智能安装技术在综合管廊市政管线支架批量预制中的应用

王琪，卫舸，何俊

（成都天府新区建设投资有限公司）

1 工程概况

某项目主体施工内容为新建综合管廊55.6km，含干线管廊12段，主要缆沟5段，并建2处控制中心。入廊管线类型丰富，包含给水、电力、通信、燃气等共计11类。为保证管线的稳定性，管廊内采用3层、6层、7层、8层四种结构形式的支架，共计17.6万套。

2 支架安装的难点

项目支架安装的难点主要有三点。

①施工峰值阶段的工作量较大，对支架的需求量达到4万套，明显加大支架的预制难度；同时加工现场的空间较为狭长，作业区域未实现集中布置（较分散），以何种方式协调生产关系、保证支架供应充足是难点之一。

②管廊内的坡度存在差异，不利于控制工作的统一开展，以何种方式使支架顺应廊体坡度以及保证支架结构的整体美观性是难点之二。

③为满足市政入廊管线安装的要求，使用了适量的可调节管廊内的支架，但后期入廊管线需求尚未明确，以何种方式预留支架层间距是工程难点之三。

3 施工方案

3.1 支架选型

3.1.1 支架设计要求

①连接部位的受力条件特殊，为保证该处的稳定性，要求竖向卷边向内侧形成三角形齿，适配适量螺栓，实现与托臂机械的稳定连接，同时应赋予其自动调节的功能。

②严格把控材料的质量，支架系统及配件均采用性能稳定可靠的热镀锌材料。

③对支架装置做固定处理时，所用螺栓需有效适应混凝土开裂区，以保证连接的稳定性，并且螺栓的抗冲击、抗疲劳性能均要满足要求。

④结构安全分项系数需达到1.4；加强对横杆挠度的控制，要求该值不大于横杆跨度的1/200。

3.1.2 支架形式

①材料为Q235B冷轧钢材，厚度3mm，做热浸锌防腐处理，锌层厚度为80mm。

②以明装锚固的方式将支架安装到位，配套足量的热浸锌安装构件，用机械连接的方法处理支架构件，将原本较为零散的构件共同组成完整的整体。此方法无需焊接，减少工作量，并从源头上规避安全隐患。

③在竖向立柱施工中，卷边内侧应有三角形齿牙（此部分采取连续布置的方式，齿牙深度≥0.9mm），用螺栓与托臂机械稳定连接。

④支架横担、立杆材料均选用的是带齿带筋冲孔C型钢，根据实际要求控制尺寸；固定件为槽钢构件；连接作业所用材料为M12mm×160mm热浸锌化学螺栓。

3.2 施工方案

3.2.1 支架制作安装方法

沿着“提前在指定场所预制，运至现场组装”的思路施工，由具有资质的厂家生产出满足质量要求的型钢以及附属连接件，得到支架的主体结构，再交由专业镀锌厂做镀锌处理，形成镀锌层厚度超65mm的涂层，至此，结束支架施工全流程中的大量工作；将加工的半成品支架运至现场，根据图纸组装具体的配件，以较为灵活的方式得到满足施工所需的支架结构形式，以便支架快速投入使用。由于前期已经将支架施工的多数工作落实到位，现场仅需采取拼接和螺栓固定措施即可，工作量较小，对施工空间的要求较低，在协调得当时，各施工班组可实现交叉作业[1]。

3.2.2 预制成品支架智能制作

1）建立智能装配中心

厂内共建设2条生产线，适配智能联动系统，根据预设要求，以自动化的方式控制投料速率，营造有条不紊的支架生产环境，以免因投料过快或过慢而影响正常生产秩序。通过冲床和控制装置的联合应用提高作业精度，型钢移动时，对所打的孔进行计数，以免因重复打孔而影响支架的结构完整性和受力稳定性。在折弯、咬齿、修齿、二次折弯工序中，启用保护液自动供应系统，由其向构件与型材接触的区域喷洒保护液，以免型材在高温环境中被氧化（温度的产生源自型材的剧烈摩擦）。随着生产进程的推进，到达生产线最后一段时应用跟踪切断定位装置，其与切割装置及型钢输送装置协同应用，高精度控制切割长度，避免切割长度差异化的现象。若运行工况正常，支架加工精度可达到1mm，单日加工量为35t。

