智能张拉设备及压浆设备的应用

智能张拉设备及压浆设备的应用

高泽强

中铁六局丰桥公司

摘要：随着工程技术的进步和发展，后张法预应力张拉工艺和压浆工艺被广泛应用于各种大型桥梁构件中，在箱梁、T梁预制工艺中预应力张拉和压浆皆为关键工序，其施工主要运用智能张拉设备和压浆设备。通过对新型设备的熟悉掌握从而对施工进行精准的控制，大大提升了稳固性，工艺的要点把控重心也体现在设备操作上。

关键词：预制梁 智能张拉设备   压浆设备 

0引言

在不断的深入研究和具体的实践过程中，后张法预应力张拉和压浆在桥梁预制工艺中有着持续性的改进和创新，目前已采用智能张拉设备和压浆设备进行作业。相较于以往人工半自动张拉和压浆作业有着明显的生产力提升，通过计算机软件，可以精确的控制张拉的程度，提升工作效率，从根本上解决了人为因素不可控的情况。但是预应力张拉、压浆施工具有难度大、难点多等特点，因而很有必要进行深入研究。

一、智能张拉设备的应用

1智能张拉设备的组成及原理

本文借鉴的设备是由河北益铁科技机电有限公司生产、铁科院监制的TYZ/60-Ⅶ/YT型自动张拉系统，该系统主要由4台穿心式千斤顶和4台电动液压油泵、4个穿心式轮辐传感器、4个拉线式高精度位移传感器、4个高精度温度传感器、8个液压控制电磁阀组4套，1套完整的工业可编程控制器（1主3辅）、主机（工业电脑）等组成。控制系统示意图如下：

该设备有1主3辅共4台控制机器，主机设有一套完整编程控制，可通过通讯连接其他三台机器同步进行作业，一键实行全自动化张拉，能够精准有效的控制张拉力力值的大小，保证张拉同步、停顿点、加载速率、持荷时间等张拉过程要素完全符合规范要求，有效确保和提高预应力张拉施工质量。智能张拉设备可直接通过转换油泵值换算张拉力，通过位移传感器可实时观测预应力筋的伸长量，预应力筋的状态实时反应在主机桌面上，且设有手动操作，可保证现场张拉过程中出现问题随时中断，待解决后继续进行作业。张拉数据可实时曲线采集并上传至主机内信息库，张拉作业结束后自动生成张拉记录表，可无线传输且误差较小，提升了施工质量且十分方便于信息化管理。

2 智能张拉设备的校检

智能张拉设备要求一个月自校核一次，半年标定一次（使用次数达到3000次、更换配件、出现异常情况时也应重新标定），在进行张拉作业前应保证张拉设备在校核期间。校核有力传感器和位移传感器两种校核，在设备参数里更改控制方式，并调整频率放慢速度来保证精准度。智能张拉设备配套一台主机三台辅机，校核时将主机中config参数的PLC与千斤顶数量设置为1进行单个校核，配合实验室标定过得传感器对设备的传感器进行校准，将张拉力和位移数值误差控制在3%以内，更改参数里的标定值并保存。校核完毕后及时更改回主机config参数，否则将无法同步到其他几部设备。

3 智能张拉设备的使用

工序负责人在主机进行操作通过通讯线连接其他三台辅机同步作业，应在作业前检查设备通讯线是否连接、接头是否牢靠、千斤顶传感器和油管有无问题，然后输入计算好的张拉数据模板、新增梁号、按照张拉要求选择对应的孔道编号，即可开始作业。一键开始张拉后，主机电脑通过连接其他三台设备的千斤顶进行同步张拉，四个千斤顶的力、位移传感器将数据传输至主机电脑屏幕，实时监控预应力筋的伸长量和力值。张拉过程分为初始阶段→控制阶段→锚固→回油，在初始阶段静停30s、控制阶段静停持荷5min用来缓冲预应力筋的回缩，保证张拉力值的精准程度。静停完毕后自动进行锚固，夹片回缩将预应力筋固定，然后卸力至100KN左右开始回油回顶，千斤顶脱离后更换孔道循环作业。

