施工生产设备包括哪些(雄安新区预制综合管廊关键施工设备研制与应用)

Posted 2023-05-28

篇首语：如果每个人都理解你，那你得普通成什么样！本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了施工生产设备包括哪些(雄安新区预制综合管廊关键施工设备研制与应用)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

施工生产设备包括哪些(雄安新区预制综合管廊关键施工设备研制与应用)

郑俞 凌松耀 侯润锋 李强战 金仓 王刚锋

中交二公局第六工程有限公司 中交二公局工程设计研究院 长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室

摘 要：为保证雄安新区预制综合管廊建设项目的施工质量和效率，研制长节段大吨位预制综合管廊施工关键设备。在对长节段大吨位综合管廊预制工艺、运输工艺及架设工艺分析的基础上，研制了综合管廊预制自行走液压模板、大吨位钢筋笼吊具、管廊运输车、廊上运廊车、液压自平衡管廊吊具、大吨位管廊架廊机等关键施工设备。通过现场应用及工效分析，说明研制的关键设备能够有效提高综合管廊整体预制质量和效率，满足了雄安新区综合管廊建设项目的需求，并为我国长节段大吨位综合管廊建设提供了关键设备参考。

关键词：预制综合管廊;施工设备;液压模板;吊具;运廊车;架廊机;

随着城市经济的不断发展，城市内各类市政管线呈几何倍数快速增长。传统管线的直埋或管沟方式相互争夺着有限的地下空间，给城市发展带来诸多问题，为此综合管廊应运而生[1,2,3]。综合管廊是将两种以上的城市管线集中在同一地下空间之中，是一种现代化、集约化和科学化的城市基础设施，代表着城市地下管线建设管理和发展的方向，是管廊建设发展的必然趋势[4]。同时，国家提出建筑产业现代化和装配式建筑的发展战略，并随着施工工艺创新应用，装配式建造方式研究和应用逐渐开展[5,6,7,8]。综合管廊预制装配式建造方式相对于传统的现浇方式在质量控制、施工效率、绿色环保等方面均有优势，逐步成为综合管廊建设方案的优先选择之一。雄安新区长节段大吨位整体式预制拼装综合管廊的建造也在大潮中逐步推进装配式建造方式的应用实践。

雄安新区长节段大吨位整体式综合管廊外形尺寸为8 m(长)×13 m(宽)×4.2 m(高),重量为402 t, 4个舱室大小不均，管廊的质心和形心不重合，属中空薄壁结构。如何在综合管廊施工过程中有效地控制施工质量、保证施工进度成为项目亟待解决的问题，而用于大吨位预制综合管廊建造的大型成套设备成为保障项目施工质量和效率的关键。

因此，为保证雄安新区长节段大吨位预制综合管廊建造的质量和效率，研制长节段大吨位综合管廊施工大型成套设备，主要包括管廊预制液压自行走模板、大吨位钢筋笼吊具、液压自平衡管廊吊具、预制综合管廊运廊车、廊上运廊车以及管廊架廊机。

1 综合管廊施工工艺分析

雄安新区长节段大吨位整体式预制综合管廊项目建设分为预制厂管廊生产、预制管廊运输及现场管廊架设三部分，其总体施工流程如图1所示。施工过程的设备主要包括液压自行走模板、液压自平衡管廊吊具、预制综合管廊运廊车、管廊架廊机以及廊上运廊车等。

图1 大吨位整体式整体综合管廊施工总体流程 下载原图

1.1综合管廊预制工艺

雄安新区整体式综合管廊示范项目所用管廊有8 m(节段长度)和4 m两种规格，管廊预制场整体布局如图2所示，由钢筋存放区、钢筋绑扎区、浇筑区、存廊区等功能区域组成。

图2 综合管廊预制厂布局及预制工艺 下载原图

综合管廊预制由2套8 m规格和8套4 m规格的液压模板完成。加工完成后的钢筋笼通过龙门吊吊装至液压模板内，然后连接液压模板的端模、内模、侧模及底模，进而进行混凝土浇筑作业。待混凝土强度凝固至设计强度的80%后使用轮胎提廊机将管廊转运至存廊区进行养护。其中，管廊存放采用双层堆放方式，在底层管廊的顶部设置10 cm厚度的橡胶块，以防止上层管廊吊放时对底层管廊造成损伤。

1.2综合管廊运输工艺

为提高运输效率，兼顾运输成本，4 m规格管廊运输选用9轴线运廊车，8 m规格管廊运输采用自研运廊车，运输过程综合管廊的装卸采用轮胎提廊机完成。如图3所示为综合管廊的运输工艺流程。

