我國移動模架技術標準化與現(xiàn)代化展望

劉宏剛,尤繼勤,張超福

我國移動模架技術標準化與現(xiàn)代化展望

劉宏剛,尤繼勤,張超福

(中鐵大橋局集團有限公司,武漢 430050)

為探索移動模架技術發(fā)展方向、改善其安全狀況,扼要介紹移動模架的起源及其主要結構形式與分類,回顧我國移動模架的發(fā)展成就,分析國內(nèi)移動模架事實上處于無專用設計規(guī)范、無制造驗收標準、無操作維護規(guī)程“三無”狀態(tài)的現(xiàn)狀,以及在學習國外先進設計規(guī)范、改進移動模架制造工藝、加強系統(tǒng)集成與自動化控制的相關研究、改善通信指揮與現(xiàn)場管理等方面存在的主要問題。結合國內(nèi)實際情況,提出對移動模架裝備設計定型化、制造驗收標準化、操作維護專業(yè)化、指揮控制現(xiàn)代化的“四化”展望;探討實現(xiàn)制式橋梁跨徑、截面的標準化對提高移動模架通用性的意義。

移動模架;設計;施工;標準化;現(xiàn)代化

1 概述

1.1 起源

根據(jù)多數(shù)文獻的記載,預應力混凝土梁逐孔現(xiàn)澆技術起源于20世紀50年代的西歐,德國PZ(Polensky &Zoller)公司將其改進后于1969年用于Amsink立交橋,成為真正意義上的移動模架,1973年定型后稱為PZ工法。該裝備后由PZ公司設計、瑞士Losinger& Spaltenstein公司制造出售,我國企業(yè)在20世紀80年代建造伊拉克摩蘇爾四號橋時曾引進了2臺,稱之為滑動模板[1]。

20世紀90年代以來,以挪威NRS、STURKTURAS公司為代表的企業(yè)將這一技術不斷發(fā)展,并輸出到美國、日本、韓國、新加坡、馬來西亞等亞太國家,稱為MSS工法,其設備則稱為MSS(Movable Scaffolding System)。我國臺灣地區(qū)于1993年首次引進,稱之為“支撐先進工法”(Advancing Shoring Method,簡稱ASM)[2],因使用效果較好,臺灣“營建署”曾多次組織編寫手冊予以推廣,其設備被稱為支撐式工作臺車(下行式移動模架)和懸吊式工作臺車(上行式移動模架)。

國內(nèi)最早使用“移動模架”這一稱謂的文獻是發(fā)表于《橋梁建設》1990年第3期的“移動式模架逐跨現(xiàn)澆施工法在廈門高集海峽大橋上的應用”一文[3],該名稱因較為準確地描述了此類裝備的主要特征和構成,被沿用下來并簡稱為移動模架,相應工法則稱為移動模架法。

1.2 分類

移動模架在國內(nèi)發(fā)展初期,因其數(shù)量少、類型單一,部分文獻將它與箱梁預制拼裝所用的移動支架合并稱為“造橋機”,按主梁的支承位置不同分為“上承式、中承式、下承式”3類[4,5],并把1992年鐵道建筑研究設計院研制的ZQJ32/56型移動支架作為中承式移動模架的代表。至于“造橋機”,原鐵道部曾于2005年將“移動模架造橋機”和“移動支架造橋機”正式寫入《客運專線鐵路橋涵工程施工技術指南》(TZ213—2005),但在后來的工程實踐中發(fā)現(xiàn),這兩種“造橋機”明顯名不符實:移動模架與真正意義上的機械設備標準相去甚遠;而移動支架在功能上則更接近架橋機而非“造橋機”。2010年在修編《高速鐵路橋涵工程施工技術指南》(鐵建設[2010]241號)時,多數(shù)專家都認為應當取消其“造橋機”的稱謂,改稱“移動模架”和“移動支架”,并首次將移動模架定義為“一種自帶模板、可在橋跨間自行移位,用于支撐和澆筑混凝土箱梁的大型制梁支撐體系”。

