预制箱梁模板自动化监测及控制技术

崔衍刚

（中铁十二局集团第四工程有限公司，陕西西安 710021）

0.引言

高铁建设中后张箱梁由于外形美观、结构受力简单等优点而得到大量的应用，后张法预应力混凝土箱梁采用钢模板成型，箱梁混凝土浇筑后对箱梁模板的沉降观测也较为困难且不准确，需要解决箱梁混凝土浇筑完成后的模板沉降观测问题。箱梁砼浇筑前模板温度需要测量并进行模板温度控制，模板宽度及长度需要多次检测，现阶段主要方法为人工测量，不能有效解决模板的温度及尺寸检测要求。上述问题成为后张法预制箱梁预制生产中的一些质量通病或者是工序的盲点。有鉴于上述的缺陷，如何解决箱梁模板的沉降自测、模板温度及尺寸自动测量，需要一种新型箱梁模板自动化监测及控制施工板解决以上难题。

1.工艺原理

通过对位移观测设备、激光测距仪、温度传感器等现代化设备进行高度融合，利用水位计测量制梁台座测量数据实时传输到控制中心。在模板外侧安装激光测距仪通过相对距离实时测量，数据实时传输。在模板外侧按5个断面设置温度传感器自动测量模板实时温度，实现了模板温度、模板尺寸、制梁台座沉降等的自动测量及控制，将传统的单一模板工装向全方位感知自动化测量控制的模板平台转变。如图1所示。

图1 箱梁模板自动化监测示意图

2.施工工艺流程及操作要点

2.1 施工工艺流程（见图2）

图2 工艺流程图

2.2 操作要点

2.2.1 施工准备

根据工法的方案进行施工总体图纸的绘制明确各安装设备的安装位置及偏差要求，明确采购材料的质量标准要求。对进场的温度传感器、激光测距仪、位移传感器、电磁阀、喷头、通信线等进行使用前的验收及准确性测试，验收合格后方可进行安装使用。检查制梁台座下部平整度、是否有积水、是否有杂物，并进行全面清理，对积水处进行找平，避免外界影响设备的安装及正常使用。制梁台座底部设置通信线路的沟槽宽度为5cm×5cm，在沟槽内填充细沙[1]。

2.2.2 安装模板降温管路

在侧模外侧的桁架上安装直径φ30mm的PVC管路，管路通过绑扎带进行有效固定，间距为50cm，外侧模水管的安装长度为32m，按3m间距设置三通接头并安装开关。底模板中心线位置设置一根通长，直径φ30mm的PVC管路，管路通过U型卡扣固定在制梁台座混凝土上，3m间距设置三通接头并安装开关。在侧模与底模板管路三通上安装可设置任意角度的旋转喷头。在3条管路端头安装控制水管开关的电磁阀门，3条管路接入供水主管道关在主管道上安装增压保压泵。电磁阀通过电线接入供电系统，控制线接入中心控制系统。

2.2.3 安装沉降观测设备

在制梁台座中心线及两侧模板支撑线上按端头、1/4、中间、3/4端头共5个断面15个点进行沉降位移计定点安装，沉降位移计通过预埋钢板固定在制梁台座测量位置。沉降位移计安装完成后进行牢固性检验，经人为推动无变形即为安装牢固。进行单个点的设备调试合格后在位移计上方安装保护罩。将安装的全部设备接入信号线前接入控制中心进行单点的数据测。

2.2.4 安装测距仪

在模板侧模前端头、中间、后端头共3个断面6个点进行激光测距传感器的安装，激光测距传感器发射端安装在模板侧模一侧，安装盒与模板侧模桁架牢固焊接，高度为50cm，安装盒为封闭结构前方为透光构件，开启安装盒上端放入传感器，传感器通过螺栓固定。激光测距传感器方向与模板垂直，角度偏差小于0.01°。在同一断面另一侧模板外侧模上安装返回式挡板，挡板尺寸为50mm×50mm，挡板安装高度为50cm，挡板通过钢性杆件与外侧模桁架连接。端模板中心位置安装测距传感器安装方式与侧模板相同，通信线采用快插式避免影响模板安装。进行单个温度传感器的设备调试合格，将安装的全部设备接入信号线并接入控制中心进行单点的数据测量。

2.2.5 自动监测

自动测量前先检查所有设备的完好性，检查线路的安全性、周边环境的适用性，对各种传感器的安装位置进行检查，防止因传感器影响测量数据的真实性。人工设定检测项目、起动装置，将测量模式由手动模式调整为自动模式，装置将进行定时的实时自动测量。根据实测的结果进行数据分析，沉降量超标的进行警示，管理人员根据警示结果进行核实对沉降超标的原因进行分析处理。

2.2.6 模板尺寸调整

根据实时测量的尺寸偏差对模板进行检查，对模板长度、宽度尺寸进行复核。模板宽度超标的调整模板桁架下方的侧模顶板支撑，宽度大于设计宽度的升高侧模顶板支撑，宽度小于设计宽度的下降侧模顶板支撑，直至满足模板尺寸要求。模板长度偏差超标的采用千升顶调整模板尺寸，模板长度超长的，两端顶升千斤顶；模板长度不足的，两端回收千斤顶，直至满足模板尺寸要求，合格后采取顶丝锁定端模[2]。

2.2.7 模板温度测量及降温

根据模板的喷水范围调节万向调节喷水头的角度满足喷水范围覆盖模板尺寸。设定模板温度的测量标准值为35°。系统根据实测的模板温度进行判断，高于标准值后系统自动打开降温水管的电磁阀，水经加压后进入降温水管，驱动旋转喷头按角度旋转喷水。当模板实测的温度小于30°后系统控制降温管路停止喷水降温。

3.质量控制要点

（1）加强对施工人员的岗位质量培训和技术交底。（2）定期对控制及终端设备进行标定校正，确保其工作精度满足要求。（3）通信线路设置在模板内侧通过线盒进行保护，检测设备做单个的防护罩，防止相关设备受到外部影响，影响观测精度及质量。（4）自动化检测数据需定期由人工进行复测，对检测数据的准确性进行自校，并出具适用性评估报告，评估有效后方可继续使用。（5）装配式模板钢支墩顶面标高偏差控制在2mm以内，下部与钢板接触面需平整，纵横向轴线不得偏离设计位置大于5mm。（6）模板安装尺寸极限偏差为模板长度±10mm，模板宽度为0-+5mm。（7）箱梁预制台座要求不能产生不均允沉降防止制梁台座的预制箱梁受力不均匀，沉降值不得大于2mm。（8）模板温度不得高于35℃，若高于35℃需进行模板降温处理[3]。

4.安全控制措施

（1）施工人员上岗前必须经过安全及专业岗前培训。（2）电工等必须经国家相关部门颁发的特种工证件并经培训合格方能上岗。（3）工作人员必须坚守岗位，集中精力，听从指挥，不得违反操作规则及有关的安全章程。（4）有专业技术人员对模板监测设备进行监护观察运行状况，如有异常及时处理。（5）制梁台座不得积水，需设置合理科学的双面排水坡，同时降温水管安装牢固，不得漏水。（6）大风超过6级时不允许作业。（7）模板工程操作人员雨天作业时需穿防滑鞋施工。（8）模板工程作业区采取隔离措施，严禁非作业人员进入操作区。

5.结语

本文论述的预制箱梁模板自动化监测及控制施工方法改变了传统的模板沉降及尺寸测量的方式，实现了铁路后张箱梁模板工程的自动化监测及控制施工，提高施工质量的同时提高了工作效率，为同类工程难题的解决提供了一种施工方法。