图3 综合管廊运输工艺流程 下载原图

管廊通过提廊机及其吊具实现提廊作业。提廊机工作前，工作人员需检查吊具与廊体之间的连接可靠性，确保廊体在吊运过程中的平衡性。当廊体起吊后，运廊车驶入管廊下方，需保持运廊车纵向轴线与管廊节段吊点中心线在同一轴线上。提廊机吊运管廊放入运廊车，吊运过程要管廊保持平稳、速度平缓、管廊轴线垂直、横向稳定。

1.3综合管廊架设工艺

图4所示为管廊架设施工流程。始发段设置双排钢管桩进行基坑支护，通过2台450 t轮轨门式提廊机进行始发段管廊架设。接着利用轮轨门式提廊机进行架廊机拼装及运廊车安置。当廊段被提廊机放置于运廊车并运输到架廊机下方时，在架廊机支腿和运廊车的配合下，架廊机起吊管廊节段并调整其角度和位置，并依次进行管廊节段定位、预应力张拉、止水带安装等，完成管廊节段架设，以及安装尺寸和接头防水的检测。单次架设2个管廊节段后，架廊机空载滑移16 m进行下一管廊节段的架设，如此循环实现管廊标准节段的持续架设。

图4 综合管廊架设施工流程 下载原图

2 综合管廊预制设备研制

2.1管廊预制自行走液压模板

雄安新区综合管廊预制采用整体液压模板浇筑技术，解决了现浇技术存在的模板损耗大、施工周期长、管廊外观质量一致性差的问题[9,10,11]。研制的综合管廊预制液压自行走模板提高了合模和脱模效率、可靠性及运动精度，解决了浇注过程变形和漏浆问题，以及由此引起的管廊鼓胀、划痕等质量问题。

液压自行走模板包括侧模、端模、底模、内模，以及内模、侧模和端模的开合机构等，其结构组成如图5所示。

图5 液压自行走模板组成 下载原图

合模时，侧模和端模沿轨道移动到合模位置，翻转至合模角度，位置测量合格后互相连接。内模沿轨道移动到模板端面，待型腔内临时轨道铺设完毕后移动到合模位置，与端模连接。合模完成后进行混凝土浇筑。拆模时，端模和侧模依次翻转脱模，沿轨道移动并远离管廊。待管廊底部水泥硬化达到设计值时，在管廊底部铺设内模临时轨道。收缩内模左右侧下部油缸，使内模左右侧的下部旋转脱离混凝土接触面。收缩内模其他油缸，使内模上部脱离混凝土接触面，完成拆模。

2.2大吨位钢筋笼吊具

综合管廊体积大、配筋率低、入模就位精度要求高(模板与钢筋间隙小),其钢筋笼存在体积大、整体刚度小、自稳性差、吊装过程变形控制要求高的特点，因此钢筋笼吊装设计采用刚性吊架、多点整体吊具的方案，解决了大吨位钢筋笼难以稳定起吊的难题。

钢筋笼吊具结构为整体桁架式，包括上层主桁架、下层主桁架、斜向拉杆和竖向斜撑。上下层主桁架由斜向拉杆和竖向斜撑通过螺栓连接，如图6所示。

图6 钢筋笼吊具结构示意 下载原图

单位：mm

施工时采用搭载大吨位钢筋笼吊具的龙门吊进行钢筋笼吊装，通过多点起吊方式确保了吊装过程钢筋笼的受力均衡性。

3 综合管廊运输设备研制

3.1综合管廊运输车

雄安新区综合预制综合管廊建设项目实施过程中，4 m规格的综合管廊运输选用9轴线运廊车(社会车辆)。由于8 m综合管廊吨位和尺寸大，因此研发了600 t运廊车进行运输。表1为两种不同规格运廊车对比分析。

表1 两种不同规格运廊车对比分析 导出到EXCEL

4 m综合管廊运输车为牵引式轴线运廊车(如图7(a)所示),选用SYV8-液压挂车。该规格车型只能运输4 m管廊，其带载运输速度为18 km /h。

研制的8 m综合管廊运输车如图7(b)所示，整车自重190 t, 载荷为600 t, 共11轴线，驱动轮组保留4轴线，制动保留4轴线。空载车速为12 km/h, 满载车速为5 km/h, 整车运行灵活，能够实现直行、小角度斜行、八字转向、半八字转向等多种运行模式。

图7 综合管廊运输车 下载原图

3.2廊上运廊车

当运廊车将综合管廊从预制厂运至施工现场后，采用龙门吊将管廊吊装至廊上运廊车。廊上运廊车要求轮胎行走在已铺设管廊的肋板结构上，确保管廊受力均匀。廊上运廊车运输管廊至架廊机吊具下方，架廊机将其起吊进行架设作业。

廊上运廊车结构包括车架总成、悬挂总成、驱动桥总成、从动桥总成、制动桥总成、动力总成、转向系统、电气系统和液压系统等，整车共20轴线，6驱动轴线、14制动轴，每轴线包含2套悬挂、4个轮胎。动力总成为两台275 kW发动机。由于综合管廊为脆性材料，为了防止运输过程中由于轴向扭矩造成管廊出现断裂或隐藏裂缝，廊上运廊车的液压悬挂采用分组串通，如图8所示，其形成等腰三角形的三点支承，同时管廊为对称截面，在装载时其几何中心与运廊车中心保持一致，避免了轴向扭矩的产生。