目前普遍按走行方式的不同將移動模架分為上行式、下行式兩大類。下行式移動模架為實現(xiàn)支腿自移功能,通常將尾部吊掛在梁面上走行,由于這類移動模架除后橫梁外其余結構都在橋面以下走行,因此仍可歸為下行式(全國建造師執(zhí)業(yè)資格考試用書《鐵路工程管理與實務》中稱之為復合式)。在上行式移動模架中,又分為單主梁[6]和雙主梁[7]兩種形式;在下行式移動模架中,又有單向?qū)Я篬8]和雙向?qū)Я篬9]兩種形式;按支腿轉(zhuǎn)移方式可分為自移式和非自移式[10];按底模開模方式可分為固定式、拆裝式、折疊式、旋轉(zhuǎn)式、推拉式等。

2 主要發(fā)展成就

2.1 應用與建設成就

從20世紀90年代至今,移動模架在國內(nèi)已有20多年發(fā)展和應用的歷史,其間大致可以分為兩個階段,在1990～2005年移動模架發(fā)展初期,相關技術和設備以引進和仿制為主,應用領域集中于公路和市政橋梁施工,且工程案例較少,尚未形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模,表1展示了這一時期國內(nèi)采用移動模架施工的部分橋梁,以及設備供應商,其中,中鐵大橋局1999年根據(jù)原鐵道部科技發(fā)展計劃(99G23號)為秦沈客運專線建設而研制的MZ32型移動模架,是移動模架技術在我國鐵路橋梁施工的首次應用[11]。

2005年后,隨著中國鐵路在高速動車組、高速無砟軌道、高速道岔、牽引供電、通信信號、運營調(diào)度等方面取得一系列重大突破和技術升級,客運專線的建設驟然加速,京津、武廣、鄭西、石太等12條鐵路客運專線相繼開工建設,總里程達4400余km[12]。由于高速鐵路對線路沉降和位移控制有很高的技術要求,以及考慮到環(huán)保、節(jié)地和安全運營的需要,國際上普遍采用以橋代路的做法,因此,橋隧在線路中所占比例很大(一般約70%,京津城際鐵路橋梁比重則高達87.8%),移動模架迎來了歷史性的發(fā)展機遇,相關產(chǎn)業(yè)得到迅速壯大,進入了新的發(fā)展階段。

2006～2007年,隨著各條客運專線陸續(xù)進入上部結構施工,對移動模架的需求呈井噴之勢增長,2年多時間內(nèi)約有300多套移動模架被投入使用,參與數(shù)百座橋梁的施工。特別是對于像浙江、福建、廣東這樣河網(wǎng)密布、軟基分布廣泛的丘陵山區(qū)地形,移動模架顯示出無可比擬的技術優(yōu)勢,成為各參建單位的主力裝備。以溫福鐵路浙江段為例,該段鐵路全長僅69.206 km,卻投入移動模架達32套,澆筑箱梁960孔[13],總長度接近30 km,占線路長度的比例超過40%,占該標段橋梁總長度的比例則超過80%。

在之后開工的京滬、滬寧、哈大、滬杭、廈深等客運專線建設中,移動模架同樣得到廣泛的應用。同期在公路方面則有廣州南沙鳧洲大橋[14]、珠江黃埔大橋[15]、青島海灣大橋[16]、寧波甬江大橋、廈漳跨海大橋、泉州灣跨海大橋等知名橋梁在引橋施工中采用了移動模架技術。

表1 1990～2005年國內(nèi)采用移動模架施工的部分橋梁_______________________________

2.2 創(chuàng)新與專利技術

2005年以來,中國移動模架技術在高速客運專線建設的強勁需求引領下實現(xiàn)了快速發(fā)展,表現(xiàn)出強大的適應能力和創(chuàng)新能力,設計出了許多獨具匠心的產(chǎn)品,并創(chuàng)新出各種實用功能,為解決特殊條件下的橋梁施工問題,我國企業(yè)還研發(fā)出“梁模合一型”[17]、“一模雙梁型”[18]等“中國式移動模架”,豐富了移動模架的結構形式和工程實踐。

根據(jù)中國知識產(chǎn)權網(wǎng)的檢索數(shù)據(jù),1985年以來國家知識產(chǎn)權局受理的關于移動模架的專利申請共有130余項,其中屬于橋梁施工技術領域的約70余項,國內(nèi)第一件關于橋梁移動模架的專利申請于2005年獲得授權[19]。2004年以來的專利申請及有效專利數(shù)量逐年變化情況見圖1。從圖1中可以看出,關于橋梁移動模架的專利申請在2007～2009年達到高峰,這與我國高速客運專線的建設和發(fā)展在時間上是一致的。

