鋼桁架橫跨鐵路滑移施工技術(shù)應(yīng)用

黃自強(qiáng)

（中鐵城建集團(tuán)第二工程有限公司，廣東廣州 510000）

1 鋼桁架頂推滑移施工

1.1 滑移流程

（1）在XC-B 軸側(cè)設(shè)置鋼桁架拼裝區(qū)域（拼裝胎架，長(zhǎng)度約45m）；在位于結(jié)構(gòu)2 榀主桁架下弦桿正下方的拼裝胎架上設(shè)置2條滑移通道（主要為滑移梁及50kG 軌道，其兩滑道間距8.3m）。

（2）將鋼桁架與導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)一起安裝在拼裝胎架上，桁架后端9m 范圍內(nèi)增加臨時(shí)配重72t，將滑靴結(jié)構(gòu)、頂推點(diǎn)結(jié)構(gòu)和液壓爬行器分別安裝在桁架結(jié)構(gòu)的下弦與尾部；正式滑移前先進(jìn)行試頂推1～2 個(gè)行程，檢查液壓頂推系統(tǒng)以及待頂推結(jié)構(gòu)等各項(xiàng)措施；滑移過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控結(jié)構(gòu)的滑移姿態(tài)：導(dǎo)梁完全懸挑狀態(tài)、導(dǎo)梁前端部即將搭接接收墩狀態(tài)、滑靴脫落狀態(tài)、結(jié)構(gòu)頂推滑移至設(shè)計(jì)位置。

（3）將滑移頂推器安裝好后，進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，聯(lián)調(diào)聯(lián)試完畢后，一切正常后正式進(jìn)行頂推滑移，間隔3～5m 測(cè)量頂推誤差（現(xiàn)場(chǎng)注意觀察限位卡板間距），直至頂推到達(dá)設(shè)計(jì)位置；其過(guò)程中需要切割導(dǎo)梁前端結(jié)構(gòu)。

（4）拆除剩余部分前導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)、拆除滑移設(shè)備及其他臨時(shí)措施；利用布置在柱頭千斤頂頂起桁架結(jié)構(gòu)，拆除接收支墩結(jié)構(gòu)，將桁架結(jié)構(gòu)卸載至支座上，鋼結(jié)構(gòu)安裝完成，拆除剩余臨時(shí)措施，轉(zhuǎn)入下一道安裝工序。

1.2 鋼桁架滑移技術(shù)

1.2.1 液壓同步滑移

液壓爬行器是“液壓同步滑移技術(shù)”這項(xiàng)技術(shù)中的一個(gè)重要機(jī)器，其動(dòng)力來(lái)源于利用中間液壓油缸。它的主要組織架構(gòu)是通過(guò)兩種不同方式連接組成的，其中滑移軌道是通過(guò)楔型夾塊連接的，而滑移胎架或構(gòu)件是通過(guò)鉸接點(diǎn)連接的。爬行器工作示意圖如圖1 所示。

1.2.2 計(jì)算機(jī)同步控制

圖1 爬行器工作

目前，液壓同步滑移施工技術(shù)隨著研究者的不斷深入研究已經(jīng)可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制設(shè)備運(yùn)行。在液壓同步滑移運(yùn)行的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)自動(dòng)收集設(shè)備的數(shù)據(jù)及動(dòng)態(tài)情況，并對(duì)收集到的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后進(jìn)行下一步的新指令控制，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的多種功能自動(dòng)化。

1.3 桁架結(jié)構(gòu)卸載

桁架結(jié)構(gòu)滑移至設(shè)計(jì)位置時(shí)其標(biāo)高高于原設(shè)計(jì)標(biāo)高約40mm 的狀態(tài)，故需在支座位置設(shè)置千斤頂進(jìn)行卸載作業(yè)。考慮到這一情況，在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中有4 個(gè)100t 的千斤頂被選來(lái)進(jìn)行卸載作業(yè)。卸載步驟為首先千斤頂伸缸頂起原結(jié)構(gòu)約10mm，留出凈空安裝球鉸支座拆除接收支墩等臨時(shí)結(jié)構(gòu)，然后千斤頂縮缸，原結(jié)構(gòu)隨之下降，千斤頂將原結(jié)構(gòu)重量逐漸轉(zhuǎn)移到永久支座上。卸載高度根據(jù)原結(jié)構(gòu)滑移到位后的底面距支座頂面距離決定，本案卸載高度約42mm。

