計算機同步控制設(shè)備在大型鋼圍堰下放施工中的應(yīng)用與管理

第第頁計算機同步控制設(shè)備在大型鋼圍堰下放施工中的應(yīng)用與管理摘要：傳統(tǒng)鋼圍堰下放施工需采用大型浮吊作為施工設(shè)備，而在保證通航或者大型船舶設(shè)備無法進駐的河道上，傳統(tǒng)大型浮吊設(shè)備無法滿足要求。本文以嘉紹大橋主墩鋼圍堰施工為依托，介紹了計算機同步控制設(shè)備在嘉紹大橋施工中的應(yīng)用，總結(jié)同步下放設(shè)備的控制技術(shù)、操作要點以及設(shè)備管理思路，為同類工程大型設(shè)備的選擇與應(yīng)用管理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：計算機同步設(shè)備；連續(xù)千斤頂；大型鋼圍堰；設(shè)備管理

中圖分類號：U655.54文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1006―7973（2017）05-0069-03

隨著橋梁施工技術(shù)的發(fā)展，配套的橋梁設(shè)備及施工裝備技術(shù)水平也得到不斷發(fā)展，對橋梁施工設(shè)備管理人員的專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)管理水平提出了越來越高的要求。尤其在專業(yè)設(shè)備的選擇和管理上，需要根據(jù)施工方法選擇安全性高、操作容易、便于管理的專業(yè)橋梁施工設(shè)備。筆者結(jié)合自身嘉紹大橋下放設(shè)備選擇和過程控制管理的工作經(jīng)歷，為橋梁設(shè)備管理提供思路。

1工程背景

嘉紹大橋主航道橋為世界上首座六塔獨柱四索面分幅鋼箱梁斜拉橋，橋址位于錢塘江河口尖山河段，為世界三大強潮河口之首，具有河床寬淺、潮強流急、涌潮洶涌、河床變化劇烈的特點。最大涌潮潮高可達3m，最大潮差達8.59m，涌潮產(chǎn)生的水壓力可達70kPa，橋位附近涌潮流速可達9.0～10.0m/s。主墩承臺采用雙臂鋼圍堰施工，最大的鋼圍堰內(nèi)壁直徑大40.65m，高26.0m，入土深度約10m，圍堰整體重量達800t，分兩節(jié)進行沉放。

2下放系統(tǒng)及設(shè)備的選型

大型圍堰采用整體沉放或分節(jié)拼裝、分次沉放的施工工藝，根據(jù)其施工設(shè)備的不同主要有以下3種施工方法。

（1）方法一：采用大型起重設(shè)備進行圍堰沉放

（2）方法二：采用連續(xù)千斤頂進行圍堰沉放

（3）方法三：采用卷揚機進行圍堰沉放

而嘉紹大橋由于涌潮強烈，工況條件極其特殊，采用常規(guī)下放程序存在較大的姿態(tài)失控風(fēng)險：河床沖淤變化劇烈，圍堰刃腳范圍內(nèi)泥面高差大，下放前平均高差已超出2m，僅靠導(dǎo)向定位裝置難以保持圍堰平穩(wěn)著床；圍堰下沉后進一步加大局部沖淤變化，實際施工監(jiān)測數(shù)據(jù)也表明，一個潮水沖刷可達5m，淤積可達3m，圍堰刃腳入土深度極度不均衡，迎潮面刃腳長時間懸空，終沉僅余3m進尺時仍有部分刃腳脫空，圍堰傾斜趨勢明顯，定位系統(tǒng)和圍堰結(jié)構(gòu)難以承受由此產(chǎn)生的擠壓力。經(jīng)研究，嘉紹大橋鋼圍堰施工確定采用連續(xù)千斤頂下放體系，同時利用全過程計算機控制技術(shù)，確保圍堰沉放過程中實現(xiàn)圍堰同步提升或下沉，即提吊裝置自鋼圍堰提吊、下放、著床到最終就位全過程均參與作用，通過計算機控制中心隨時調(diào)整圍堰姿態(tài)，精確控制下沉狀態(tài)實，該下放設(shè)備有如下特點：①用同步千斤頂控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)圍堰的整體上升及下放，避免傳統(tǒng)設(shè)備依靠人工操作上升或下放行程不一致導(dǎo)致單點受力過大或圍堰的整體傾斜；②由于千斤頂?shù)木容^高，控制性較強，可精確實現(xiàn)圍堰的整體上升或下放；③整個下放裝置安裝與拆除均可在圍堰內(nèi)實現(xiàn)，受圍堰外圍水文影響較小，且還有可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的實時監(jiān)測。④設(shè)備系統(tǒng)操作簡單，由一名專業(yè)人員即可實現(xiàn)設(shè)備的集中控制，控制數(shù)據(jù)實時反映在集中控制系統(tǒng)。設(shè)備管理相對較為簡單。