圖1 我國橋梁移動模架技術專利數(shù)量發(fā)展趨勢

2.3 文獻研究

根據(jù)研究,國內(nèi)最早涉及移動模架的文獻是1984年發(fā)表在《國外公路》第6期的《摩蘇爾四號橋上部構造的設計與施工》,此后一直到1999年秦沈客運專線開建之前,很少出現(xiàn)類似文獻。2005年之后,受國家鐵路客運專線建設進程的帶動和影響,關于移動模架的文獻數(shù)量快速增長,1999～2012年以移動模架、造橋機為主題的技術文獻數(shù)量逐年變化情況見圖2(縱坐標為每百萬篇期刊論文中檢索到的相關主題的文獻數(shù)量,來源:萬方數(shù)據(jù)),其中以“造橋機”為主題的文獻中可能涉及移動模架和移動支架兩種不同技術。

圖2 我國移動模架技術文獻研究趨勢

3 現(xiàn)狀及問題

目前很多企業(yè)和廠家都有能力研制移動模架,但大多仍然停留在結構設計階段,對機械、液電、控制系統(tǒng)等缺乏專業(yè)研究,沒有從機械設備的角度對其設計進行審視,也沒有將機電和液壓設備及其電路、油路與結構本身進行融合設計,配電及電纜布線系統(tǒng)基本靠現(xiàn)場自理,至于作業(yè)平臺、安全通道等設施更是以“自理”為主,導致移動模架施工現(xiàn)場配電柜、配電盤隨意擺放,電線、電纜雜亂無章,在橫移開模、縱移走行時常被輪軌碾壓、雜物勾掛,甚至被電焊、氣割產(chǎn)生的火花灼傷或引燃。這些狀況使移動模架看起來更像是一個可移動的鋼結構作業(yè)平臺而不是成套的機械設備,與國外先進水平相比,在材料、工藝、科研、試驗、系統(tǒng)集成、技術標準等方面的差距仍然很大,總體情況為:標準建設處于初級階段,施工安全問題比較突出。

標準是一項技術發(fā)展成熟的標志。移動模架作為一種大型施工裝備,目前并無相應標準來指導,事實上處于無專用設計規(guī)范、無制造驗收標準、無操作維護規(guī)程的“三無”狀態(tài)。

3.1 設計

國內(nèi)移動模架在設計時主要參照《鋼結構設計規(guī)范》(GB 50017)、《起重機設計規(guī)范》(GB 3811)等。但移動模架既不是起重機,也不是普通的鋼結構。與架橋機不同,移動模架并不存在起重作業(yè)(但有加載過程);而與鋼結構相比,它有縱移、橫移、頂升、拖拉、液壓開模等作業(yè),但這些都沒有相應的設計標準。

如果與起重機相比,移動模架在標準方面的差距更大。目前與起重機械有關的國家和行業(yè)標準多達400余項,不僅有《起重機試驗規(guī)范和程序》(GB 5905)、《起重機械安全規(guī)程》(GB 6067)這樣的通用標準,而且有《鋼絲繩》(GB/T 8918)、《起重機用鋼絲繩檢驗和報廢實用規(guī)范》(GB/T 5972)、《起重機車輪》(JB/T 6392)、《液壓抓具》(YB/T 064)這樣的專用標準。這些標準涉及到起重機械的設計、試驗、產(chǎn)品性能等多方面內(nèi)容,為起重機的安全使用提供了技術保障。

也許可以借鑒歐洲企業(yè)(如挪威NRS)所采用的移動模架設計規(guī)范,但他們的技術標準在體系上與我國是完全不同的。歐洲結構規(guī)范的一個特點,是其用一整套規(guī)范文本(大概是50多本)來回答所有各種土建結構在設計方面所遇到的問題[20],像一套完備的法典,既包羅萬象,又一以貫之。而我國的設計規(guī)范是參照原蘇聯(lián)的標準體系建立起來的,針對每一種具體結構都需要一套專用的標準來指導,當我們只是對某種具體結構的設計需要在歐洲結構規(guī)范之中尋找其規(guī)則時,會一時找不到有關的條文,這需要對其進行全面、系統(tǒng)地學習和領會,不能急功近利。

3.2 制造與驗收

關于移動模架制造,目前可參考的標準大概只有《鐵路鋼橋制造規(guī)范》(TB 10212)、《鐵路鋼橋保護涂裝及涂料供貨技術條件》(TB/T 1527)等。加工環(huán)節(jié)是將產(chǎn)品從圖紙變成實物的關鍵,在缺乏市場準入和相關認證制度的情況下,選擇合適的廠家、生產(chǎn)出符合設計要求的移動模架并不容易。