卸載點(diǎn)設(shè)置在XZ-B、XZ-E 軸線位置，其中，XZ-B 卸載點(diǎn)在XZ-B 軸線外側(cè)并向XZ-E 軸線偏離650mm 距離；XZ-E 卸載點(diǎn)在XZ-E 軸線外側(cè)（C、E 軸線之間為內(nèi)側(cè)）并偏離XZ-E 軸線650mm 距離；卸載點(diǎn)均在XZ-4、XZ-5 軸線之間且每側(cè)卸載點(diǎn)偏離對(duì)應(yīng)軸線350mm 距離。卸載千斤頂放置在卸載牛腿上部，并通過(guò)埋件連接的方式把牛腿結(jié)構(gòu)與混凝土立柱進(jìn)行連接，其截面為400×400×16×20 箱型截面。

1.4 原結(jié)構(gòu)加固措施

頂推滑移過(guò)程天橋出現(xiàn)懸挑，在懸挑工況中天橋部分桿件應(yīng)力比過(guò)大。為保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需在天橋兩榀桁架設(shè)置加固措施，采用H300×200×8×10 作為加固桿件，可保證桁架順利頂推到位，示意圖如圖2 所示。

圖2 天橋加固措施

1.5 糾偏措施

設(shè)置兩種糾偏措施：①桁架滑移過(guò)程通過(guò)桁架下弦設(shè)置的若干滑靴限位卡板控制結(jié)構(gòu)滑移誤差，每條軌道兩側(cè)均有設(shè)置，限位卡板呈圓弧狀，避免出現(xiàn)卡軌現(xiàn)象；②若頂推過(guò)程平面外出現(xiàn)較大偏差，可利用糾偏油缸（千斤頂）對(duì)桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行側(cè)向糾偏；在胎架上設(shè)置糾偏牛腿HW300×300×10×15，詳細(xì)位置根據(jù)桁架頂推移動(dòng)的位置現(xiàn)場(chǎng)實(shí)定，暫定于臨1、臨2、臨3、臨4 號(hào)拼裝胎架支墩位置，共設(shè)置8 處糾偏牛腿。

2 液壓系統(tǒng)頂推過(guò)程質(zhì)量控制

2.1 頂推同步控制策略

（1）通過(guò)計(jì)算機(jī)把兩個(gè)主令點(diǎn)A 和B 分別定為兩臺(tái)頂推器；

（2）將主令點(diǎn)A 的液壓頂推器的滑移速度作為控制速度和位移的基準(zhǔn)后，計(jì)算機(jī)通過(guò)自動(dòng)計(jì)算兩個(gè)主令點(diǎn)間的位移量來(lái)完成動(dòng)態(tài)調(diào)整。

（3）各臺(tái)液壓頂推器在運(yùn)行中保持同步的結(jié)果是計(jì)算機(jī)在自動(dòng)采集兩個(gè)主令點(diǎn)間位移量差的中值（ΔL/2）的數(shù)據(jù)后進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整完成的。而整個(gè)桁架結(jié)構(gòu)在整個(gè)頂推過(guò)程中的平穩(wěn)所遵循的原理是兩點(diǎn)確定一條直線。

（4）參考（1）、（2）、（3）的策略可以對(duì)頂推器的頂升速度和高度進(jìn)行控制。滑移控制策略示意圖詳見(jiàn)圖3。

圖3 滑移控制策略

2.2 分級(jí)加載滑移

（1）開(kāi)始進(jìn)行正式滑移前需檢查系統(tǒng)無(wú)誤并計(jì)算液壓頂推器所需的伸缸壓力（考慮壓力損失）和縮缸壓力。

（2）液壓頂推器頂升油缸的伸缸壓力在開(kāi)始進(jìn)行滑移時(shí)會(huì)逐漸上調(diào)，依次為所需壓力的20%、40%，在這種情況下，若設(shè)備的沒(méi)有出現(xiàn)任何異常情況，頂升油缸的伸缸壓力可從所需壓力的60%繼續(xù)加載至100%，直到結(jié)構(gòu)即將移動(dòng)。