2）应用自动焊接机器人

装配中心是重要的生产场所，为之适配智能型焊接机器人，有许多应用优势：切实保证焊接产品的质量，使各类构件的焊接效果达到要求；24h不间断运行，故障率较低，提升生产效率；减轻员工的工作强度，改善施工现场的作业环境，实现“无害化作业”的目标；焊接工序较简单，对专业焊工的依赖程度较低，经济效益优势突出。

3）现场安装方案

结合工程实际条件分析，采取化学螺栓明装固定的方法，具有效率高、效果好、经济高效等多重应用优势。在应用化学螺栓明装方法中，尽管安装期间需在墙体上打孔，但总体施工难度较小，无隐蔽内容，施工全程的可控性较强且有利于灵活调节，最终能取得较为良好的安装效果。

4 支架智能预制加工

4.1 加工工艺流程

①立杆加工集多重工艺于一体，按照流程有序推进：投料→校平→冲孔→折弯→咬齿→修齿→二次折弯→跟踪切断→定制切割→浸锌。

②支架横担加工时所涉及的工序相对较少，主要流程为：定制切割→组装→自动焊接→浸锌。

4.2 预制加工的技术要点

1）冲孔

材料选用一级热轧钢板，其性能稳定可靠，能够给冲孔施工质量提供保障。冲孔前校正设备，保证运行的稳定性并提高运行精度；检查各钢板原材料，要求平直、完整；引入进口纵剪切生产线，联合应用伺服送料系统，在此配置方式下自动控制原料的移动速度，使产生的冲孔间距和尺寸满足要求。

2）折弯

应用成套流水线，构件逐步成型后反转扩大构件角度，在此基础上对该部分材料做二次成型处理，增强钢材的稳定性，以免其在急速变形时受损，以及成型后角度回弹。

3）定制切割

用高强度锯片，由专员按照尺寸要求精准操作，确保C型槽断面切割具有平整性，为焊接和浸锌施工创设良好的条件。适配伺服跟踪系统，切实提高切割的精度，得到合适尺寸的材料。

4）焊接

施工方法为混合气体保护焊（H2、CO2），气压稳定在1015MPa；采用实心焊丝，具体根据焊接材质和厚度选择相配套的焊丝（着重考虑材质）；由具有资质的焊工操作，焊接电压稳定在20V～21V，焊接电流200A～201A，焊接角度45°～55°。

5）浸锌

浸锌前做好准备工作，适度打磨构件焊缝和端口，得到平滑性较好的构件，以免在挂锌时产生毛刺；以构架尺寸为准，分多个类别有序装笼；安排酸洗，此项操作的持续时间为30min～60min，具体根据构件表面的色泽而定，待其显现出灰白色后结束。

5 支架现场安装

安装流程：现场准备→测量放线→打孔→化学螺栓安装→支架安装。

1）打孔

测量放线后确定合适的立杆位置，准确画出打孔位置，随后用电钻打孔，得到孔径为14mm、深度为11cm的孔。

2）化学螺栓安装

材料选用M12mm×160mm高强化学螺栓，向预先打好的孔内注入胶水，注入量为孔深的1/2，随后向其中插入提前清洁好的化学螺栓，使胶水凝固。规范操作，有效控制各处化学螺栓的露出长度（5cm），避免差异过大。

3）立杆安装

在前述操作的基础上，将组合式成品支架立杆与成品马鞍件连接，并采取固定处理措施；为提升施工的灵活性，所配套的马鞍件应在特定范围内实现自由滑动。随后向预先测放的管廊墙面上安放立杆，灵活调整马鞍件的位置，直至该装置与化学螺栓对齐为止，若无误则拧紧螺栓、固定。立杆安装完成后检查其垂直度，要求垂直度＜5‰，若超出则调整并再次检测，直至实测结果满足要求为止。

6 结语

智能化线缆预制支架的施工具有流程性，提前在指定厂内制作成型，再运至现场高效安装，全程各项工作紧密衔接，支架安装质量得到保证，安装效率得以提升，其安装速度可达到传统方法的6～8倍。现场安装时无焊接、无切割，在狭窄的空间中具有可行性。若现场环境有所变动或工程要求存在变化，均可拆组改装，得到更为合适的支架。从经济效益角度来看，材料得到充分利用，后续维护工作量减少，维护成本较低，综合应用效果突出。