鐵路連續梁橋智能施工關鍵技術研究

韋一凡

（蘭州鐵道設計院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

連續梁橋有著施工快、剛度大、伸縮縫少、抗震性強、車輛行駛平順舒適、維護簡單等優點，在目前的鐵路橋梁中連續梁橋這種結構應用較為廣泛，而當前在我國正在建設的連續梁橋有上千座。在施工中，因有著較為繁雜的過程，使得每個階段的誤差都在不斷進行累加，往往使得主梁的結構內力、成橋線形和設計狀態不相符，進而就會對橋梁的質量以及使用壽命造成影響。所以，需要對施工的全過程采取信息化、智能化的方式進行指導與監控。在各項施工工序中，會有很多過程數據產生，包括現場測量數據、影像和圖片資料等。為了提高施工控制工作的質量與效率，讓其更加標準化，非常有必要建立連續梁橋的施工管控系統。鐵路連續梁橋有著較高的縱斷面標準及嚴格的線路平順性要求，使得建立鐵路連續梁橋更加全面、整體及智能化的管理方案有著重要的意義。

1 智能化施工框架

在連續梁橋的施工中，涉及比較多的施工工藝，比如懸臂澆筑法、移動模架法、節段拼裝法、滿堂支架法及頂推法等。在鐵路連續橋梁中應用最為廣泛的是懸臂澆筑法，該方法結構整體性比較好、經濟、施工速度快，并且對橋下和通航交通不會造成影響。這種方法采用對稱移動掛籃分節段懸臂澆筑直至合攏，主要工序有0 號段施工、掛籃預壓、分節段澆筑、合攏段施工、支座安裝等。從基礎開始施工至體系轉換完成，涉及很多施工環節及工藝要求，比如支架及模板結構檢算、合攏段施工臨床鎖定等，需要在施工過程中采用新技術進行強化，以此保證橋梁結構的安全性行進。在實際工程中，根據工程工序安排及施工工藝的要求，有針對性地采取智能控制方法，如下圖1所示。

圖1 連續梁橋施工環節與管控

2 智能化施工內容

為了對連續梁橋的施工質量進行更好的控制及提高，需要采取智能化方式進行管控，管理分為綜合管控和關鍵環節管控。綜合管理包括原材料的管理、施工進度管理、施工日志、影響留存的過程管理等，根據鐵路管理平臺來對質量驗收管理，進度管理以及原材料管理進行實現。如下圖2 所示。關鍵環節管控根據施工工序的規范來提出智能手段。如下圖3 所示。

圖2 綜合管控手段

圖3 關鍵環節管控手段

2.1 綜合管控

綜合管控措施有施工日志、進度管理、檢驗批、影像、拌和站系統監控等。連續梁橋的進度管控思路與常見構建物的思路是相似的，其主要對實際的進度和計劃的制度進行比對。根據施工進度指標來編制計劃進度，根據以往企業的經驗來對施工進度進行編制，獲取每天的日志表示實際的施工進度，把進度圖和BIM 模型通過系統進行展示。

在施工期間，施工日志技術人員要每天進行填報，根據施工日志能夠對進度信息進行驅動，另外能夠對相關技術措施的落實提供保證。在日志中，需要填報鋼筋綁扎、模板與支架預壓、支架安裝質量、模板安裝質量等情況，另外要把相關的影像資料留存好，做好原材料的試驗記錄，上傳到鐵路施工管理平臺中。

2.2 關鍵環節管控

2.2.1 樁基檢測

相比于整個橋梁的質量來看，樁基的施工質量對其有直接性的影響。在樁基施工中，樁基檢測是保證其質量的關鍵環節。目前橋梁樁基質量檢測方法有超聲波法、靜載試驗法、高應變及低應變檢測法等。其中樁基的完整性需要提前在鋼筋籠上布設檢測管，通過超聲波進行檢測；樁基的質量通過千斤頂施加荷載進行檢測；豎向抗壓承載力是否符合要求是根據高應變來進行判定，樁基的位置，缺陷以及完整性根據低應變進行判定。而這些方法是需要基于樁基檢測系統進行實現的。

樁基檢測系統包含現場和平臺兩個檢測端，而管理不同的檢測方法與結果是由平臺端進行，把數據實時更新的結果共享給各個參建方，以此方便核查與管理，這對于加強鐵路工程的質量檢測管理是非常有利的。而現場檢測端是要把數據傳輸模塊在樁基檢測儀上進行安裝，把檢測程序在客戶機上進行部署，從而實現數據的采集、處理、傳輸及共享。

