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桥塔施工技术新突破!“揭秘”首创9米节段爬模施工平台
2023-09-06 来源:中铁大桥局集团 

  不到10个月

  建成228.5米高的主塔

  怎么能这么快?

  81层楼高的桥塔矗立在

  安徽铜陵皖江岸边

  这就是不久前封顶的

  G3铜陵长江公铁大桥主塔

  主塔顶端如盔甲般的巨大模架

  是建设桥塔的“神器”——

  世界首个9米分段智能液压爬模

  (简称“9米爬模”)

  问:“9米爬模”有什么独特之处?

  项目总工程师姚森:“它具备自动液压脱膜、智能液压顶升、智能混凝土养护等功能,如一台精密的‘3D打印机’,能在指令下完成桥塔各个环节的施工。”

  9米一节

  减少工期120天

  高塔建成非一日之功,需要把它分成多个小节段,通过多个轮次完成施工,主塔才能像春笋般节节长高。

  爬升模板给建设者提供了空中“落脚地”,可以随主塔长高而爬升,是高塔施工的常用工艺,而应用于G3铜陵桥的9米爬模,让既有工艺实现了重大突破。

  “以往的爬模工艺,单节混凝土施工高度都在6米以下,我们首次将单次浇筑高度提高到9米。”项目工程部长赵吉祥对比了一组数据:与传统的6米节段施工相比,9米爬模可减少12个施工轮次,在同等带模养护条件下,理论上可减少工期约120天。

  快是一方面,好是另一方面,兼顾施工速度和质量是施工团队的初衷。

  在建设之初,一个问题困扰着项目施工团队:如何解决混凝土带模养护时间与提高施工效率存在的矛盾。同等带模时间条件下,一次浇筑的节段越高,总体优势就更加明显。

  项目经理刘幸福提出了一个解决办法:通过增加单个轮次的施工高度,来减少施工总轮次,以此延长混凝土带模养护时间。在这种施工节奏下,如果依然保持原来的混凝土养护时间,总工期就会缩短。

  这是一个兼顾质量和效率的巧思。

  N轮技术论证

  勇闯技术“无人区”

  构想从生产力的层面解决了难题,可一经提出,反对意见便纷至沓来。

  “以前的法子很成熟,新工艺会不会带来风险?”

  “其他单位都没做,为啥非得‘吃螃蟹’?”

  “研发新设备需要成本,节约的工期能不能补回来?”

  为了验证新工艺的可行性,项目部在前期做了大量工作。

  “设备的研发提前一年便开始了,提出用于比选的方案有好几种。”赵吉祥参与了新工艺和设备的研发过程。他回忆,中铁大桥局在先行标阶段委托一家专业厂商研发,厂家派人到项目实地几番调研,项目人员也多次赴武汉跟进厂商的生产,在双方反复沟通和优化下,一个成熟的方案终于诞生。

  然而,爬模工艺事关重大,一旦出现意外便会造成巨大的生命财产损失,仅有方案是不够的。

  爬架与主塔相连,混凝土强度能否承受更重更大的爬架?没有实践经验,谁都不放心。这种“谨小慎微”是大桥建设者一贯的风格,也是世界级桥梁安全高质量建成的保证。为了验证主塔能否承受住9米爬模,项目部联合厂商开展试爬试验,确认了现有混凝土强度可以满足模架爬升需求。

  从集团层面、公司层面再到项目部层面,大桥局这个有70年建桥历史的企业飞速运转起来,用钢量、安全性、同步性……一个个工艺指标被反复评估。在技术专家的研判和实验数据的支持下,9米爬模最终被证明可行。

  “基于科学的分析,我们认为大桥具备9米爬模的应用条件,哪怕有一些反对和质疑的声音,我们也没有迟疑和犹豫。”回忆起这一过程,项目经理刘幸福语气坚定。

  赵吉祥认为:“在许多人摇摆、彷徨时,管理团队技术创新的决心从未动摇。正是这种敢为天下先、敢闯‘无人区’的精神,让我们实现了桥梁施工的一次突破。”

