預(yù)制箱梁模板自動(dòng)化監(jiān)測(cè)及控制技術(shù)

崔衍剛

（中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司，陜西西安 710021）

0.引言

高鐵建設(shè)中后張箱梁由于外形美觀、結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而得到大量的應(yīng)用，后張法預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁采用鋼模板成型，箱梁混凝土澆筑后對(duì)箱梁模板的沉降觀測(cè)也較為困難且不準(zhǔn)確，需要解決箱梁混凝土澆筑完成后的模板沉降觀測(cè)問題。箱梁砼澆筑前模板溫度需要測(cè)量并進(jìn)行模板溫度控制，模板寬度及長(zhǎng)度需要多次檢測(cè)，現(xiàn)階段主要方法為人工測(cè)量，不能有效解決模板的溫度及尺寸檢測(cè)要求。上述問題成為后張法預(yù)制箱梁預(yù)制生產(chǎn)中的一些質(zhì)量通病或者是工序的盲點(diǎn)。有鑒于上述的缺陷，如何解決箱梁模板的沉降自測(cè)、模板溫度及尺寸自動(dòng)測(cè)量，需要一種新型箱梁模板自動(dòng)化監(jiān)測(cè)及控制施工板解決以上難題。

1.工藝原理

通過對(duì)位移觀測(cè)設(shè)備、激光測(cè)距儀、溫度傳感器等現(xiàn)代化設(shè)備進(jìn)行高度融合，利用水位計(jì)測(cè)量制梁臺(tái)座測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂浦行摹Ｔ谀０逋鈧?cè)安裝激光測(cè)距儀通過相對(duì)距離實(shí)時(shí)測(cè)量，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。在模板外側(cè)按5個(gè)斷面設(shè)置溫度傳感器自動(dòng)測(cè)量模板實(shí)時(shí)溫度，實(shí)現(xiàn)了模板溫度、模板尺寸、制梁臺(tái)座沉降等的自動(dòng)測(cè)量及控制，將傳統(tǒng)的單一模板工裝向全方位感知自動(dòng)化測(cè)量控制的模板平臺(tái)轉(zhuǎn)變。如圖1所示。

圖1 箱梁模板自動(dòng)化監(jiān)測(cè)示意圖

2.施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程（見圖2）

圖2 工藝流程圖

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1 施工準(zhǔn)備

根據(jù)工法的方案進(jìn)行施工總體圖紙的繪制明確各安裝設(shè)備的安裝位置及偏差要求，明確采購材料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)進(jìn)場(chǎng)的溫度傳感器、激光測(cè)距儀、位移傳感器、電磁閥、噴頭、通信線等進(jìn)行使用前的驗(yàn)收及準(zhǔn)確性測(cè)試，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行安裝使用。檢查制梁臺(tái)座下部平整度、是否有積水、是否有雜物，并進(jìn)行全面清理，對(duì)積水處進(jìn)行找平，避免外界影響設(shè)備的安裝及正常使用。制梁臺(tái)座底部設(shè)置通信線路的溝槽寬度為5cm×5cm，在溝槽內(nèi)填充細(xì)沙[1]。

2.2.2 安裝模板降溫管路

在側(cè)模外側(cè)的桁架上安裝直徑φ30mm的PVC管路，管路通過綁扎帶進(jìn)行有效固定，間距為50cm，外側(cè)模水管的安裝長(zhǎng)度為32m，按3m間距設(shè)置三通接頭并安裝開關(guān)。底模板中心線位置設(shè)置一根通長(zhǎng)，直徑φ30mm的PVC管路，管路通過U型卡扣固定在制梁臺(tái)座混凝土上，3m間距設(shè)置三通接頭并安裝開關(guān)。在側(cè)模與底模板管路三通上安裝可設(shè)置任意角度的旋轉(zhuǎn)噴頭。在3條管路端頭安裝控制水管開關(guān)的電磁閥門，3條管路接入供水主管道關(guān)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(tǒng)，控制線接入中心控制系統(tǒng)。

2.2.3 安裝沉降觀測(cè)設(shè)備

在制梁臺(tái)座中心線及兩側(cè)模板支撐線上按端頭、1/4、中間、3/4端頭共5個(gè)斷面15個(gè)點(diǎn)進(jìn)行沉降位移計(jì)定點(diǎn)安裝，沉降位移計(jì)通過預(yù)埋鋼板固定在制梁臺(tái)座測(cè)量位置。沉降位移計(jì)安裝完成后進(jìn)行牢固性檢驗(yàn)，經(jīng)人為推動(dòng)無變形即為安裝牢固。進(jìn)行單個(gè)點(diǎn)的設(shè)備調(diào)試合格后在位移計(jì)上方安裝保護(hù)罩。將安裝的全部設(shè)備接入信號(hào)線前接入控制中心進(jìn)行單點(diǎn)的數(shù)據(jù)測(cè)。

