智能安裝技術在綜合管廊市政管線支架批量預制中的應用

王琪，衛舸，何俊

（成都天府新區建設投資有限公司）

1 工程概況

某項目主體施工內容為新建綜合管廊55.6km，含干線管廊12段，主要纜溝5段，并建2處控制中心。入廊管線類型豐富，包含給水、電力、通信、燃氣等共計11類。為保證管線的穩定性，管廊內采用3層、6層、7層、8層四種結構形式的支架，共計17.6萬套。

2 支架安裝的難點

項目支架安裝的難點主要有三點。

①施工峰值階段的工作量較大，對支架的需求量達到4萬套，明顯加大支架的預制難度；同時加工現場的空間較為狹長，作業區域未實現集中布置（較分散），以何種方式協調生產關系、保證支架供應充足是難點之一。

②管廊內的坡度存在差異，不利于控制工作的統一開展，以何種方式使支架順應廊體坡度以及保證支架結構的整體美觀性是難點之二。

③為滿足市政入廊管線安裝的要求，使用了適量的可調節管廊內的支架，但后期入廊管線需求尚未明確，以何種方式預留支架層間距是工程難點之三。

3 施工方案

3.1 支架選型

3.1.1 支架設計要求

①連接部位的受力條件特殊，為保證該處的穩定性，要求豎向卷邊向內側形成三角形齒，適配適量螺栓，實現與托臂機械的穩定連接，同時應賦予其自動調節的功能。

②嚴格把控材料的質量，支架系統及配件均采用性能穩定可靠的熱鍍鋅材料。

③對支架裝置做固定處理時，所用螺栓需有效適應混凝土開裂區，以保證連接的穩定性，并且螺栓的抗沖擊、抗疲勞性能均要滿足要求。

④結構安全分項系數需達到1.4；加強對橫桿撓度的控制，要求該值不大于橫桿跨度的1/200。

3.1.2 支架形式

①材料為Q235B冷軋鋼材，厚度3mm，做熱浸鋅防腐處理，鋅層厚度為80mm。

②以明裝錨固的方式將支架安裝到位，配套足量的熱浸鋅安裝構件，用機械連接的方法處理支架構件，將原本較為零散的構件共同組成完整的整體。此方法無需焊接，減少工作量，并從源頭上規避安全隱患。

③在豎向立柱施工中，卷邊內側應有三角形齒牙（此部分采取連續布置的方式，齒牙深度≥0.9mm），用螺栓與托臂機械穩定連接。

④支架橫擔、立桿材料均選用的是帶齒帶筋沖孔C型鋼，根據實際要求控制尺寸；固定件為槽鋼構件；連接作業所用材料為M12mm×160mm熱浸鋅化學螺栓。

3.2 施工方案

3.2.1 支架制作安裝方法

沿著“提前在指定場所預制，運至現場組裝”的思路施工，由具有資質的廠家生產出滿足質量要求的型鋼以及附屬連接件，得到支架的主體結構，再交由專業鍍鋅廠做鍍鋅處理，形成鍍鋅層厚度超65mm的涂層，至此，結束支架施工全流程中的大量工作；將加工的半成品支架運至現場，根據圖紙組裝具體的配件，以較為靈活的方式得到滿足施工所需的支架結構形式，以便支架快速投入使用。由于前期已經將支架施工的多數工作落實到位，現場僅需采取拼接和螺栓固定措施即可，工作量較小，對施工空間的要求較低，在協調得當時，各施工班組可實現交叉作業[1]。

3.2.2 預制成品支架智能制作

1）建立智能裝配中心

廠內共建設2條生產線，適配智能聯動系統，根據預設要求，以自動化的方式控制投料速率，營造有條不紊的支架生產環境，以免因投料過快或過慢而影響正常生產秩序。通過沖床和控制裝置的聯合應用提高作業精度，型鋼移動時，對所打的孔進行計數，以免因重復打孔而影響支架的結構完整性和受力穩定性。在折彎、咬齒、修齒、二次折彎工序中，啟用保護液自動供應系統，由其向構件與型材接觸的區域噴灑保護液，以免型材在高溫環境中被氧化（溫度的產生源自型材的劇烈摩擦）。隨著生產進程的推進，到達生產線最后一段時應用跟蹤切斷定位裝置，其與切割裝置及型鋼輸送裝置協同應用，高精度控制切割長度，避免切割長度差異化的現象。若運行工況正常，支架加工精度可達到1mm，單日加工量為35t。

