大型結構構件自行式滑移技術工藝理論研究

王 紅 衛

(上海建工集團股份有限公司，上海 200080)

我國裝配式建筑正處于快速發展階段，同時伴隨著人們對建筑功能多樣化和特殊化的不斷需求，一些大型裝配式公共建筑不斷涌現，大型影劇院、體育場、展覽館、航空港比比皆是，跨度和空間規模也不斷刷新記錄，如新建的蕪湖新興鑄管綜合料場封閉工程管桁架單拱跨度竟高達330 m。為實現節能環保和高效施工，一些大型建筑在建造過程中常常采用頂推式滑移技術，將在臨時場地完成拼裝的大型結構構件滑移至設計位置然后進行安裝固定，其施工流程大體分為如下三個步驟：首先，在臨時場地拼裝桁架或屋蓋等大型或大跨度結構構件，并在其下鋪設滑道等輔助構件；其次，結合液壓頂推器行程設計反力架體系，利用液壓頂推器頂推結構構件滑移至預定位置；最后，在塔吊或吊車協助下，液壓頂推器、滑道等輔助裝置撤離，將結構構件調整至設計位置和設計標高后進行焊接或螺栓連接。以上三個步驟中，風險最大的環節主要集中在結構構件的頂推滑移環節，隨著被滑移構件跨度和體量的不斷增大，而頂推式滑移技術因其固有的技術短板已難以很好的解決日益增多的技術難題，新型可靠的滑移設備和技術亟需創新和發展。

1 頂推式滑移

1.1 頂推式滑移的動力原理

頂推式滑移技術主要采用液壓同步頂推滑移技術，該技術動力一般是由步進式液壓頂推器提供，液壓頂推器底部與被滑移構件緊密連接，其端部頂緊固定靜止的反力架，施工作業時液壓頂推器的主液壓缸伸缸，由于液壓頂推器的端部緊頂反力架而相對靜止，其底部前伸而產生頂推反力，該反力推動被滑移構件向前平移。

1.2 頂推式滑移的施工流程

液壓頂推滑移技術的施工流程大體分為三步，如圖1所示。第一步，準備階段：被滑移構件在滑道上完成拼裝，同時利用地面或滑道本身構建反力架，液壓頂推器底部通過耳板與被滑移構件連接，頂部頂牢反力架，如圖1a)所示。第二步，伸缸頂推：同步接通電源，液壓頂推器主液壓缸連續伸缸，直至活塞桿伸長至一個行程，構件沿滑移方向前行一個步距，如圖1b)所示。第三步，縮缸換程：完成一個行程或一個步距后，液壓頂推器主液壓缸縮缸，活塞桿回縮，液壓頂推器端部脫離反力架，向前一個行程處再次構建反力架，待液壓頂推器端部再次頂牢反力架后，即可伸缸頂推進行下一個行程的頂推滑移，如圖1c)所示。如此反復循環第二步和第三步，直至被滑移構件平移至預期位置。

1.3 頂推式滑移的不足

液壓同步頂推滑移技術經過長期的發展，具有技術成熟、液壓系統傳動安全可控等優點，適用范圍比較廣，但分析以上施工流程可知，該技術也存在如下主要缺點：1)輔助工序多。為保證構件的順利滑移，除頂推這個主要工序外，還需實施多項輔助工序，如為降低被滑移構件與滑道之間的摩擦系數，需要在兩者接觸處不斷的置換滑塊或不斷的添注黃油；反力架應按照縮缸換程的頻率反復重新構建，等等。2)調整適應能力較弱。頂推滑移過程中，該技術自行調整方向的能力弱，且難以適應曲線滑移。實施長距離推移時，須要輔助工序來調整被滑移構件的前進方向，特別是沿構件大跨度方向推移時，實時的方向調整尤為重要；另外，水平平面內當滑道是曲線軌跡時，液壓同步頂推滑移技術就難以進行精準控制頂推。3)施工效率較低。如圖1中的狀態三所示，每次縮缸換程時，頂推滑移就要被迫暫時中斷，直至反力架重新構建完成、主液壓缸伸缸到一定程度后，才能繼續下個行程的頂推。綜上所述，液壓同步頂推滑移技術因其固有的缺點增加了頂推滑移的施工成本，在節能環保和高效施工的要求下，研發新型的滑移技術顯得尤為迫切。