在驗收方面,最大的困難仍然是無據(jù)可依,設計圖中提到的一些技術要求往往比較籠統(tǒng)、針對性不強,相比起重機械多達400余項的技術標準,移動模架的驗收標準近乎空白,目前主要參考《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50205—2001),顯然無法滿足需要。以廣州珠江黃埔大橋北引橋所用MSS62.5m型移動模架為例,該機自重約16 000 kN,最大澆筑長度為75 m(標準跨62.5 m+懸臂端12.5 m),最大荷載達26 500kN,創(chuàng)下多項紀錄。但由于第一次研制這么大的移動模架,驗收時無章可循,運到現(xiàn)場拼裝后因存在諸多設計及制造缺陷而無法使用,有關單位從國內(nèi)邀請多名技術專家研究改造方案,耗時數(shù)月進行完善,僅加固就用了100多t鋼材,作為失敗的案例受到專家批評。

3.3 使用及維護

移動模架在施工環(huán)節(jié)雖有原鐵道部頒布的《高速鐵路橋涵工程施工技術指南》(鐵建設[2010]241號)、《鐵路移動模架制梁施工技術指南》(TZ 323—2010)等標準,但這些標準主要針對移動模架所施工的梁體質(zhì)量提出要求。在操作層面,由于其結構形式和型號繁多,各家單位研制的移動模架在作業(yè)流程和具體操作方法上差異很大,因此難以出臺統(tǒng)一的使用規(guī)程,關于其操作、保養(yǎng)方面的指導只能由移動模架設計和生產(chǎn)單位提供。

3.4 市場準入與管理

由于缺乏相關標準和制度,移動模架并沒有像架橋機、移動支架一樣被當作特種設備對待,在監(jiān)管、認證方面存在空白,對移動模架的設計、制造、試驗檢測也沒有資質(zhì)方面的要求和市場準入制度。一方面是由于移動模架的復雜性,人們對它的認識還有待深入;另一方面也因為移動模架有時只是被看作與其他現(xiàn)澆支架類似的大型施工設施。操作人員的培訓、考核也存在同樣的問題,無法像起重機司機一樣做到持證上崗。這些都有賴于各項標準、制度的逐步建立和完善。

3.5 適用條件與采購

移動模架作為一種專用的橋梁施工裝備,有其特定的適用條件以及經(jīng)濟、合理的跨度和其他技術指標,一些項目為追求所謂第一,刻意在一些并不適當?shù)臉蛄荷喜捎靡苿幽＜芊桨?不僅有損其經(jīng)濟性和安全性,而且因梁體跨度和截面特殊,使移動模架無法重復利用,造成資源浪費。在移動模架采購方面,因無準入制度,通常是報價最低者中標,不考慮產(chǎn)品質(zhì)量、履約能力等,導致移動模架質(zhì)量、性能低劣,運到現(xiàn)場拼裝、試驗后暴露出很多問題,需要進行大量的改進、加固處理才能投入使用。

4 定型與可靠性探討

在缺乏相應標準指導的情況下,移動模架的設計、制造、管理等各方面都處于散亂狀態(tài),導致使用過程中事故率較高,可靠性與可維護性較差。這一現(xiàn)狀有必要通過裝備定型、加強對可靠性的研究來解決。

4.1 關于定型

大型裝備的研制一般分為3個階段:工程研制階段、設計定型階段、生產(chǎn)定型階段。設計定型是將經(jīng)過驗證評估、性能達到規(guī)定指標的成熟技術設計固化下來;生產(chǎn)定型是在設計定型后,通過試制逐漸改進制造工藝和工裝模具,工藝的成熟性能夠保證批生產(chǎn)產(chǎn)品的穩(wěn)定性之后的狀態(tài),這期間要解決系統(tǒng)集成及子系統(tǒng)之間的兼容性問題。設計定型在這3個階段中最為關鍵,考慮到移動模架結構龐大、操作復雜,研制時應以系統(tǒng)工程的理念指導設計,除滿足各項使用功能外,還應兼顧操作的便利性和安全性,加強對結構極限狀態(tài)、可靠度的研究;以及對安全冗余、施工偏差和誤操作的容錯研究;完善對結構細節(jié)的處理,特別是支承、吊掛、連接等部位。對各種創(chuàng)新技術應進行充分驗證,跟蹤了解其實際使用情況并及時改進,對于某些已經(jīng)完善的特定功能或小型構件的成熟設計方案可先行定型[21]。

