后支点菱形挂篮智能顶推技术研究

顾雯

作者简介：顾 雯（1988—），高级工程师，主要从事交通工程领域施工技术和管理研究工作。

文章基于智慧建造理念，提出一种菱形挂篮悬臂浇筑智能顶推技术。该技术运用智能同步连续行走系统将压力、位移信号传送至主控器，经调整分配各受力点荷载变化，将相应液压信号传输给液压千斤顶，实现同步顶推行走作业。同时，系统控制油缸可实现在精轧螺纹钢上前后任一点行走锁定，若超过压力或位移限值，系统可自动报警并停止作业，无须对锚吊点及底模进行测量就可以获取相应数据。该技术操作方便高效，实现了挂篮悬臂浇筑同步顶推智能监控，保证了悬臂浇筑施工质量和安全性。

后支点；菱形挂篮；智能顶推；悬臂浇筑

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0 引言

后支点菱形挂篮因结构简单、刚度大、变形小、适用性强等特点，在桥梁悬臂浇筑中得到广泛应用［1-2］。但传统的施工方式在行走过程中只能间隔一段时间由人工对前锚吊点进行测量，以获取相关数据，对底模也是采用手动测量方式对相关数据进行测量，无法对行走全过程进行控制。一旦发生行走不同步，挂篮的受力变化超出正常范围，容易发生安全事故，造成无法估量的潜在风险［3-4］。鉴于此，本文在传统后支点菱形挂篮技术基础上进行改进创新，通过融入智能同步连续行走系统，实现悬臂浇筑在全过程同步顶推作业中的智能监控以及顶推故障情况下自动报警启停，确保后支点菱形挂篮安全高效作业。

1 工程概况

徐圩至灌云的LS-LYG3 标段包括主线桥5座，共长2 385.56 m，其中1 981.2 m长的特大桥1 座，桥长252.2 m的大桥2座，中、小桥2座。为提高施工效率和安全性，桥梁建造充分融合了信息化技术，尤其菱形挂篮施工最具特色，其在传统施工技术基础上进行了信息化改进创新，并取得了较好的效益，最终汇总形成菱形挂篮智能顶推技术，在其他工程项目推广应用。

2 施工工艺

2.1 工艺原理

菱形挂篮安装时，在前锚吊点及后锚处各设置一个重力传感器，底模前端及后端各设置一个位移传感器，并通过液压连接系统将其与压力控制器及主控器相连。在每个液压千斤顶活塞前端连接锚杯，锚杯夹片内壁和精轧螺纹钢外壁设置成相同的螺纹，避免了在锁定过程中对精轧螺纹钢造成破坏。安装完毕后，以预压反力架预压挂篮。行走过程中，将传感器接收到的压力和位移信号传输给压力控制器和主控器。压力控制器接收数据信号后，借助系统的智能化功能实时监测及合理分配各受力点荷载变化，并联动输送相应的液压给千斤顶。系统构造及组件如图1所示。

当重力传感器和位移传感器感受到的压力值或位移值超过最大限值时，会将信号立即传输至主控器，主控器接收到信号后，立即启动报警系统并自动停机，以保证挂篮连续同步行走的安全性。

2.2 工艺流程

施工操作流程图如下页图2所示。

2.3 技术要点

2.3.1 施工准备

严格做好技术安全交底及前一节段箱梁浇筑、张拉、压浆及挂索等工序；标定好油压表及千斤顶，计算验证反力与油压表。

2.3.2 铺设行走轨道

根据长度、刚度要求，轨道选用适中材料，轨道接头数量尽量少，整体性要达标。定位轨道中心，铺设轨枕，放置轨道。完毕后，根据挂篮设计图安装挂滚轮组于轨道上预定位置，利用精轧螺纹钢及轨枕把轨道固定梁上。梁的表面平整度不达标时，需通过高强度砂浆进行找平，接着布置轨道垫墩，做到与设计间距相一致。

2.3.3 菱形主桁架及其附件安装

用吊机将前支腿吊放在要浇筑的位置处，然后吊装后支腿，与前支腿距离保持5.6 m。安设桁架杆件时，通过锚杆将其后端固定于箱梁的预应力筋设定位置处，接着依次安装平联、后上、前上横梁及其平联、前后吊带等。在桥下将底模平台组装好，确定无误后，吊起并固定底模平台底梁，并将底梁与后锚杆连接，吊起前、后吊索，将底模吊索固定在菱形框架下的短梁处。在底模的前端和后端安装位移传感器，并在前后锚吊点设置重力传感器，在每个活塞前端连接锚杯，锚杯内夹片体内壁为与精轧螺纹钢外壁的螺纹筋相配合的螺纹，以便夹紧时不会损坏螺纹钢。

2.3.4 智能同步连续行走系统安装

预先对各部件性能进行检查，然后安装各子系统。采用18×18AQ型软管一侧直接与压力控制器连接，另一侧则连接油缸。压力控制器安装于主桁架的水平杆上，用2个1 m长槽钢支撑，采用点焊固定，焊高6 mm，焊缝长30 mm。用气缸耳座与前滑块连接前向气缸一端，再通过销轴锁定另一端与行走轨道上的顶推块铰接，然后将各传感器与压力控制器和主控器连接。安装工作完毕后，先通过手动模式进行试运行，以保证各工作元件运行方式与设定目标相一致。

通过手动模式联机调试，检测伸缩缸动作、装置元件接触及数据传输是否正确。合格后，改为自动模式运行。若千斤顶动作协调性和运行同步性达不到设定目标，须及时排查故障，重新调试，直到满足既定的施工要求。

