預制箱梁模板自動化監測及控制技術

崔衍剛

（中鐵十二局集團第四工程有限公司，陜西西安 710021）

0.引言

高鐵建設中后張箱梁由于外形美觀、結構受力簡單等優點而得到大量的應用，后張法預應力混凝土箱梁采用鋼模板成型，箱梁混凝土澆筑后對箱梁模板的沉降觀測也較為困難且不準確，需要解決箱梁混凝土澆筑完成后的模板沉降觀測問題。箱梁砼澆筑前模板溫度需要測量并進行模板溫度控制，模板寬度及長度需要多次檢測，現階段主要方法為人工測量，不能有效解決模板的溫度及尺寸檢測要求。上述問題成為后張法預制箱梁預制生產中的一些質量通病或者是工序的盲點。有鑒于上述的缺陷，如何解決箱梁模板的沉降自測、模板溫度及尺寸自動測量，需要一種新型箱梁模板自動化監測及控制施工板解決以上難題。

1.工藝原理

通過對位移觀測設備、激光測距儀、溫度傳感器等現代化設備進行高度融合，利用水位計測量制梁臺座測量數據實時傳輸到控制中心。在模板外側安裝激光測距儀通過相對距離實時測量，數據實時傳輸。在模板外側按5個斷面設置溫度傳感器自動測量模板實時溫度，實現了模板溫度、模板尺寸、制梁臺座沉降等的自動測量及控制，將傳統的單一模板工裝向全方位感知自動化測量控制的模板平臺轉變。如圖1所示。

圖1 箱梁模板自動化監測示意圖

2.施工工藝流程及操作要點

2.1 施工工藝流程（見圖2）

圖2 工藝流程圖

2.2 操作要點

2.2.1 施工準備

根據工法的方案進行施工總體圖紙的繪制明確各安裝設備的安裝位置及偏差要求，明確采購材料的質量標準要求。對進場的溫度傳感器、激光測距儀、位移傳感器、電磁閥、噴頭、通信線等進行使用前的驗收及準確性測試，驗收合格后方可進行安裝使用。檢查制梁臺座下部平整度、是否有積水、是否有雜物，并進行全面清理，對積水處進行找平，避免外界影響設備的安裝及正常使用。制梁臺座底部設置通信線路的溝槽寬度為5cm×5cm，在溝槽內填充細沙[1]。

2.2.2 安裝模板降溫管路

在側模外側的桁架上安裝直徑φ30mm的PVC管路，管路通過綁扎帶進行有效固定，間距為50cm，外側模水管的安裝長度為32m，按3m間距設置三通接頭并安裝開關。底模板中心線位置設置一根通長，直徑φ30mm的PVC管路，管路通過U型卡扣固定在制梁臺座混凝土上，3m間距設置三通接頭并安裝開關。在側模與底模板管路三通上安裝可設置任意角度的旋轉噴頭。在3條管路端頭安裝控制水管開關的電磁閥門，3條管路接入供水主管道關在主管道上安裝增壓保壓泵。電磁閥通過電線接入供電系統，控制線接入中心控制系統。

2.2.3 安裝沉降觀測設備

在制梁臺座中心線及兩側模板支撐線上按端頭、1/4、中間、3/4端頭共5個斷面15個點進行沉降位移計定點安裝，沉降位移計通過預埋鋼板固定在制梁臺座測量位置。沉降位移計安裝完成后進行牢固性檢驗，經人為推動無變形即為安裝牢固。進行單個點的設備調試合格后在位移計上方安裝保護罩。將安裝的全部設備接入信號線前接入控制中心進行單點的數據測。