4智能张拉设备总结

根据本人两年张拉设备使用经验，目前的智能张拉设备均实现了张拉过程全自动化，通过计算机软件保证张拉力值和伸长量的精准度、稳定性，充分发挥机械优势，提升施工的质量和效率，从根本上解决了人为不可控因素，同时也大大提高了桥梁的可靠性和安全性。虽然全自动张拉设备相对于人工对张拉力的控制更加精准，但其控制部分仅局限于整个孔道的张拉力，无法精确到单根预应力筋的受力大小。预制箱梁、T梁孔道预应力筋的数量从6~16根不等，孔道内每根预应力筋受力是否均匀无法保障，如果设备可以进一步优化传感器，使其能检测单根预应力筋的张拉力和伸长量变化，所有的预应力筋均匀受力张拉，即可大大提升设备的安全性和可靠性。

二、压浆设备的应用

1压浆设备的组成及原理

本文智能压浆设备采用吴桥厚得厂家生产的压浆设备TGZY/400-I/TK，该系统主要由一个高速搅拌桶，一个低速搅拌桶，一台电子称重，一个真空泵，一个压浆泵，一个水泵和一个高压水枪，一台模拟数据集成、PLC、主机（控制柜），一个水泥和压浆剂上料仓、料机，压力表、真空表、温度传感器组成（如下图所示）。

该设备主要由一台集成化主机控制，配料制浆和真空压浆过程各自独立进行，两大关键工序自动化协同控制，具有自动化程度高、配料和压浆量计量精准、操作方便、工作效率高、可靠耐用、绿色环保等特点，满足管道压浆施工对过程控制和成品质量的技术要求。可提前预设制浆和压浆信息，一键启动并完成压浆作业，制浆过程完全按照输入系统的规定配合比的工艺参数来进行上料，由电子称重来计量和检测，保证浆体质量符合压浆的标准与要求。压浆时根据输入系统的工艺参数自动检测真空度、压浆量和压力值，压浆连续稳定、自动调速、自动保压，确保压浆饱满密实，符合国家和行业技术标准。压浆结束后自动生成压浆数据报表，且无线传输上传数据，保证压浆数据真实性且方便查阅，支持数据远程传输直梁场和工程管理平台，方便管理者实现信息化、网络化工程管理，提高管理水平和效率。

2 压浆设备的使用和注意事项

进行压浆作业前，应保证压浆设备各项零件和电机状态良好、压浆管通畅、孔道压浆罩安装牢靠紧密，此外现场应另有一台预备压浆设备，保证压浆过程时间符合要求。在控制主机输入实验室出具的配料单的数据，制浆和压浆的各项工艺参数，选定压浆梁号后开始作业。第一盘制浆前应先用清水预走一遍，保证各项流程通畅，如发生堵塞方便处理，制浆时根据梁型预设制浆盘数，最后几盘通过掐量来配料制浆，在保证不浪费原材的前提下作业。压浆前系统会自动抽出管道内真空，由于系统真空泵的抽取和清洗一体，时刻注意转换阀门手动摁钮，以防回抽造成真空泵损坏。真空抽完后自动开始压浆，待出浆口有均匀浆体流出，关闭出浆口阀门，系统会自动进入保压状态3min，期间会自动补压和补浆，若迟迟进入不了保压状态，说明孔道内的封闭状态不良好，则立即通知作业人员对压浆罩进行紧实。保压完成后应立即打开阀门放气，作业人员应带好面罩，以防压力未放完全致浆体喷出造成不必要的危险，更换孔道后循环压浆作业。制浆完成后，浆体会存储在低速搅拌桶，若其存储量不足完成一个孔道的压浆作业，应提前将低速搅拌切换为手动持续搅拌，以防浆体因长时间存放或天气原因凝固从而造成压浆管堵塞。

3 压浆设备的总结

根据本人两年的使用经验，目前的智能压浆设备可实现全自动化制浆、压浆过程，节省了人工提高了施工效率和质量。但压浆作业添加水泥和压浆剂仍是人工加料，且由于压浆工艺本身特点，加料时扬尘过多致使压浆作业环境比较恶劣。压浆设备如能添加一款自动上料装置，利用角轮和小型电机外加一个短距传送带来实现自动上料，再外接到控制柜一个小型开关控制进料量。此项有三大优点：1）用机械代替人工大大提高工作效率和质量  

2）机械加料减少过程中原材料的浪费，节省成本

3）封闭性更好，压浆作业环境得到改善，更加干净、环保

参考文献：（1）中国铁路总公司企业标准Q/CR 586-2017

（2）中国国家铁路集团有限公司企业标准 Q/CR 710-2019

（3）GB 37439-2019 高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁

（4）TBT 3193-2016铁路工程预应力筋用锚具、夹具和连接器技术条件