菱形挂篮水压配重智能化行走施工技术

菱形挂篮水压配重智能化行走施工技术

王昆山  何政岐

中交基础设施养护集团有限公司总承包分公司  河南 开封 475000

摘要：针对菱形挂篮姓周过程中由于两侧挂篮行走不同步或配重不同导致的受力不平衡的问题进行研究，研发出了挂篮自动化行走系统及智能配重系统，由河水代替沙袋作为配重，并同步控制两侧挂篮行走的速度及距离，提高配重的调节精度，保证挂篮同步同量移动，提高了桥梁施工的质量，减少了传统施工过程中对于人的依赖。

关键词：菱形挂篮；配重；智能化；行走

1  引言

悬臂挂篮施工技术目前广泛应用于高墩桥梁或上跨铁路、河流及公路的桥梁施工过程中，菱形挂篮因其结构稳定性好、结构刚度高、抗震能力强、施工工艺简单、技术成熟等优点被广泛应用于悬臂挂篮浇筑施工过程中。但在菱形挂篮应用中，由于两侧挂篮行走不同步或配重不同致使已施工桥体荷载受力不平衡，易导致在后续施工中发生桥梁侧倾、桥梁倒塌等事故，造成不可估量的损失。

2  施工原理

配重原理：水箱底安装压力传感装置，箱顶设进水口，箱底设出水口及泄水阀，传感装置与总控器相连，将水箱内水量实时传输至总控器中，总控装置通过控制泄水阀和水泵来调节各个水箱内水量，保证合龙端两侧配重平衡，加载卸载对称。

挂篮行走原理：在轨道端头焊接锚固横梁，精轧螺纹钢穿过前支腿与横梁锚固，另一端与千斤顶锚固，并安装位移传感器，将前进位移过程中的数据实时传至总控台，技术人员参考位移数据同步调节各千斤顶顶进压力来控制顶进速度及距离，达到挂篮同步行走的目的。

3  施工特点

（1）研发挂篮自动化行走装置，由技术人员远程操纵液压装置同步控制两侧挂篮各支腿顶进速度和顶进距离，保证了挂篮行走两端的同步性，以及施工过程中的安全性。

（2）合龙段预压采用水箱作为配重，由技术人员设定数值，实时控制各水箱进水及出水，提高配重精度，无需其他人员、物资、机械进行辅助预压，施工安全系数好。

（3）混凝土浇筑时，梁顶通过液压三通转换器切换泵送位置，无需来回拆卸，通过操作油泵机控制千斤顶来回伸缩转换，施工作业简单。

（4）挂篮预压采用反力架预压，利用智能张拉系统配合千斤顶分级增加荷载，可有效减少挂篮预压人工、物资投入，更有效的检查出焊缝、关键受力点的质量。

4  工艺流程

4.1挂篮安装

（1）行走轨道安装

将钢枕、轨道及压梁按位置调平安装，使用汽车吊将后端行走小车安装与轨道翼缘板下，然后在将前支腿安装与轨道顶面。

（2）主体安装

主桁架通过节点板、销子进行连接拼装成型，再用汽车吊起吊至梁顶与行走小车、前支腿连接，然后将后锚扁担梁通过精轧螺纹钢、连接器与梁内预埋外露精轧螺纹钢进行连接，待一片主桁架安装后，用钢丝绳配合手拉葫芦成八字形将主桁架固定。斜门架采用14a槽钢拼装而成，两端通过螺栓与主桁架连接，斜门安装完成后，通过汽车吊起吊安装上横梁，采用螺栓安装到位，安装前后吊带、吊杆与下横梁纵梁连接，各构件间使用螺栓连接。

4.2挂篮预压

在0号块两侧腹板端头预埋预埋件焊接反力架，采用ZNB-550智能张拉系统加载预压，由无线监控笔记本电脑、主控机、分控机、带传感器650t千斤顶4台 、油管等组成。通过主控机、分控机无线传输信号获取加载试验数据。提前将分级预压荷载值输入电脑，电脑控制主控机、分控机同时进行分级荷载，并同步布置监测点测量各部位标高。

4.3钢筋混凝土施工

混凝土浇筑时需两侧吊篮沿中跨、边跨方向对称均匀浇筑，总体浇筑顺序工为：先浇筑底板、腹板，再浇筑顶板（顶板浇筑从一端向另一端顺序整体浇筑），先浇筑中跨方向(上坡)、再浇筑边跨方向（下坡）。

4.4挂篮行走

行走装置由位移传感器、总控台、油泵机、千斤顶、钢绞线、精轧螺纹钢及锚具等组成。在轨道端部焊接锚固横梁，将精轧螺纹钢从前支腿位置穿过锚固横梁锚固，另一端利用螺纹钢穿过千斤顶锚固，千斤顶顶住前支腿。行走前，将轨道前移，由技术人员在总控台上预设前进长度及前进次数，千斤顶、油泵、位移传感器协同控制挂篮前进，直至到达预定位置。

4.5合龙段施工

在中、边跨箱梁悬臂端部设置水箱配重，箱顶安装进水口，箱底安装出水口，利用水泵与河流相连，水箱底安装压力传感器，与总控器相连，实时显示各水箱内水体重量，由总控器控制各水箱阀门开关装置来控制水箱内水量，设置差值预警，当两侧水箱内水量差值超过限定值时，发出预警信号，并自行锁死各进水口，将各个水箱水量控制于较小值，边跨合龙段混凝土边浇筑边将边跨配重水箱中的水放出。

5  工艺优势

5.1经济效益

本工程研制的行进控制装置，施工步骤简单，施工效率高，单次移动挂篮与传统方式相比缩短工时1.5h，减少人员投入16人/次，全桥节约施工成本12万元，同时采用反力架预压法对挂篮系统进行预压，在合龙段就近采用水箱预压，并在水箱安装压力传感装置及自动开关阀门装置，将各水箱水量实时传输至技术终端，全桥合计节省人工（15人/d）、机械费（8万元）、原材成本（12万元）、工期（20d）维护及返修等费用合计76万元。

5.2社会效益

挂篮由位移传感器、总控台、千斤顶、传输装置、钢绞线、精轧螺纹钢等组成行进控制装置，技术人员控制各前进小车前进距离及速度，由自动化装置控制行进，降低了挂篮行走作业时人工投入，提高了施工的安全性，同时利用自动化系统控制反力架及水箱预压，无需进行堆积预压，减少了资源、人工及机械的投入，提高了挂篮施工过程中的安全性能。

6  结语

本次应用研究在传统的菱形挂篮上进行改装，通过智能化系统和水箱配重，实现了传统施工作业过程中的智能化控制，降低了传统施工过程中保证两端配重一致的难度，减少了现场施工人员的投入使用量；施工成型质量观感效果好，综合质量评定为优，为桥梁菱形挂篮施工提供了新的理念，具有较好的推广应用前景。

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