2.2.4 安裝測(cè)距儀

在模板側(cè)模前端頭、中間、后端頭共3個(gè)斷面6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行激光測(cè)距傳感器的安裝，激光測(cè)距傳感器發(fā)射端安裝在模板側(cè)模一側(cè)，安裝盒與模板側(cè)模桁架牢固焊接，高度為50cm，安裝盒為封閉結(jié)構(gòu)前方為透光構(gòu)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(cè)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(cè)模板外側(cè)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(cè)模桁架連接。端模板中心位置安裝測(cè)距傳感器安裝方式與側(cè)模板相同，通信線采用快插式避免影響模板安裝。進(jìn)行單個(gè)溫度傳感器的設(shè)備調(diào)試合格，將安裝的全部設(shè)備接入信號(hào)線并接入控制中心進(jìn)行單點(diǎn)的數(shù)據(jù)測(cè)量。

2.2.5 自動(dòng)監(jiān)測(cè)

自動(dòng)測(cè)量前先檢查所有設(shè)備的完好性，檢查線路的安全性、周邊環(huán)境的適用性，對(duì)各種傳感器的安裝位置進(jìn)行檢查，防止因傳感器影響測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)性。人工設(shè)定檢測(cè)項(xiàng)目、起動(dòng)裝置，將測(cè)量模式由手動(dòng)模式調(diào)整為自動(dòng)模式，裝置將進(jìn)行定時(shí)的實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量。根據(jù)實(shí)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，沉降量超標(biāo)的進(jìn)行警示，管理人員根據(jù)警示結(jié)果進(jìn)行核實(shí)對(duì)沉降超標(biāo)的原因進(jìn)行分析處理。

2.2.6 模板尺寸調(diào)整

根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量的尺寸偏差對(duì)模板進(jìn)行檢查，對(duì)模板長(zhǎng)度、寬度尺寸進(jìn)行復(fù)核。模板寬度超標(biāo)的調(diào)整模板桁架下方的側(cè)模頂板支撐，寬度大于設(shè)計(jì)寬度的升高側(cè)模頂板支撐，寬度小于設(shè)計(jì)寬度的下降側(cè)模頂板支撐，直至滿足模板尺寸要求。模板長(zhǎng)度偏差超標(biāo)的采用千升頂調(diào)整模板尺寸，模板長(zhǎng)度超長(zhǎng)的，兩端頂升千斤頂；模板長(zhǎng)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(cè)量及降溫

根據(jù)模板的噴水范圍調(diào)節(jié)萬向調(diào)節(jié)噴水頭的角度滿足噴水范圍覆蓋模板尺寸。設(shè)定模板溫度的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)值為35°。系統(tǒng)根據(jù)實(shí)測(cè)的模板溫度進(jìn)行判斷，高于標(biāo)準(zhǔn)值后系統(tǒng)自動(dòng)打開降溫水管的電磁閥，水經(jīng)加壓后進(jìn)入降溫水管，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)噴頭按角度旋轉(zhuǎn)噴水。當(dāng)模板實(shí)測(cè)的溫度小于30°后系統(tǒng)控制降溫管路停止噴水降溫。

3.質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）加強(qiáng)對(duì)施工人員的崗位質(zhì)量培訓(xùn)和技術(shù)交底。（2）定期對(duì)控制及終端設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定校正，確保其工作精度滿足要求。（3）通信線路設(shè)置在模板內(nèi)側(cè)通過線盒進(jìn)行保護(hù)，檢測(cè)設(shè)備做單個(gè)的防護(hù)罩，防止相關(guān)設(shè)備受到外部影響，影響觀測(cè)精度及質(zhì)量。（4）自動(dòng)化檢測(cè)數(shù)據(jù)需定期由人工進(jìn)行復(fù)測(cè)，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行自校，并出具適用性評(píng)估報(bào)告，評(píng)估有效后方可繼續(xù)使用。（5）裝配式模板鋼支墩頂面標(biāo)高偏差控制在2mm以內(nèi)，下部與鋼板接觸面需平整，縱橫向軸線不得偏離設(shè)計(jì)位置大于5mm。（6）模板安裝尺寸極限偏差為模板長(zhǎng)度±10mm，模板寬度為0-+5mm。（7）箱梁預(yù)制臺(tái)座要求不能產(chǎn)生不均允沉降防止制梁臺(tái)座的預(yù)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(jìn)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(jīng)過安全及專業(yè)崗前培訓(xùn)。（2）電工等必須經(jīng)國(guó)家相關(guān)部門頒發(fā)的特種工證件并經(jīng)培訓(xùn)合格方能上崗。（3）工作人員必須堅(jiān)守崗位，集中精力，聽從指揮，不得違反操作規(guī)則及有關(guān)的安全章程。（4）有專業(yè)技術(shù)人員對(duì)模板監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)護(hù)觀察運(yùn)行狀況，如有異常及時(shí)處理。（5）制梁臺(tái)座不得積水，需設(shè)置合理科學(xué)的雙面排水坡，同時(shí)降溫水管安裝牢固，不得漏水。（6）大風(fēng)超過6級(jí)時(shí)不允許作業(yè)。（7）模板工程操作人員雨天作業(yè)時(shí)需穿防滑鞋施工。（8）模板工程作業(yè)區(qū)采取隔離措施，嚴(yán)禁非作業(yè)人員進(jìn)入操作區(qū)。

5.結(jié)語

本文論述的預(yù)制箱梁模板自動(dòng)化監(jiān)測(cè)及控制施工方法改變了傳統(tǒng)的模板沉降及尺寸測(cè)量的方式，實(shí)現(xiàn)了鐵路后張箱梁模板工程的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)及控制施工，提高施工質(zhì)量的同時(shí)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。