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橋塔施工技術(shù)新突破!“揭秘”首創(chuàng)9米節(jié)段爬模施工平臺
2023-09-06 來源:中鐵大橋局集團(tuán) 

  不到10個月

  建成228.5米高的主塔

  怎么能這么快?

  81層樓高的橋塔矗立在

  安徽銅陵皖江岸邊

  這就是不久前封頂?shù)?/p>

  G3銅陵長江公鐵大橋主塔

  主塔頂端如盔甲般的巨大模架

  是建設(shè)橋塔的“神器”——

  世界首個9米分段智能液壓爬模

 ?。ê喎Q“9米爬模”)

  問:“9米爬模”有什么獨(dú)特之處?

  項(xiàng)目總工程師姚森:“它具備自動液壓脫膜、智能液壓頂升、智能混凝土養(yǎng)護(hù)等功能,如一臺精密的‘3D打印機(jī)’,能在指令下完成橋塔各個環(huán)節(jié)的施工。”

  9米一節(jié)

  減少工期120天

  高塔建成非一日之功,需要把它分成多個小節(jié)段,通過多個輪次完成施工,主塔才能像春筍般節(jié)節(jié)長高。

  爬升模板給建設(shè)者提供了空中“落腳地”,可以隨主塔長高而爬升,是高塔施工的常用工藝,而應(yīng)用于G3銅陵橋的9米爬模,讓既有工藝實(shí)現(xiàn)了重大突破。

  “以往的爬模工藝,單節(jié)混凝土施工高度都在6米以下,我們首次將單次澆筑高度提高到9米。”項(xiàng)目工程部長趙吉祥對比了一組數(shù)據(jù):與傳統(tǒng)的6米節(jié)段施工相比,9米爬??蓽p少12個施工輪次,在同等帶模養(yǎng)護(hù)條件下,理論上可減少工期約120天。

  快是一方面,好是另一方面,兼顧施工速度和質(zhì)量是施工團(tuán)隊(duì)的初衷。

  在建設(shè)之初,一個問題困擾著項(xiàng)目施工團(tuán)隊(duì):如何解決混凝土帶模養(yǎng)護(hù)時間與提高施工效率存在的矛盾。同等帶模時間條件下,一次澆筑的節(jié)段越高,總體優(yōu)勢就更加明顯。

  項(xiàng)目經(jīng)理劉幸福提出了一個解決辦法:通過增加單個輪次的施工高度,來減少施工總輪次,以此延長混凝土帶模養(yǎng)護(hù)時間。在這種施工節(jié)奏下,如果依然保持原來的混凝土養(yǎng)護(hù)時間,總工期就會縮短。

  這是一個兼顧質(zhì)量和效率的巧思。

  N輪技術(shù)論證

  勇闖技術(shù)“無人區(qū)”

  構(gòu)想從生產(chǎn)力的層面解決了難題,可一經(jīng)提出,反對意見便紛至沓來。

  “以前的法子很成熟,新工藝會不會帶來風(fēng)險(xiǎn)?”

  “其他單位都沒做,為啥非得‘吃螃蟹’?”

  “研發(fā)新設(shè)備需要成本,節(jié)約的工期能不能補(bǔ)回來?”

  為了驗(yàn)證新工藝的可行性,項(xiàng)目部在前期做了大量工作。

  “設(shè)備的研發(fā)提前一年便開始了,提出用于比選的方案有好幾種。”趙吉祥參與了新工藝和設(shè)備的研發(fā)過程。他回憶,中鐵大橋局在先行標(biāo)階段委托一家專業(yè)廠商研發(fā),廠家派人到項(xiàng)目實(shí)地幾番調(diào)研,項(xiàng)目人員也多次赴武漢跟進(jìn)廠商的生產(chǎn),在雙方反復(fù)溝通和優(yōu)化下,一個成熟的方案終于誕生。

  然而,爬模工藝事關(guān)重大,一旦出現(xiàn)意外便會造成巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失,僅有方案是不夠的。

  爬架與主塔相連,混凝土強(qiáng)度能否承受更重更大的爬架?沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),誰都不放心。這種“謹(jǐn)小慎微”是大橋建設(shè)者一貫的風(fēng)格,也是世界級橋梁安全高質(zhì)量建成的保證。為了驗(yàn)證主塔能否承受住9米爬模,項(xiàng)目部聯(lián)合廠商開展試爬試驗(yàn),確認(rèn)了現(xiàn)有混凝土強(qiáng)度可以滿足模架爬升需求。

  從集團(tuán)層面、公司層面再到項(xiàng)目部層面,大橋局這個有70年建橋歷史的企業(yè)飛速運(yùn)轉(zhuǎn)起來,用鋼量、安全性、同步性……一個個工藝指標(biāo)被反復(fù)評估。在技術(shù)專家的研判和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持下,9米爬模最終被證明可行。

  “基于科學(xué)的分析,我們認(rèn)為大橋具備9米爬模的應(yīng)用條件,哪怕有一些反對和質(zhì)疑的聲音,我們也沒有遲疑和猶豫。”回憶起這一過程,項(xiàng)目經(jīng)理劉幸福語氣堅(jiān)定。

  趙吉祥認(rèn)為:“在許多人搖擺、彷徨時,管理團(tuán)隊(duì)技術(shù)創(chuàng)新的決心從未動搖。正是這種敢為天下先、敢闖‘無人區(qū)’的精神,讓我們實(shí)現(xiàn)了橋梁施工的一次突破。”

