铁路预制箱梁智能张拉、压浆一体台车应用研究

目前预制梁施工中，人员投入较大，部分施工仍然采用传统的施工设备，人力需用量较大，且箱梁预制施工质量受人为影响较大，另外随着铁路建设发展要求，针对预制梁施工，对部分工序使用的工装设备进行深化研究，可以提高精度、保证施工质量的同时兼顾安全。

一、应用背景及国内外技术现状

高速铁路箱梁预应力施工分为预张拉、初张拉、终张拉三个阶段。传统工作方式需要利用叉车频繁移动设备，人工拉动岛链移动千斤顶，工作效率低且安全风险多。

高速铁路箱梁管道压浆是简支梁中重要施工环节之一，目前均采用真空辅助压浆技术。该技术常用的压浆台车无法实现用料精准控制和自动称量上料，浆液性能指标偏差大，浆液质量不易控制；压浆设备布设分散整合度不高，人工干预影响大，压浆作业自动化、智能化低，操作过程繁琐、压浆过程波动大、易造成管道不饱满，影响预应力整体质量。另一方面，散落的粉料和喷射出的浆液易造成扬尘和化学污染。

二、关键技术

2.1 智能张拉一体台车

张拉台车采用电机驱动行走，蓄电池供电，驱动力大，载荷能力强，续航里程长。电动葫芦控制千斤顶的横移、纵移和升降，方便快捷，稳定可靠。张拉操作平台分为上张拉平台和下张拉平台，上张拉平台采用抽拉折叠式结构，下张拉平台采用折叠式结构，且上下张拉平台均加长加宽，张拉作业方便快捷，稳定可靠。

采用智能张拉一体台车进行预应力张拉工序施工，通过预应力智能云控制，可消除人为影响因素，快速无损检测，确保张拉质量；数控设备在预应力张拉的过程中实现了预应力的精确自动控制。各环节协同作业，大幅度提高整个预应力张拉工作效率，并有效降低张拉施工安全风险。

2.2 智能压浆一体车

真空辅助自动压浆一体车能克服原有技术缺陷，提供一种结构合理、操作方便、适用于铁路桥梁预应力管道压浆作业的真空自动压浆一体设备。设备将制浆系统、自动称重系统、储浆系统、真空压浆系统、废浆称重系高压清洗系统与汽车底盘、驾驶室、液压支撑系统集成于一体，在提高压浆质量控制的同时增强压浆设备机动能力，并降低压浆施工对周围环境污染。

真空辅助压浆施工过程中，能够实时监测水胶比，能实时监测并调节管道真空度和压力，严格控制持压时间，保证管道密实度，提高预制梁施工质量。

三、智能张拉、压浆一体台车应用情况

3.1 智能张拉一体台车应用情况

3.1.1 预应力信息化技术

预应力信息化技术就是在施工过程中，通过设置各种测量元件和仪器，实时收集现场实际数据并加以分析，从而保证施工安全、经济地进行。该工艺将力传感器永久放置在钢绞线两端，由数据采集系统采集力传感器信号并由计算机处理，当实际张拉力与设计要求相对误差大于 5%时，由计算机提示用户停止张拉， 实现了张拉施工的信息化，最终获得精确的张拉结果。

高速铁路预应力张拉作为预应力混凝土简支箱梁制作过程中一个核心环节，高速铁路预应力混凝土简支箱梁主要采用预应力钢绞线后张法工艺。张拉过程中涉及到预应力损失、张拉系统摩阻、张拉系统精度、操作人员熟练度等诸多因素的影响，难以保证精度。而预应力张拉精度是决定预应力结构安全与无砟轨道长期稳定性的重要条件之一。由于预应力张拉在高速铁路预应力混凝土简支箱梁生产中的重要性，我们联合设备厂家、科研机构、制梁场开展箱梁预应力张拉自动控制系统研发与应用。

3.2 智能压浆一体车应用情况

3.2.1 传统压浆设备

目前国内外现有的真空压浆台车较多，但存在着以下诸多缺点：

（1）水泥灰浆的搅拌系统搅拌的转速低，远远小于规范中 1 0 0 0 r p m 的转速要求，由于搅拌转速小，无法更好的消除水包团，使粉料与水不能充分混合，导致水泥灰浆的搅拌质量差，无法保证桥梁质量。

（2）无法实现自动上料、高速搅拌、低速储料防凝固和泵送注浆等设备于一体。

（3）传统的压浆设备的螺旋输送机构、搅拌电机、称重传感器和压浆泵以及电机依靠人工控制，无法实现自动控制，受人为因素影响大，不能有效地保证压浆剂中各种成份的配比均匀，存在着铁路预应力后张梁管道压浆工艺中的计量不准的问题，不能确保管道压浆的质量。

（4）传统的压浆设备从上料搅拌到完成灌浆不能完全依靠控制器自动控制， 操作复杂，生产效率低，而且搅拌数据不可追溯。

（5）传统的压浆设备的设备能耗低，不能有效解决压浆机压浆所产生的场地污染问题。

3.2.2 智能压浆一体台车

车载化设计——将制浆系统、自动称重系统、储浆系统、真空压浆系统、废浆称重系高压清洗系统与汽车底盘、驾驶室、液压支撑系统集成于一体，现场移动方便，操作便捷。

集成度高——压浆系统采用集装箱式集成在一起，整个压浆系统和汽车底盘可分离，厢体封闭材质采用阻燃、耐磨板材，便于拆卸、组装，方便设备清理、检修。

料仓称量——水泥料仓增加称重装置，上满水泥自动语音提醒。

4.6m³大容量水泥料仓——单次可存储水泥约6.5t，具备侧震功能,满足一片梁的压浆用量。

双螺杆泵压浆——有效利用保压时间，双螺杆泵循环压浆，缩短压浆作业时间。

自动配料——具有称重功能，自动控制水、压浆剂、水泥上料重量，保证水胶比符合规范要求

真空压浆——配套真空泵，根据现场情况，通过参数设置，可实现进浆端或出浆端自动抽真空功能。

连续压浆— —一键操作即可实现制浆、导浆、压浆全过程，自动化控制实现连续压浆作业。

压浆计量——采用数字称重传感器，配套远端近端废浆秤，实时监测孔道进浆和出浆质量，并自动测算孔道内实际浆液质量，通过和理论质量比较，确保压浆量足够。

复合搅拌——采用叶轮水平旋转和离心泵上下循环的高速复合搅拌方式，使浆液搅拌更充分、均匀、高效。采用专利防溅搅拌叶片，有效避免浆液外溅。

语音提示——丰富的语音提示功能（包括水箱缺水、料仓缺料、浆液不足、管路堵塞、卸料阀未关紧等）。

除尘环保——应用全自动布袋除尘技术，结构简单，维护操作方便，绿色环保。

自动清洗— —一键启动自动完成设备内部各部件的清洗工作。

断电恢复——断电可自动保存当前数据，重新上电后继续完成自动上料、制浆和压浆过程。

报表功能——自动记录配料和压浆数据，生成报表、曲线，并上传至铁路工程管理平台数据中心。

规范设计——完全符合QCR 409-2017《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》规范要求。

温度测量——自动测量环境温度和浆液温度，保证在最适宜的环境条件下压浆。

结语：

综上所述，在预应力张拉、压浆施工过程中，结合传统施工工艺运用新设备、新技术严格控制张拉、压浆各环节施工质量，并降低人员工作强度，实现节能增效的目的，从而提高箱梁预应力施工质量。