定型本身不是目的,而是為了建立統(tǒng)一的產(chǎn)品技術性能與質(zhì)量標準,并在制造時遵循統(tǒng)一的工藝流程與驗收標準,保證其安全性,提高其可靠性,使產(chǎn)品便于使用和維護。定型的好處至少有以下幾點:(1)便于使用單位進行工藝設計及選型;(2)便于維修;(3)減小了設計、制造的重復勞動;(4)起到技術上相互支援的作用[22]。

定型屬于標準化的范疇,在定型過程中需要解決可靠性問題?！霸O計奠定可靠性,制造保證可靠性,使用保持可靠性”,可見,定型與可靠性是密不可分的。

4.2 關于可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量

機械可靠性設計是在故障物理學研究的基礎上,結合可靠性試驗及故障數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,提供實際計算的數(shù)學力學模型、方法及實踐,以便在研制階段估計或預測產(chǎn)品在規(guī)定工作條件下的工作能力、狀態(tài)或壽命,保證產(chǎn)品具有所需的可靠性[23]。因此,它是一門“與故障作斗爭”的學科。研究表明,只有把宏觀上的可靠性統(tǒng)計、試驗技術等與微觀的材料失效機理及其老化過程等問題的研究聯(lián)合起來,才能更好地解決可靠性問題[24]。

可靠性是現(xiàn)代質(zhì)量觀的核心。當前,可靠性已成為影響我國工程機械產(chǎn)品競爭力的主要問題,據(jù)2006年統(tǒng)計,我國出口的工程機械產(chǎn)品平均故障間隔時間(MTBF)僅為150～300 h,尚不及國際水平的一半?？煽啃怨こ碳夹g在我國軍工行業(yè)已經(jīng)享有“一抓就靈”的美譽,天宮一號在370 km之外的太空飛行了600多天沒出任何故障,靠的是發(fā)射前進行嚴格的可靠性測試。但在民品生產(chǎn)中,相關的專業(yè)技術應用還很不到位,需要盡快實現(xiàn)可靠性從“自然形成”向“專業(yè)生成”的轉(zhuǎn)變。

根據(jù)對30余套移動模架的調(diào)查了解,移動模架每次橫移開模和縱移走行所需時間一般為3～6 h,而操作前的檢查、準備時間和走行過程中處理故障的時間平均為2～4 h,其中大部分故障緣于電氣和液壓設備,如油液泄漏、動作失靈、負載不均、各千斤頂行程不同步等,說明移動模架相關設備的兼容性和集成情況還不甚理想,可靠性研究尚待起步。

5 移動模架標準化與現(xiàn)代化的展望

如前所述,移動模架在我國橋梁建設特別是鐵路客運專線橋梁的建設中得到廣泛應用,發(fā)揮了重要作用,充分展示了其投入小、工效高、機動靈活、適應性強的優(yōu)點,在某些條件下具有獨特的技術和經(jīng)濟優(yōu)勢。但任何技術都有其局限性,就現(xiàn)場施工而言,移動模架的主要缺點可以概括為“工序繁雜流程多,野外作業(yè)條件差,上下聯(lián)動難兼顧,高空走行風險大”。不僅在設計、制造方面存在種種缺陷,而且操作人員也缺乏專業(yè)的技術指導和培訓,一些液電設備可靠性差、故障率高,操控、指揮手段落后,這些都需要通過標準體系的建設予以規(guī)范和完善,并以現(xiàn)代化的技術手段解決裝備集成化、信息化難題。

移動模架要想最終發(fā)展成為一種機械產(chǎn)品,必須建立相應的標準。產(chǎn)品標準大致有3種類型:(1)產(chǎn)品技術特征標準,即產(chǎn)品的型式、性能及尺寸參數(shù)、系列型譜等;(2)產(chǎn)品品質(zhì)特征標準,即質(zhì)量標準;(3)綜合技術特征標準,即產(chǎn)品定型圖。對移動模架來說,目前最為急需的是綜合技術特征標準,因為它不僅包括產(chǎn)品的技術特征和品質(zhì)特征,還包括了零部件的技術特征與品質(zhì)特征,從整套產(chǎn)品到零部件的型式、參數(shù)、結構、配合到加工要求等都將進行統(tǒng)一規(guī)定。我們期待國產(chǎn)移動模架可以在以下方面取得進展。