  最快每天長高1.5米

  效率0.8米/天

  經(jīng)歷了多次優(yōu)化的9米爬模,智能化程度達(dá)到了前所未有的程度。

  在控制柜的顯示屏上,各個面的位移值、位移差值、液壓系統(tǒng)壓力值以及風(fēng)速值清晰可見;打開手機(jī),通過云終端,用戶可以遠(yuǎn)程看到模架運(yùn)行數(shù)據(jù)及監(jiān)控視頻。哪怕不在現(xiàn)場,也可以實(shí)時監(jiān)測。此外,爬模還實(shí)現(xiàn)了自動化建造。

  以自動液壓脫模系統(tǒng)為例,混凝土的成型需借助模板,形成一定強(qiáng)度后又必須拆除模板。

  以往的脫模是一個“手工活兒”,需要工人松動斜撐,讓模板斜倒,再通過滑道實(shí)現(xiàn)脫模,這一過程少不了費(fèi)力手搖和使用撬棍等環(huán)節(jié)。

  而在全液壓自動脫模系統(tǒng)中,模板一側(cè)設(shè)置了兩層水平千斤頂,液壓系統(tǒng)會將模具與混凝土面分離,曾經(jīng)費(fèi)時費(fèi)力的工作如今用手指操作就可以完成,極大減輕了工人負(fù)擔(dān)。

  9米爬模之所以被冠以“智慧”之名,得益于其程序的自動控制。打開控制柜,不同顏色、不同功能的按鈕令人目不暇接,操作人員指尖舞動間,便可下達(dá)操作指令,實(shí)現(xiàn)自動化控制。

  姚森以數(shù)據(jù)說明9米爬模的強(qiáng)大之處:天興洲橋、合福鐵路銅陵橋的主塔施工綜合效率是0.3米/天,也就是算上節(jié)假日停工時間,主塔每天可以“長高”0.3米,而在滬蘇通大橋,這個數(shù)值增長到0.5左右,到了如今的G3銅陵橋,因?yàn)橛?米爬模的輔助,主塔最快每天可以長高1.5米,綜合效率達(dá)到了0.8米/天。

  世界最大跨度雙層公路懸索橋——楊泗港大橋主塔高240.9米,施工綜合效率為0.74米/天,這一成績在大型橋梁主塔施工中已屬“拔尖”,而G3銅陵橋兼具斜拉橋和懸索橋特點(diǎn),主塔施工必須兼顧斜拉索、主索鞍等結(jié)構(gòu),鋼筋密度大、預(yù)埋件多,同時施工過程還穿越了疫情,在這種條件下,綜合效率能接近0.8米/天,足可見大橋人技術(shù)之強(qiáng)。

  在智能化、數(shù)字化的系統(tǒng)控制下,一節(jié)節(jié)塔柱迅速建成,將爬模托舉到更高處,在這一過程中,巍峨的橋塔便被逐漸“打印”而出。

  溫差20℃以內(nèi)

  懂“養(yǎng)生”的建橋工藝

  登上爬模設(shè)施,可以看到在爬架和塔柱之間,水霧彌散而出,水珠點(diǎn)點(diǎn)滴落。

  這是大橋在“蒸桑拿”嗎?

  “爬模有混凝土智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)夏季造霧養(yǎng)護(hù)、冬季蒸汽養(yǎng)護(hù)。”現(xiàn)場技術(shù)員潘萌笑著給出答案。

  主塔施工穿越冬夏,如果環(huán)境與混凝土溫差過大或濕度不足,就會導(dǎo)致出現(xiàn)混凝土開裂等問題。

  9米爬模配置的養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)就像“加濕器”,既能保證濕度,也可以控制溫度。

  通過布設(shè)溫濕度監(jiān)測元件,可以進(jìn)行實(shí)時測溫,自動調(diào)整指令,確保混凝土內(nèi)外溫差在20℃以內(nèi)。

  9米爬模的“養(yǎng)生之道”不止于此,它還披上了一體化的“鎧甲”。

  以往6米爬模是由多榀模架拼成,在轉(zhuǎn)角處、模架之間存在許多連接點(diǎn);而9米爬模只有5個架體,覆蓋了拐角,架體與架體之間用伸縮段連接,爬模的抗彎剛度更強(qiáng)。

  “如果說傳統(tǒng)爬模是許多布料拼接成的‘外套’,那么9米爬模就是5大塊外殼組裝成的‘鎧甲’,其同步性與穩(wěn)定性大大提升。”作為3號墩技術(shù)負(fù)責(zé)人,潘萌如此比喻。

  以往的爬模由每個油泵控制一個頂升機(jī)位,各個千斤頂之間“各自為戰(zhàn)”,爬升過程中不可避免會晃動。

  9米爬模將原來的頂升機(jī)位減少了一半,并且全部千斤頂由一臺油泵控制,實(shí)現(xiàn)了同步操控,并且配備了傳感裝置,可以對各個千斤頂?shù)奈灰浦颠M(jìn)行監(jiān)測,避免爬升中出現(xiàn)意外。

  回顧爬模工藝的“進(jìn)化史”,一開始它只是施工平臺,絕大多數(shù)環(huán)節(jié)都依靠人力和機(jī)械,如今的爬模不僅澆筑節(jié)段更長,智能化程度也更高。

  “在天興洲大橋的建設(shè)中,大橋局將爬模單節(jié)澆筑高度從4.5米突破到6米,在G3銅陵橋,我們將爬模高度提升至9米,又一次引領(lǐng)了技術(shù)突破。”姚森的話語中充滿自豪。

  在G3銅陵橋已經(jīng)封頂?shù)闹魉希?米爬模不復(fù)往日喧囂,它靜靜沐浴在陽光中,向世人展示著自己的建設(shè)成果。



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