2.2.2 溫度監測

水化熱引起的溫度應力在大型橋梁的橋墩、基礎等大體積混凝土的施工中必須考慮。裂縫因溫度應力導致其特點是上下貫通，這對結構的防水性，耐久性以及承載力造成很大影響。在實際施工中，需要對大體積混凝土的應力分布以及溫度場進行分析，利用溫度監測系統來監測與控制大體積混凝土的水化熱，對混凝土內外部的溫差及應力保持在允許范圍之內，這對于結構性裂縫的預防、工程耐久性與可靠性的提升都是非常重要的。

2.2.3 施工模擬與方案優化

0 號塊結構復雜，體積大，要求施工質量比較高，布置的鋼筋與管道較為密集，特別是支座附近非常不利于施工。通過對0 號塊模型進行建立，包含支座、豎向預應力、預埋件、縱向預應力、普通鋼筋以及混凝土等，并進行施工模擬，分析與審查普通鋼筋、梁體預埋件及預應力管道的位置并進行進一步的優化，施工過程管理通過BIM 系統進行實現。

2.2.4 模板監測

高支模安全事故發生的主要原因是鋼構件的失效，導致整體傾覆或局部坍塌，發生安全事故。在施工當中，主要監測墩柱和梁的高支模。對梁進行監測，主要是因為應用移動模架法在澆筑過程中因為澆筑不均衡，導致受力不均勻發生，從而使得模板傾覆出現。墩柱施工一般采用現澆澆筑，特別是在對高墩進行施工時，底層模板受力會隨著澆筑進行而出現增大的情況，這使得底層模板很容易發生爆模的情況。高支模的變形一般采用傳統的光學儀器進行監測，在各個部位進行布點，觀測間隔時間為30 分鐘，這只能觀測到外圍的變形情況，而且間隔時間長，如果有變形超限出現，來不及撤離。

高大模板支撐系統的立桿軸力、支架變形以及模板沉降，通過無限高支模數據監測系統和采集設備來實現，根據無線通信與傳感器技術進行實時監測，上傳至鐵路工程管理平臺上，以此實現危險情況的報警目的，假如發生異常情況，聲光報警器會立馬進行預警，從而能夠提醒各級管理者，該系統在基坑開挖、建筑物結構變形以及高大模板支撐系統澆筑施工等安全檢測領域中廣泛的應用。

3 應用情況及效果

在京雄城際鐵路、京張高速等項目試點中應用連續梁橋智能化施工方案及綜合管控系統，對該方案的先進性、可靠性以及有效性得到了充分驗證，對連續梁的施工質量及智能化應用水平等得到了提升，降低返工率，有效縮短了施工工期，極大地提高了生產效率。

4 結論

根據連續梁橋結構特點與主要施工控制環節，提出了智能化的施工方案，提出了關鍵環節的管控及施工綜合管控的智能化框架體系。通過在京雄鐵路、京張高鐵等項目中的應用，較大幅度地提高了施工質量及生產效率，得到了較好的預期效果。

（1）連續梁橋綜合管控措施有施工日志、進度管理、檢驗批、留存影像、拌和站生產管理系統監控等。對于工期管控通過工效指標進度來進行科學方便的計劃，采用填報日志的方式對進度進行跟蹤，從而對施工過程實現了有效的管控。

（2）施工過程通過規范化的檢驗批、隱蔽工程影像保留等措施，來對工程的質量進行保證。通過系統把數據進行實時上傳，確保數據真實有效，并且還能實現多部門協調工作，使得檢測管理工作更加高效和規范。

（3）為預防結構裂縫的出現，使用大體積混凝土溫度監測與控制系統，對施工過程中的溫度指標進行實時監測和預警，指導施工方案，使溫度和應力均在允許范圍內，有效保證了大體積混凝土的施工質量。

（4）通過建立0 號塊的BIM 模型，對鋼筋、預應力等進行碰撞檢查，優化了構造設計，從而保質保量提升效率。

綜上，通過對連續梁建立智能化的管控體系，對主要施工工藝和工序的環節進行指標化的監測和控制，對于保證施工質量、提升施工效率有著重要的作用。