图8 廊上运廊车分组串通悬挂 下载原图

4 综合管廊架设设备研制

4.1液压自平衡管廊吊具

预制管廊节段为大尺寸的空腔薄壁结构，具有钢筋配筋率低，结构自身承载力弱等特点，所以研制多点吊装的液压自平衡管廊吊具。该管廊吊具采用箱体式结构，布置有20个液压油缸吊点，吊点分为三组，采用668方式布局，如图9所示。

图9 液压自平衡吊具吊点分布 下载原图

大吨位液压自平衡管廊吊具包括主梁体、液压油缸和吊杆。液压油缸的一端均匀设置在主梁体上，另一端与吊杆连接，吊杆用于连接管廊体。起吊时，每组液压油缸受力相同，由三组液压油缸组串联驱动，也可以通过截止阀对每组油缸进行单独控制。通过液压油缸串并联组合控制，实现管廊吊具自平衡功能，保证各吊点受力均匀。

龙门吊与大吨位液压自平衡管廊吊具之间采用钢丝绳连接。为了避免起吊过程管廊晃动导致的吊杆损伤管廊问题，吊杆采用十字铰接结构形式设计。由于廊体吊装孔直径比吊杆直径相差仅10余mm,加之管廊吊具吊点较多，若采用传统的吊具穿插吊杆的连接方式则存在吊装效率低的问题。因此液压缸与吊杆链接采用铰接形式，吊具穿插吊杆时，由于吊杆具备摆动空间，大大降低了吊杆穿插管廊吊装孔的难度。

4.2大吨位管廊架廊机

管廊在预制厂预制完成后，通过专用运廊车运输至施工场地，然后利用架廊机精确吊装管廊至预定的安装位置。针对这一需求设计的大吨位管廊架廊机总长55 m,采用双主梁三支腿式结构，由主梁总成、起重天车、前支腿、中支腿、后支腿等结构组成，如图10所示。其中，架廊机后支腿具备横向侧移功能，以便运廊车进出架廊机下方。

图10 架廊机总体结构 下载原图

单位：mm

起重天车是大吨位管廊架廊机的核心部件，其包括提升装置、回转装置、行走装置及液压控制系统等。架廊机工作时，通过安全监控系统对关键的运行数据进行采集以实现对作业过程的实时监控，并配置相应控制器、传感器、行程开关，以及载荷、高度、速度等限制和报警装置实现对整机运行的辅助安全控制。

5 综合管廊关键设备的应用

研制的综合管廊预制液压自行走模板、大吨位钢筋笼吊具、综合管廊运输车、廊上运廊车、大吨位液压自平衡吊具，以及大吨位管廊架廊机等设备已在雄安新区长节段大吨位整体式综合管廊预制拼装项目中进行了应用，如图11所示。其中，以综合管廊预制液压自行走模板应用为例，对两种规格综合管廊整体预制液压模板的安装和拆卸工效进行了分析(其他设备应用效果数据这里不再赘述),数据如表2所示。

图11 预制综合管廊施工关键设备现场应用 下载原图

表2 综合管廊预制液压模板安装和拆卸工效分析 导出到EXCEL

由工效分析数据可知，每套4 m规格的管廊节段安装和拆除时间为76 h, 每套8 m规格的管廊节段安装和拆除时间为84 h。所以研制的综合管廊整体预制液压自行走模板能够有效提高综合管廊整体预制的质量和效率，满足了雄安新区综合管廊建设项目的需求。

6 结语

针对雄安新区预制综合管廊项目建设需求，研制了综合管廊预制自行走液压模板、大吨位钢筋笼吊具、管廊运输车、廊上运廊车、液压自平衡管廊吊具、大吨位管廊架廊机等关键设备，并在项目建设中进行了应用，有效提高了综合管廊建设的质量和效率。

(1)管廊预制自行走液压模板，解决了浇注过程变形、漏浆和模板运动精度的问题，以及由此引起的管廊鼓胀、划痕等问题，提高了合模和脱模效率，以及管廊成形质量。

(2)大吨位钢筋笼吊具，解决了由于体积大、整体刚度小、自稳性差，吊装过程变形控制困难而引起的吊装稳定性问题。

(3)综合管廊运输车、廊上运廊车及架廊机研制，为雄安新区长节段大吨位预制综合管廊安全、高效运输和架设提供了关键设备。

(4)液压自平衡管廊吊具通过液压油缸串并联组合，实现管廊吊具自平衡功能，保证各吊点受力均匀，提高了大吨位预制管廊在起吊和下落过程中的平稳性和安全性。

参考文献

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