2 自行式滑移

2.1 自行式滑移的動力原理

針對頂推式滑移的技術現狀及其固有缺點，本文提出了自行式滑移技術，該技術的動力裝置如圖2所示。自行式滑移技術由減速電機提供扭矩，減速電機固定于支架，減速電機上的主動齒輪與從動齒輪嚙合，從動齒輪和承重輪同時固定于連接軸，連接軸通過軸承固定于連接支架。被滑移構件借助連接支架支撐在多個承重輪之上，承重輪為軌道輪，行走于固定在臨時支撐梁的鐵軌之上，輪軌構造和接觸方式采用鐵路或軌道交通輪軌的構造和接觸方式，承重輪車輪踏面采用1∶20斜線構成的錐形踏面，用于適應小曲率轉向，輪緣嵌在平行鋼軌內側，起到導向作用。

施工作業時，減速電機通電旋轉帶動其上的主動齒輪提供扭矩，經從動齒輪傳遞扭矩至承重輪，承重輪沿鐵軌行走，載著被滑移構件連續移動。

2.2 自行式滑移的施工流程

自行式滑移施工流程大致分為4個步驟：

第一步，根據被滑移構件的自重荷載，確定臨時支撐梁的數量和結構形式，進而確定承重輪的數量、位置以及減速電機的型號和數量，承重輪數量可不同于減速電機和從動齒輪數量。

第二步，根據被滑移構件的起點和終點鋪設臨時支撐梁，臨時支撐梁宜為裝配式結構以便于重復利用。臨時支撐梁上安裝鐵軌，鐵軌安裝應保持表面平整，同時還應保持不同支撐梁上鐵軌間的間距相同。

第三步，被滑移構件拼裝過程中，同步安裝自行式滑移的動力裝置和承重輪，直至結構構件完成整體拼裝。

第四步，檢測安全可靠后，即可對減速電機同步通電，減速電機旋轉提供動力，驅動承重輪沿鐵軌自行至被滑移構件的預期設計位置。

2.3 自行式滑移的優點

比較頂推式滑移和自行式滑移的施工流程可以看出，自行式滑移技術具有如下主要優點：1)工藝簡潔能耗少。自行式滑移沒有過多的輔助工序和裝置，不需要反復構建反力架；并且承重輪和鐵軌之間相互作用而產生滾動，這種滾動摩擦遠小于頂推滑移需要克服的滑動摩擦，故不需要實施降低摩擦系數的輔助措施，整個施工過程能量消耗少。2)經濟高效。自行式滑移在滑移過程中能夠持續滾動爬行，過程中不需要停頓，相對于頂推式滑移液壓頂推器反復伸缸頂推、縮缸換程停推的技術特征，自行式滑移技術不存在大型被滑移構件在靜止狀態和運動狀態之間的反復轉變，施工既安全又高效。3)自行調節能力強。由于承重輪與鐵軌的構造和接觸方式采用了鐵路或軌道交通輪軌的構造和接觸方式，大型構件滑移過程中能夠實現方向的自行引導和自行調節，故自行式滑移不需要過程中對其滑移方向進行輔助調整。并且由于承重輪與鐵軌的構造和接觸方式，自行式滑移能夠完成小曲率軌跡的滑移，這對于沿結構構件大跨度方向的滑移施工，自行式滑移的技術優勢將更加突出。

3 結語

常規頂推式滑移技術經過長期的發展，技術體系相對成熟并有廣泛應用，但因其本身存在的固有缺點造成了施工效率相對低下、施工成本相對較高的現狀。為促進滑移技術的發展，以更好的解決被滑移構件因跨度和體量不斷增加而帶來的技術難題，本文在軌道交通輪軌構造和接觸技術的基礎上提出了自行式滑移技術，通過對其動力原理、施工流程和技術優點進行詳細介紹，以期為大型結構構件滑移技術提供一種研發新思路。