2）應用自動焊接機器人

裝配中心是重要的生產場所，為之適配智能型焊接機器人，有許多應用優勢：切實保證焊接產品的質量，使各類構件的焊接效果達到要求；24h不間斷運行，故障率較低，提升生產效率；減輕員工的工作強度，改善施工現場的作業環境，實現“無害化作業”的目標；焊接工序較簡單，對專業焊工的依賴程度較低，經濟效益優勢突出。

3）現場安裝方案

結合工程實際條件分析，采取化學螺栓明裝固定的方法，具有效率高、效果好、經濟高效等多重應用優勢。在應用化學螺栓明裝方法中，盡管安裝期間需在墻體上打孔，但總體施工難度較小，無隱蔽內容，施工全程的可控性較強且有利于靈活調節，最終能取得較為良好的安裝效果。

4 支架智能預制加工

4.1 加工工藝流程

①立桿加工集多重工藝于一體，按照流程有序推進：投料→校平→沖孔→折彎→咬齒→修齒→二次折彎→跟蹤切斷→定制切割→浸鋅。

②支架橫擔加工時所涉及的工序相對較少，主要流程為：定制切割→組裝→自動焊接→浸鋅。

4.2 預制加工的技術要點

1）沖孔

材料選用一級熱軋鋼板，其性能穩定可靠，能夠給沖孔施工質量提供保障。沖孔前校正設備，保證運行的穩定性并提高運行精度；檢查各鋼板原材料，要求平直、完整；引入進口縱剪切生產線，聯合應用伺服送料系統，在此配置方式下自動控制原料的移動速度，使產生的沖孔間距和尺寸滿足要求。

2）折彎

應用成套流水線，構件逐步成型后反轉擴大構件角度，在此基礎上對該部分材料做二次成型處理，增強鋼材的穩定性，以免其在急速變形時受損，以及成型后角度回彈。

3）定制切割

用高強度鋸片，由專員按照尺寸要求精準操作，確保C型槽斷面切割具有平整性，為焊接和浸鋅施工創設良好的條件。適配伺服跟蹤系統，切實提高切割的精度，得到合適尺寸的材料。

4）焊接

施工方法為混合氣體保護焊（H2、CO2），氣壓穩定在1015MPa；采用實心焊絲，具體根據焊接材質和厚度選擇相配套的焊絲（著重考慮材質）；由具有資質的焊工操作，焊接電壓穩定在20V～21V，焊接電流200A～201A，焊接角度45°～55°。

5）浸鋅

浸鋅前做好準備工作，適度打磨構件焊縫和端口，得到平滑性較好的構件，以免在掛鋅時產生毛刺；以構架尺寸為準，分多個類別有序裝籠；安排酸洗，此項操作的持續時間為30min～60min，具體根據構件表面的色澤而定，待其顯現出灰白色后結束。

5 支架現場安裝

安裝流程：現場準備→測量放線→打孔→化學螺栓安裝→支架安裝。

1）打孔

測量放線后確定合適的立桿位置，準確畫出打孔位置，隨后用電鉆打孔，得到孔徑為14mm、深度為11cm的孔。

2）化學螺栓安裝

材料選用M12mm×160mm高強化學螺栓，向預先打好的孔內注入膠水，注入量為孔深的1/2，隨后向其中插入提前清潔好的化學螺栓，使膠水凝固。規范操作，有效控制各處化學螺栓的露出長度（5cm），避免差異過大。

3）立桿安裝

在前述操作的基礎上，將組合式成品支架立桿與成品馬鞍件連接，并采取固定處理措施；為提升施工的靈活性，所配套的馬鞍件應在特定范圍內實現自由滑動。隨后向預先測放的管廊墻面上安放立桿，靈活調整馬鞍件的位置，直至該裝置與化學螺栓對齊為止，若無誤則擰緊螺栓、固定。立桿安裝完成后檢查其垂直度，要求垂直度＜5‰，若超出則調整并再次檢測，直至實測結果滿足要求為止。

6 結語

智能化線纜預制支架的施工具有流程性，提前在指定廠內制作成型，再運至現場高效安裝，全程各項工作緊密銜接，支架安裝質量得到保證，安裝效率得以提升，其安裝速度可達到傳統方法的6～8倍。現場安裝時無焊接、無切割，在狹窄的空間中具有可行性。若現場環境有所變動或工程要求存在變化，均可拆組改裝，得到更為合適的支架。從經濟效益角度來看，材料得到充分利用，后續維護工作量減少，維護成本較低，綜合應用效果突出。