  最快每天长高1.5米

  效率0.8米/天

  经历了多次优化的9米爬模,智能化程度达到了前所未有的程度。

  在控制柜的显示屏上,各个面的位移值、位移差值、液压系统压力值以及风速值清晰可见;打开手机,通过云终端,用户可以远程看到模架运行数据及监控视频。哪怕不在现场,也可以实时监测。此外,爬模还实现了自动化建造。

  以自动液压脱模系统为例,混凝土的成型需借助模板,形成一定强度后又必须拆除模板。

  以往的脱模是一个“手工活儿”,需要工人松动斜撑,让模板斜倒,再通过滑道实现脱模,这一过程少不了费力手摇和使用撬棍等环节。

  而在全液压自动脱模系统中,模板一侧设置了两层水平千斤顶,液压系统会将模具与混凝土面分离,曾经费时费力的工作如今用手指操作就可以完成,极大减轻了工人负担。

  9米爬模之所以被冠以“智慧”之名,得益于其程序的自动控制。打开控制柜,不同颜色、不同功能的按钮令人目不暇接,操作人员指尖舞动间,便可下达操作指令,实现自动化控制。

  姚森以数据说明9米爬模的强大之处:天兴洲桥、合福铁路铜陵桥的主塔施工综合效率是0.3米/天,也就是算上节假日停工时间,主塔每天可以“长高”0.3米,而在沪苏通大桥,这个数值增长到0.5左右,到了如今的G3铜陵桥,因为有9米爬模的辅助,主塔最快每天可以长高1.5米,综合效率达到了0.8米/天。

  世界最大跨度双层公路悬索桥——杨泗港大桥主塔高240.9米,施工综合效率为0.74米/天,这一成绩在大型桥梁主塔施工中已属“拔尖”,而G3铜陵桥兼具斜拉桥和悬索桥特点,主塔施工必须兼顾斜拉索、主索鞍等结构,钢筋密度大、预埋件多,同时施工过程还穿越了疫情,在这种条件下,综合效率能接近0.8米/天,足可见大桥人技术之强。

  在智能化、数字化的系统控制下,一节节塔柱迅速建成,将爬模托举到更高处,在这一过程中,巍峨的桥塔便被逐渐“打印”而出。

  温差20℃以内

  懂“养生”的建桥工艺

  登上爬模设施,可以看到在爬架和塔柱之间,水雾弥散而出,水珠点点滴落。

  这是大桥在“蒸桑拿”吗?

  “爬模有混凝土智能养护系统,可实现夏季造雾养护、冬季蒸汽养护。”现场技术员潘萌笑着给出答案。

  主塔施工穿越冬夏,如果环境与混凝土温差过大或湿度不足,就会导致出现混凝土开裂等问题。

  9米爬模配置的养护系统就像“加湿器”,既能保证湿度,也可以控制温度。

  通过布设温湿度监测元件,可以进行实时测温,自动调整指令,确保混凝土内外温差在20℃以内。

  9米爬模的“养生之道”不止于此,它还披上了一体化的“铠甲”。

  以往6米爬模是由多榀模架拼成,在转角处、模架之间存在许多连接点;而9米爬模只有5个架体,覆盖了拐角,架体与架体之间用伸缩段连接,爬模的抗弯刚度更强。

  “如果说传统爬模是许多布料拼接成的‘外套’,那么9米爬模就是5大块外壳组装成的‘铠甲’,其同步性与稳定性大大提升。”作为3号墩技术负责人,潘萌如此比喻。

  以往的爬模由每个油泵控制一个顶升机位,各个千斤顶之间“各自为战”,爬升过程中不可避免会晃动。

  9米爬模将原来的顶升机位减少了一半,并且全部千斤顶由一台油泵控制,实现了同步操控,并且配备了传感装置,可以对各个千斤顶的位移值进行监测,避免爬升中出现意外。

  回顾爬模工艺的“进化史”,一开始它只是施工平台,绝大多数环节都依靠人力和机械,如今的爬模不仅浇筑节段更长,智能化程度也更高。

  “在天兴洲大桥的建设中,大桥局将爬模单节浇筑高度从4.5米突破到6米,在G3铜陵桥,我们将爬模高度提升至9米,又一次引领了技术突破。”姚森的话语中充满自豪。

  在G3铜陵桥已经封顶的主塔上,9米爬模不复往日喧嚣,它静静沐浴在阳光中,向世人展示着自己的建设成果。



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