900t预制箱梁智能化布料及振捣系统

国家高铁建设迅速发展，公司高铁业务逐渐增多，在建项目包括郑济高铁、莱荣高铁、疏港铁路等，各项目均有900?t预制箱梁预制任务，针对现有预制施工存在的问题，展开攻关研究，对预制箱梁布料及振捣施工工艺进行优化，改进施工装备，降低施工人员投入，提高施工效率，促进建筑领域机械化、智能化施工进程。

1?智能布料及振捣系统

本系统包括智能布料与振捣总控系统、智能布料系统、智能振捣系统和其他辅助构件（图1）。

图1?智能布料与振捣系统工作原理示意

1.1?总控系统

布料系统与振捣系统均有前端3D信息采集系统，可实现现场情况采集及三维数据生成，形成原始数据，将原始参数输入，由智能布料与振捣总控系统计算分析给出指定信号，反馈给相应的子系统，子系统通过继电器等实现对布料及振捣设备的精确控制。

1.2?智能布料系统

原始数据包括箱梁腹板尺寸、混凝土浇筑分层厚度、坍落度、设备起始位置坐标等参数，通过原始参数输入、总控系统分析反馈给智能布料系统，实现混凝土智能布料。达到总控系统设定的浇筑时间后系统停止布料，通过现场监测设备反馈的数据，分析是否结束该段混凝土布料。

在混凝土布料结束后，通过布料系统反馈给总控系统的信息，结合提前输入的振捣系统起点位置、振捣控制等相关参数，总控系统分析给定智能振捣系统信号，启动振捣设备。通过现场监测系统分析是否可结束该段混凝土振捣。

1.3?智能振捣系统

在混凝土布料结束后，通过布料系统反馈给总控系统的信息，结合提前输入的振捣系统起点位置、振捣控制等相关参数，总控系统分析给定智能振捣系统信号，启动振捣设备，通过现场监测系统分析是否结束该段混凝土振捣。反复循环完成混凝土浇筑和振捣。

2?振捣系统设备

振捣系统包括走行轨、爬升架、控制架爬升机、振捣棒、监控系统、继电器控制系统等（图2）。

                   （a）                        （b）

图2?智能振捣系统示意

（a）立面；（b）平面

走行轨横梁采用14号对口工字钢，每隔1?m设置1道，轨道横梁与模板竖向支撑采用螺栓连接；走行轨采用钢轨固定装置固定；爬升架采用双链条形式；控制架爬升机采用与爬升架配套的动力装置，伸缩臂由液压设备控制伸缩，振捣棒角度控制管也采用液压控制。振动棒主机设备放置在上部控制架爬升机平台处，振动棒橡胶管经顶部辅助转向轮绕过爬架，通过控制架爬升机升降和振捣棒角度控制管实现振捣棒插拔；通过总控系统和振捣控制系统实现振捣设备的启停。辅助转向轮可自由转动，通过双轮结构与竖向支撑杆连接，竖向支撑杆与爬架采用螺栓连接。

3?施工流程

预制箱梁在钢外模打磨完成后，将钢筋整体滑入内模（图3），安装端模，待螺栓拧紧固定后启动振捣系统实现现场数据的三维采集，将三维数据导入总控系统，设定系统控制参数。混凝土浇筑前测定混凝土性能参数，将流动性、和易性等指标输入系统，布料系统即可自动设定控制参数。

图3?钢筋整体绑扎

根据箱梁浇筑的顺序，先浇筑底板，再浇筑腹板，最后浇筑顶板。腹板分层、分段浇筑，根据分层厚度设置每个浇筑点的浇筑时间，布料机移位后，智能振捣系统启动振捣，振捣时间由统计规律推导的公式自动给出，只需现场输入混凝土测试指标即可。腹板采用两段向中间浇筑的顺序，结合混凝土初凝时间，设定同一浇筑点两次浇筑的间隔时间，确保混凝土不出现施工冷缝。

4?实施效果

预制场使用上述施工后，900?t预制箱梁的混凝土浇筑施工时间由320?min缩短至240?min。按常规布料设备及人工振捣方式施工，易造成混凝土表面水线和施工冷缝，按常规施工方法，10孔梁表面均存在不同程度的水线、色泽不均匀等现象，共有水线136处、冷缝6处；采用新工艺后10孔梁未出现水线及冷缝，仅局部色泽不均匀，实施效果良好（图4）。

图4?施工完成的箱梁外观

5?结束语

900?t预制箱梁制作中，智能布料及振捣系统优化了施工工艺、提高了混凝土布料控制精度，避免了混凝土冷缝问题。应用智能振捣系统提高了振捣控制精度，避免了混凝土表面水线问题，使混凝土表面色泽均匀，保证了混凝土振捣密实，提高了施工工效，推进了预制梁场机械化、智能化施工进程。