2.2.4 安裝測距儀

在模板側模前端頭、中間、后端頭共3個斷面6個點進行激光測距傳感器的安裝，激光測距傳感器發射端安裝在模板側模一側，安裝盒與模板側模桁架牢固焊接，高度為50cm，安裝盒為封閉結構前方為透光構件，開啟安裝盒上端放入傳感器，傳感器通過螺栓固定。激光測距傳感器方向與模板垂直，角度偏差小于0.01°。在同一斷面另一側模板外側模上安裝返回式擋板，擋板尺寸為50mm×50mm，擋板安裝高度為50cm，擋板通過鋼性桿件與外側模桁架連接。端模板中心位置安裝測距傳感器安裝方式與側模板相同，通信線采用快插式避免影響模板安裝。進行單個溫度傳感器的設備調試合格，將安裝的全部設備接入信號線并接入控制中心進行單點的數據測量。

2.2.5 自動監測

自動測量前先檢查所有設備的完好性，檢查線路的安全性、周邊環境的適用性，對各種傳感器的安裝位置進行檢查，防止因傳感器影響測量數據的真實性。人工設定檢測項目、起動裝置，將測量模式由手動模式調整為自動模式，裝置將進行定時的實時自動測量。根據實測的結果進行數據分析，沉降量超標的進行警示，管理人員根據警示結果進行核實對沉降超標的原因進行分析處理。

2.2.6 模板尺寸調整

根據實時測量的尺寸偏差對模板進行檢查，對模板長度、寬度尺寸進行復核。模板寬度超標的調整模板桁架下方的側模頂板支撐，寬度大于設計寬度的升高側模頂板支撐，寬度小于設計寬度的下降側模頂板支撐，直至滿足模板尺寸要求。模板長度偏差超標的采用千升頂調整模板尺寸，模板長度超長的，兩端頂升千斤頂；模板長度不足的，兩端回收千斤頂，直至滿足模板尺寸要求，合格后采取頂絲鎖定端模[2]。

2.2.7 模板溫度測量及降溫

根據模板的噴水范圍調節萬向調節噴水頭的角度滿足噴水范圍覆蓋模板尺寸。設定模板溫度的測量標準值為35°。系統根據實測的模板溫度進行判斷，高于標準值后系統自動打開降溫水管的電磁閥，水經加壓后進入降溫水管，驅動旋轉噴頭按角度旋轉噴水。當模板實測的溫度小于30°后系統控制降溫管路停止噴水降溫。

3.質量控制要點

（1）加強對施工人員的崗位質量培訓和技術交底。（2）定期對控制及終端設備進行標定校正，確保其工作精度滿足要求。（3）通信線路設置在模板內側通過線盒進行保護，檢測設備做單個的防護罩，防止相關設備受到外部影響，影響觀測精度及質量。（4）自動化檢測數據需定期由人工進行復測，對檢測數據的準確性進行自校，并出具適用性評估報告，評估有效后方可繼續使用。（5）裝配式模板鋼支墩頂面標高偏差控制在2mm以內，下部與鋼板接觸面需平整，縱橫向軸線不得偏離設計位置大于5mm。（6）模板安裝尺寸極限偏差為模板長度±10mm，模板寬度為0-+5mm。（7）箱梁預制臺座要求不能產生不均允沉降防止制梁臺座的預制箱梁受力不均勻，沉降值不得大于2mm。（8）模板溫度不得高于35℃，若高于35℃需進行模板降溫處理[3]。

4.安全控制措施

（1）施工人員上崗前必須經過安全及專業崗前培訓。（2）電工等必須經國家相關部門頒發的特種工證件并經培訓合格方能上崗。（3）工作人員必須堅守崗位，集中精力，聽從指揮，不得違反操作規則及有關的安全章程。（4）有專業技術人員對模板監測設備進行監護觀察運行狀況，如有異常及時處理。（5）制梁臺座不得積水，需設置合理科學的雙面排水坡，同時降溫水管安裝牢固，不得漏水。（6）大風超過6級時不允許作業。（7）模板工程操作人員雨天作業時需穿防滑鞋施工。（8）模板工程作業區采取隔離措施，嚴禁非作業人員進入操作區。

5.結語

本文論述的預制箱梁模板自動化監測及控制施工方法改變了傳統的模板沉降及尺寸測量的方式，實現了鐵路后張箱梁模板工程的自動化監測及控制施工，提高施工質量的同時提高了工作效率，為同類工程難題的解決提供了一種施工方法。