2.3.5 安装挂篮拖拉机构

根据现场条件，在前支点处焊接合适的插销和轴，并在轨道前端焊接中间孔径为40 mm、厚为2 cm的限位钢板。将PSB830型、32精轧螺纹钢作为拖拉工具，利用智能同步连续行走系统组件中液压千斤顶进行拖拉工作。

2.3.6 挂篮预压

挂篮预压反力架采用双拼Ⅰ32a工字钢，在箱梁每道腹板处各设置一个，根部与腹板的预埋精轧螺纹钢进行固定，并用千斤顶加载端部。预压时，先以20%的荷载试运行，随后再以20%为梯度，逐级进行。实际加载时，结合荷载计算结果和考虑1.2加载系数，同时用4 台千斤顶加压。

2.3.7 模板调整

模板安装调整过程中，主要是控制好降落速度，以避免产生较大冲击力，影响操作安全。底模下放距离以500 mm为宜，侧模和内模要确保不与箱梁混凝土接触。

2.3.8 钢筋绑扎及预应力管道预留

钢筋绑扎工序与传统施工相似。预应力管道采用塑料波纹管成孔。若管道与构造钢筋安装位置发生冲突，波纹管安装时需适当移动构造钢筋，务必保证预应力管道位置定位达到设计要求。同时针对性采取固定措施，提高预应力管道位置稳定性。

2.3.9 混凝土浇筑及养护

混凝土浇筑前，对模板标高、钢筋、预应力孔道布置、预埋件埋设加固状况以及支架稳固情况进行检查并调整。用高压风枪清理杂物，并在模板上洒水保持湿润。混凝土浇筑以“对称、平衡、同步进行”为原则，浇筑方法为在梁高方向，先底板，再横隔板、腹板，后顶板，浇筑工艺采用分层、斜向推进，分层厚度以30 cm为宜。两端应对称浇筑混凝土，若泵送混凝土时难以实现，则应控制两端混凝土灌注量，确保不平衡重＜8 t。浇筑完成后需强化养护工作，及时覆盖、洒水养生，确保养护周期不少于14 d。

2.3.10 预应力施工

按传统工序及注意事项做好前期工作，选用75 t千斤顶进行张拉，采用二次张拉。在预应力达到规定值时，测量伸长值，判断其是否符合规范要求，完成张拉。梁体封锚及管道压浆应在预应力张拉24 h内完成，特殊情况下不得超过48 h，确保孔道中的预应力钢筋在灌浆前无锈迹。

2.3.11 智能同步连续行走施工

预先设定系统的位移值和压力值参数，并选择联动模式。开启油泵按钮，通过智能系统将压力传感器所检测压力值利用数据模块转换为支反力值，经过数据处理变成可直观读取的标准油缸压力。接着由千斤顶油缸提供牵引力，并进行智能联动控制，确保菱形挂篮同步前行。

活塞顶升时，通过智能系统监测顶升距离，并以传感器所测量到的最大数据为基准，确保将各差值控制在允许范围内。如果间距超过要求，需减小液压油流量；反之，则增大液压油流量，务必提高千斤顶同步性、稳定性，直至达到设定值。挂篮同步运行时，做好轨道前、后端锚固装置拆除与安装的交替工作，运行至设定距离后，及时调整拖拉装置，并重新启动系统，重复前面工序，直至挂篮到设定位置。智能顶推工序结束后，拆除整套系统，检查安全后进入下一步施工工序。采用双螺母对挂篮、轨道进行锚固，务必确保挂篮不发生扭转或松动，避免质量问题和安全事故。

3 应用效果分析

3.1 经济效益

基于智能顶推的后支点菱形挂篮悬臂浇筑成型技术，通过压力传感器和位移传感器确定压力值及位移值，无须人工对施工过程数据进行测量，即可实现菱形挂篮同步连续行走，施工效率和安全性能大大提升。经工程初步应用分析，减少了人工投入，缩短了施工工期，节省人工费用约2.3万元；技术采用反力架预压法对挂篮进行预压，相比传统堆载预压，节省人工及机械成本约10万元。此外，技术安全性能高，可避免潜在的安全事故和经济损失，经济效益良好。

3.2 社会效益

该技术采用挂篮智能同步连续行走系统，将传统菱形挂篮施工与信息化技术相融合，通过主控器和压力控制器协调分配各受力点的荷载变化将相应的液压信号传输给液压千斤顶，有效保证了后支点菱形挂篮行走的一致性，当主控器接收到的压力值或位移值超过最大限值时，主控器启动报警系统并自动停机，保证了挂篮行走的安全性。该技术施工方便快捷，质量安全可靠，且采用反力架预压法，无须堆砂预压，全程施工无污染，具有显著的社会和环保效益。

4 结语

针对徐圩至灌云段LS-LYG3标段桥梁建造的特点，本文对传统挂篮施工方式进行信息化改进创新，并从技术原理、施工准备、行走轨道铺设、菱形主桁架及其附件安装、智能同步连续行走系统安装、挂篮预压、模板调整、预应力施工、智能同步连续行走等方面对工艺流程和操作要点进行具体阐述，以提高后支点菱形挂篮悬臂浇筑成型效率和施工安全性，为其他类似挂篮施工提供技术参考。

［1］杨维威.大吨位宽幅长节段后支点菱形挂篮同步行走施工技术［J］.铁道建筑技术，2019（5）：60-63.

［2］李建凯.菱形挂篮在箱梁悬臂现浇施工中的应用［J］.交通世界，2022（19）：65-67.

［3］孙 晗.菱形挂篮新型轨道设计与结构优化分析［D］.南昌：华东交通大学，2021.

［4］安德权.上下双室连续刚构渡槽菱形挂篮结构分析与优化研究［D］.郑州：郑州大学，2018.