3下放系統(tǒng)的設(shè)計

根據(jù)圍堰自重及外界荷載情況計算分析，安裝到位的鋼圍堰整體重量約870t。采用8個吊掛點每點1臺，共8臺350t的液壓千斤頂進行沉放作業(yè)，另增加1臺備用。計算機同步控制連續(xù)千斤頂下沉系統(tǒng)由8臺350t連續(xù)千斤頂、4個液壓泵站、8套傳感器和計算機控制系統(tǒng)及配套懸掛裝置組成；單套沉放設(shè)備系統(tǒng)為1套主從隨動控制液壓提升系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由提升千斤頂，液壓系統(tǒng)和同步控制系統(tǒng)構(gòu)成，它具有激光精密測距和計算機準(zhǔn)確控制的功能。適用于超大、超重、超高結(jié)構(gòu)的整體吊裝，其同步精度達毫米級。

3.1千斤頂下放設(shè)備的支撐體系

下放裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.2計算機同步控制設(shè)備介紹與安裝管理

支承體系控制系統(tǒng)由提升油缸及懸掛系統(tǒng)、泵站系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和PC終端控制系統(tǒng)組成。荷載控制及行程控制系統(tǒng)，如下圖示。

整個設(shè)備系統(tǒng)由于全部采用計算機控制系統(tǒng)，集成化程度高、重量輕，在施工安裝過程中，將千斤頂系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、泵站系統(tǒng)、錨點系統(tǒng)及附屬系統(tǒng)獨立采用吊車安裝到位。安裝到位后，進行系統(tǒng)的調(diào)試工作，{試正常即可進行下放試驗和施工。

4下放設(shè)備試驗及施工

4.1下放設(shè)備的試提試驗

為了確保鋼圍堰整體順利下放，首先進行鋼圍堰同步下放相關(guān)的試驗，以檢驗鋼圍堰結(jié)構(gòu)的安全性并獲得下放經(jīng)驗。具體的工藝試驗包括單點試提試驗、整體試提試驗。

4.1.1單點試提試驗

采用對各個吊點分別進行分步試提升方法進行鋼圍堰的單點試提試驗。通過單點試提試驗，檢測鋼圍堰承重梁及掛腿結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性，確保鋼圍堰結(jié)構(gòu)在下放過程中承重系統(tǒng)無較大的變形和破壞，同時檢查各千斤頂?shù)男阅?。分步試提升的荷載分別為理論計算荷載的20%、40%、60%、80%、100%、120%。每級荷載當(dāng)提升到位后持載30分鐘。

4.1.2整體試提試驗

按照理論計算荷載的20%、40%、60%、80%、100%分級對6個吊點同時進行加載，進行鋼圍堰整體試提試驗，以檢驗鋼圍堰結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性，確保鋼圍堰結(jié)構(gòu)在下放過程中無較大的變形和破壞，同時檢查各千斤頂?shù)男阅?、對千斤頂設(shè)備的影響，確保下放過程中鋼護筒的穩(wěn)定。另外，可檢測千斤頂?shù)耐叫?，包括位移同步性和荷載同步性，檢驗并完善其調(diào)平措施，優(yōu)化修正系數(shù)，為整體下放提供有效的參考資料。

