。

新型坐標式平臺、數控切割定位模塊等，就是這樣一種建立在數字化基礎上的平臺和定位模塊。新型平臺可以很容易的看到焊接好的成品網片各個網孔的坐標值、各網孔偏差情況。實踐證明，新型平臺加工的定位網，在放到鋼筋籠中、以及吊裝入模后的檢驗情況，可以達到百分百的合格。而且，監理驗收一次性快速通過，從未超出設計標準（高鐵定位網設計標準是4mm內，新型平臺上加工的產品一般都在2mm 內）。

4 新型定位網平臺的設計理念

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計大概位置(見圖2)。

4.2 有相對設計參數的偏移坐標線和數值。略微懂技術的技術人員，一看就會知道定位模塊放入后的對應管道坐標參數（見圖二）。

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

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使加工難度增加。

5 設計加工的實施

平臺設計完成后，經畫圖（平臺面板、定位模塊都需要圖紙）、圖紙分解、激光加工、平臺拼接固定、模塊固定支架加工等工序。最后經技術部門驗收，合格后即可投入到定位網的生產。

5.1 畫圖。平臺面板圖紙、模塊圖紙原則

平臺面板圖紙，以設計院設計施工藍圖為標準，底部、外側不動，總高度比最高定位網高15-20mm 即可。各部分寬度根據最寬定位網尺寸，向箱內側方向偏移5-10mm 為合適（有單位用定位網確定梁頭各層鋼筋位置，這樣的平臺直接可以按梁圖畫，去部分高度即可）。定位模塊圖紙原則：①橡膠棒X 軸方向相對位置發生變化的定位網模塊需要分別畫（見圖三、圖四）；②梁頭變截面定位網的外側需要加鋼筋定位的，所加鋼筋視定位網組成部分，定位點另加（見圖四）；③Y 坐標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 內六角螺栓，定位利用圓頭部分。⑤定位孔需要利用定位內六角螺栓的圓頭進行偏移。因定位用的是圓頭，而定位模塊圖紙并不體現螺栓，最后定位實際是很多“零件”組合后的效果。畫圖時需要考慮采用的內六角螺栓實際誤差，施工時最好能到市場上測量一下，根據經驗，標準件市場的標準實際并不標準。⑥箱梁定位網底部模塊，箱梁底部都是單排孔道，模塊都相對簡單，X 方向的定位反而成了重點，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

平臺的面板一般至少分成三部分，一是為了施工方便（實際上必須拼接，目前市場上沒有激光切割機可以把整體的平臺面板一次性加工成），再者加工縫可以作為坐標線使用（見圖二）。定位模塊的分割___梁底部根據橡膠管道的根數分割，比如2229 通用箱梁做9 個底部模塊即可；梁兩側模塊根據Y 坐標值分割，比如2229 通用箱梁非變截面每側分成四個模塊（共計八個），變截面每側每號定位網也都有四個模塊。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器設定有不同的補償參數，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 平臺拼接注意事項

平臺面板運輸過程中，保護措施要得當，不宜受到過大擠壓力，更不允許出現折壓出彎曲變形情況。到達定位網加工車間后，放到指定臺架（應該已經加工好，只差面板）上，臺架要和地面預埋件焊接固定，高度80-90cm 較合適，水平誤差小于5mm。面板拼接定位要準確，激光產品拼接誤差控制到2mm 很容易。連接采用電焊方式要先分段點焊，后補焊加固的方式固定。加工平臺若有計劃搬遷到其他地方繼續使用，連接固定可采取螺栓固定。考慮多次搬遷，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

模塊支架的數量，和傳統的定位網的模具一樣，根據施工藍圖，和定位網具體型號保持一致。一般采用4 號國標角鋼設計焊接，各單位可根據自己的習慣考慮采用具體材料。數控模塊支架需要考慮兩個定位的方便，支架要能在平臺上定位；模塊要能在支架上定位。模塊支架設計時，盡可能設計同樣的寬度，平臺上用螺栓或者焊接若干導向點，限制模塊支架X 方向的移動。平臺底部，向上偏移65mm（根據保護層、鋼筋設計位置計算而來）為上限，定位一根5 號槽鋼，作為模塊支架的Y 向限位（見圖二）。5 號槽鋼需要對比挑選，不可以采用廢舊材料代替，直線度一定要好。定位從中間向兩側對稱延伸，先點焊后補焊，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六角螺栓定位。定位聽起來很復雜，實際操作并不困難而且，一定要“簡單”，這決定了生產過程的效率，也就決定了工人對產品的認可，也就看出設計的成敗。

5.5 偏差值考慮的因素和設計

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

實踐是檢驗真理的唯一標準。該產品的開發和應用，極大提高了定位網的質量，并為下一步機器人焊接提供了可行性保障。也為應用的企業規范了管理、提升了信譽、提高了形象。該設計的應用，刺激了很多施工單位對自己管理的反思，目前，數控加工鋼筋綁扎胎具逐步讓很多工程技術人員認可并開始實施。大家可以期待，大量的數字化產品將會越來越多進入到工程領域中，工程人決不能被時代遺棄、遺忘，要緊跟科學技術前進的步伐，也讓高鐵這一名片在一帶一路的發展國策中越來越亮。