5.1 裝備設計定型化

目前已有國內(nèi)設計單位在嘗試采用歐洲標準進行移動模架的設計,如歐洲鋼結構設計規(guī)范(Eurocode3: Design of steel structures,Part 1-1.General rules and rules for buildings.(1.Ed.February 1993))、挪威鋼結構設計標準(NS3472E:Norwegian Standard,Steel structures design rules.(2nd edition June 1984))、歐盟起重機設計標準(F.E.M.1.001 Rules For Design of Hoisting Appliances(3rdEdition 1987.10.01))等。這是一個值得鼓勵的動向,但鑒于歐洲標準的體系特點,只研究個別幾項標準可能難以掌握其要領,而且除設計標準外,還應同步引進其關于產(chǎn)品制造、試驗、檢驗、使用等方面的規(guī)范、規(guī)程、指南、技術條件等配套標準。

關于系統(tǒng)集成,目前移動模架中所用到的機電和液壓產(chǎn)品通常都是由移動模架制造廠家代購并組裝的,對這些系統(tǒng)的整合主要由廠家來完成,但設計時對相關技術的研究也是必不可少的,其電路、油路、通信、照明、防雷接地、電纜布線系統(tǒng)的設計也需要有機械、電氣、液壓、自動化控制等方面的專業(yè)人員參與進來。很多移動模架廠商采取設計、制造一體化,這對于系統(tǒng)集成的研究是有利的,可以在企業(yè)內(nèi)部通過產(chǎn)、研結合實現(xiàn)對移動模架的設計定型。

5.2 制造驗收標準化

標準建設是一項長期的任務,在國家和行業(yè)標準尚未出臺的情況下,生產(chǎn)廠家可以制訂和完善自己的企業(yè)標準。在制造前需要對移動模架的結構特點及各構件功能有深入的認識,研究加工和裝配誤差的傳遞和積累情況,分析工藝難點和控制關鍵點,研制關鍵工序的加工工裝并進行工藝設計[25],對加工質(zhì)量形成有效的內(nèi)部評價體系和管理機制。構件的分割組合不僅應滿足設計要求還要考慮到運輸和安裝需要。

目前較為常見的質(zhì)量事故大多是個別桿件由于強度和穩(wěn)定問題造成局部失效,進而擴散到其他構件及整個結構,國內(nèi)外都出現(xiàn)過由此類問題引起的移動模架垮塌事故。因此制造單位應在與設計人員充分溝通的基礎上,將移動模架設計圖轉(zhuǎn)化為工廠加工圖,在有關標準的指導下對設計時未考慮到的各種細節(jié)的處理方法進行明確,制定具體的公差控制體系、焊接工藝規(guī)程,并進行焊接工藝評定。根據(jù)焊件的結構和技術要求,設計正確而合理的焊接工藝卻是一項十分艱巨的任務,這是因為焊接工藝的可變參數(shù)繁多,對焊接質(zhì)量的影響十分復雜,且某些重要變量難以精確檢測[26]。因此移動模架的制造不是普通的鋼結構廠家能夠勝任的,建立移動模架的制造和驗收標準則需要更高的技術和管理水平。

5.3 操作維護專業(yè)化

對于施工單位來說,為了用好移動模架,除了研究設計圖紙、了解其各項結構及功能外,還需要制定詳細的安裝和拆除方案、試驗和加載方案、各工序的操作流程和作業(yè)指導書、各工況下施工偏差控制指標、施工監(jiān)測內(nèi)容和方法、日常檢查項目與頻次、維護與保養(yǎng)手冊等技術文件,同時還要編制專項安全方案和應急預案,以及重要工序(如制梁、走行等)的作業(yè)組織、管理體系和制度。這些技術文件和管理制度是移動模架安全運行的基礎。

對移動模架的操作是在相互協(xié)作配合下進行的,即使有過移動模架使用經(jīng)驗的人,如果不是完全相同的裝備,其經(jīng)驗的適用性和有效性也是有限的。因此對人員的培訓必不可少,且應針對具體崗位的需要分別編寫相應的培訓教材和操作手冊,人員和崗位應相對固定,做到人機結合,這是實現(xiàn)專業(yè)化操作和維護所必需的。