整體試提試驗中還需測量監(jiān)控、調(diào)整圍堰的平面位置和垂直度，為正式下放做好充分準(zhǔn)備。

整體提升離開拼裝平臺20cm后持荷1小時，檢查圍堰平面位置、垂直度、壁體結(jié)構(gòu)、承重梁、掛腿、千斤頂荷載情況、傳感器是否有效，圍堰下放區(qū)域是否有障礙物等，檢查無誤后，立即組織人員拆除拼裝平臺，等候潮水準(zhǔn)備正式下放。

4.2下放施工

首先通過6只千斤頂同步將圍堰頂升20cm高，通過千斤頂油表及計算機控制系統(tǒng)以確?？刂聘髑Ы镯斖绞芰?，然后開始割除拼裝平臺。

下放過程中用1臺油泵控制2臺千斤頂，保證下放同步及各頂受力均勻。發(fā)現(xiàn)個別頂受力過大時，需停止排查出故障后繼續(xù)下沉，切忌盲目快速下沉。

下放速度按單個頂行程按30cm控制，單個行程平均按3min控制連續(xù)下放，過程中時刻監(jiān)測各頂受力情況，直至下放到位。

4.3設(shè)備操作注意事項

（1）液壓千斤頂在使用前應(yīng)擦拭干凈，并應(yīng)檢查各部件是否靈活，有無損傷，在有載荷時切忌將快速接頭卸下，以免發(fā)生事故及損壞部件。

（2）液壓千斤頂在使用前應(yīng)放置平整，不能傾斜，底部要墊平，嚴(yán)防載荷偏移而使液壓千斤頂傾斜或翻倒，可在液壓千斤頂?shù)撞繅|堅韌的枕術(shù)或鋼板來擴大承壓面積，以免陷落或滑動而發(fā)生事故；切勿用有油污的木板或鋼板作為襯墊，防止受力r打滑，發(fā)生安全事故；重物被頂升位置必須是安全、堅實的部位，以防損壞設(shè)備。

（3）使用液壓千斤頂時，應(yīng)先將鋼圍堰先試頂起一部分，仔細(xì)檢查液壓千斤頂無異常后，再繼續(xù)頂升重物。若發(fā)現(xiàn)墊板受壓后不平整、不牢固或液壓千斤頂有傾斜時，必須將液壓千斤頂卸壓回程，及時處理好后方可再次操作。

（4）在頂升過程中，應(yīng)隨重物的不斷上升及時在液壓千斤頂下方鋪墊保險枕木架，以防液壓千斤頂傾斜或引起活塞突然下降而造成事故，下放重物時要逐步向外抽出枕木，枕木與重物間的距離不得超過一塊枕木的厚度，以防意外！

（5）鋼圍堰下放到位后，及時進行受力體系轉(zhuǎn)換，液壓千斤頂不可作為長時間單獨支承設(shè)備。

5結(jié)語

本文通過方案比選優(yōu)化，采用計算機同步控制連續(xù)千斤頂系統(tǒng)，在圍堰沉放過程中實現(xiàn)了圍堰安全、同步、連續(xù)提升或下沉。作者作為設(shè)備的技術(shù)人員，與橋梁施工技術(shù)人員一起對橋梁施工專業(yè)裝備和工藝進行匹配性的比選，并結(jié)合自身多年的設(shè)備管理經(jīng)驗和專業(yè)技能，提供了鋼圍堰下放的設(shè)備專業(yè)技術(shù)支撐。同時，對下放設(shè)備過程的操作同步性和安全性進行了重點監(jiān)控，確保了下放過程安全。建議后續(xù)大橋橋梁施工過程，設(shè)備專業(yè)管理人員提前介入施工工藝比選和討論，才能后后續(xù)施工中設(shè)備的