（3）頂推油缸的伸缸壓力開(kāi)始逐漸上調(diào)時(shí)結(jié)構(gòu)荷載已經(jīng)完全轉(zhuǎn)移到頂升裝置的頂油缸，此時(shí)頂油缸的伸缸壓力會(huì)逐漸增加到所需壓力的20%和40%，在這種情況下，若設(shè)備的沒(méi)有出現(xiàn)任何異常情況，頂升油缸的伸缸壓力可從所需壓力的60%繼續(xù)加載至100%，直到結(jié)構(gòu)即將移動(dòng)。

（4）在即將進(jìn)行滑移動(dòng)作時(shí)需在暫停和保持推進(jìn)系統(tǒng)壓力的條件下對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面檢查。

2.3 正式滑移

（1）設(shè)備系統(tǒng)的壓力與載荷在液壓滑移過(guò)程中是可能會(huì)產(chǎn)生變化的，因此，在運(yùn)行設(shè)備時(shí)要時(shí)刻注意觀察并做好記錄。

（2）為更好地控制頂推器進(jìn)一步提高滑移設(shè)備的安全與穩(wěn)定性，需提前做好把滑移荷載值設(shè)定為泵源的壓力值的操作。

（3）計(jì)算機(jī)控制下的每臺(tái)頂推器在滑移過(guò)程中是進(jìn)行同步的，且同步誤差小于20mm，這種精準(zhǔn)同步是通過(guò)榕柵傳感器完成的，榕柵傳感器將檢測(cè)到的距離信號(hào)反饋到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)分析后下達(dá)新指令給頂推器，即使調(diào)整速度，以達(dá)到所有頂推器同步。

（4）設(shè)備操作既可以保證是安全的，也可保證是穩(wěn)定的，因?yàn)槠湓诨茣r(shí)不僅在水平方向的橫向水平力小于5%且在每個(gè)滑移單元位置都有橫向擋塊，且它的支撐體系也是通過(guò)計(jì)算屬于安全的。

（5）本案將頂推器的流量控制設(shè)計(jì)為液壓系統(tǒng)，這進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)備滑移的安全性。

（6）在開(kāi)展滑移操作時(shí)，為避免出現(xiàn)各種突發(fā)情況，需時(shí)刻注意到各種設(shè)備系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及傳感系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

2.4 滑移過(guò)程同步監(jiān)測(cè)控制方案

（1）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以通過(guò)收集的數(shù)據(jù)對(duì)液壓頂推器的最大頂推力和頂升力進(jìn)行設(shè)置。因此，當(dāng)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中遇到的頂推力與頂升力大于計(jì)算機(jī)預(yù)先設(shè)置值時(shí)，為避免出現(xiàn)荷載分布不均導(dǎo)致的安全問(wèn)題，液壓頂推器會(huì)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行自動(dòng)卸載。

（2）本案在液壓回路中設(shè)置有機(jī)械和液壓自鎖系統(tǒng)，這可以保證頂升油缸在遇到突發(fā)情況的時(shí)候，被自鎖系統(tǒng)鎖緊且不下落，從而避免事故和損傷。

（3）在進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行時(shí)，需時(shí)刻觀察記錄計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和設(shè)備狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)頂推器之間的同步偏差較大時(shí)需立即停止工作，并立即通過(guò)點(diǎn)動(dòng)控制和人工糾偏相結(jié)合的方法對(duì)出現(xiàn)偏差大的頂推器進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)記錄好滑移設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中原始數(shù)據(jù)，為后續(xù)分析出現(xiàn)問(wèn)題的原因提供數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

本案提出的頂推滑移技術(shù)具有安全、有效、穩(wěn)定的特點(diǎn)，可以很好地解決目前施工面臨的鋼桁架屋蓋問(wèn)題，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。