5.4 指揮控制現(xiàn)代化

移動模架龐大的身軀和復雜的運行環(huán)境非常需要提高自動監(jiān)測和現(xiàn)場感知能力。隨著電子技術的進步,有些設備已經(jīng)非常成熟和普及,而且成本低廉,功能實用。比如起重機的吊鉤限位和重力感應功能;汽車倒車雷達對障礙物的自動感應、測距、數(shù)碼顯示、視頻監(jiān)控和預警等功能。類似技術可有效提高對設備狀態(tài)和運行環(huán)境的感知能力,做到對安全狀況的隨時掌握。

通信指揮是移動模架施工的另一難題,尤其在進行橫移開模和縱移走行時,目前主要靠喇叭、對講機、手勢、旗語等較為原始的方式指揮,嘈雜的噪聲使信號指令與各操作崗位的信息反饋難以及時準確傳達,應努力實現(xiàn)對移動模架的集中操控,對部分功能可采取遙控操縱,盡量避免施工人員在臨空面的攀爬、瞭望觀測、高空作業(yè)或其他危險環(huán)境下的作業(yè)。遙控技術已在電動葫蘆等設備中廣泛應用,混凝土泵車的布料桿也是采用遙控操縱的。通過研究和借鑒,這些技術有望應用到新一代移動模架上。

6 移動模架通用性的展望

移動模架的缺陷之一是當橋梁跨徑和截面尺寸發(fā)生變化時,其原有模板就不再適用,而架橋機、移動支架的通用性優(yōu)于移動模架,正是因為它們不受梁體截面變化的困擾,只要橋梁跨徑和梁體重力不超過額定限值就可以使用。

在鐵路客運專線發(fā)展初期,每條線路的鐵路箱梁都采用了不同的設計,就雙線鐵路預應力混凝土簡支箱梁來說,其標準跨徑主要有24、32 m兩種,但截面尺寸卻有近10種。至于公路和市政橋梁,其跨徑和截面形式變化更多。移動模架的模板改裝耗時費力且成本不菲,加上高昂的運費,在經(jīng)濟上并不劃算,很多施工單位的移動模架通常都是一次性攤銷、原地報廢,很少轉(zhuǎn)場繼續(xù)使用。

因此,欲提高移動模架的通用性,必須實現(xiàn)橋梁跨徑和截面的標準化,并予以定型,同時在墩身和承臺的設計中也要考慮到移動模架的支承需要。原鐵道部經(jīng)濟規(guī)劃研究院在首批客運專線建成后已聯(lián)合設計單位開展這方面的工作,并取得一定進展;在京滬高速鐵路高架橋中大量采用了制式橋梁,跨度24 m及32 m的橋梁占85%以上[27],期待類似努力能夠促進鐵路橋梁的標準化,這對拓展移動模架的應用范圍,提高資源利用效率具有重要意義。

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Prospects for Standardization and Modernization of China's Movable Scaffolding System Technology

LIU Hong-gang,YOU Ji-qin,ZHANG Chao-fu
(China Railway Major Bridge Engineering Group Co.,Ltd.,Wuhan 430050,China)

To explore the MSS(Movable Scaffolding System)technology development trend,improve their security status,this paper briefly summarized the origin,structure types and the classification of MSS, and then reviewed MSS development achievements in China.Further,this paper analyzed the current situation:the use of MSS in China was in fact in a state of“three noes”:no special design standard code, no manufacture and acceptance standard code,no operation and maintenance specification.Furthermore, this paper analyzed the main problems existing in some aspects of MSS technology,such as existing in learning the foreign advanced design standard codes,in improving the MSS manufacturing processes,in ______enhancing the related researches on system integration and automation control,and in promoting thecommunication command and on-site management,etc.Finally,combined with the actual situation in China,the prospects of MSS technology were pointed out in this paper from the four aspects,including thepatternizationofMSSdesign,thestandardizationofmanufactureandacceptance,the professionalization of operation and maintenance,the modernization of command and control.Also,this paper expounded why the standardization on bridge span and cross-section can be useful for improving the universality of MSS.

movable scaffolding system;design;construction;standardization;modernization

U445.463

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.04.009

1004-2954(2014)04-0037-07

2013-07-09;

2013-08-02

劉宏剛(1975—),男,高級工程師,1998年畢業(yè)于石家莊鐵道學院,工學學士。