新型前卡式千斤顶快速张拉综合施工技术
2011-11-27杨基好宋善岭贡蓝珊徐加增
杨基好,宋善岭,贡蓝珊,徐加增
(中铁十局集团有限公司第四工程公司,江苏徐州 221003)
1 基本概况
大西客运专线中铁十局清徐制梁场在预制箱梁的预应力张拉工序的施工中,设计研发了“新型前卡式千斤顶”,并对450榀箱梁采用了“新型前卡式千斤顶快速张拉施工技术”。
目前国内出现了少数的前卡式千斤顶:有的锚孔中心距太大不能适应已有工作锚,应用领域非常局限;有的工艺性不好装卸不方便,因此未得到大量应用。
2 新型前卡式千斤顶的设计
2.1 新型前卡式千斤顶的结构组成
针对国内用于交通、建筑等工程类的预应力张拉设备多为后卡式千斤顶,外露的钢绞线较长(0.6~0.8 m),张拉后将被切除,成本高、浪费大,梁场和河南开封市齐力预应力设备有限公司共同研发了一种新型、高效、节能的张拉设备——新型高效节能群锚前卡式千斤顶,现已经申请了实用新型专利和发明专利(专利受理号:201120170792.9;专利受理号:201110253279.0)。新型前卡式千斤顶具有整体结构简单新颖、工艺先进、生产效率高、节能降耗、使用方便快捷、稳定性好、张拉质量有保证等的诸多优点。
新型高效节能群锚前卡式千斤顶,包括后盖、压盖、穿心套、定位套、活塞、缸体、工具夹片、钢绞线、工具锚环、前盖、加长套(选配)、限位板、工作夹片(外件)、工作锚环(外件)以及密封圈组成,如图1、图2所示。
图1 新型前卡式千斤顶结构
图2 新型前卡式千斤顶的设计图(单位:mm)
2.2 新型前卡式千斤顶的施工工艺原理
新型前卡式千斤顶的工具锚前置,即工具锚与工作锚之间的距离比后卡式千斤顶短,使钢绞线的有效预应力外的加长段大大缩短,一般0.2~0.3 m即可(较后卡式千斤顶外露的钢绞线长度0.6~0.8 m节省了0.4~0.5 m),大大地减少钢绞线的用量,降低生产成本,经济效益显著。
新型前卡式千斤顶使用的安全保障:千斤顶回程装有安全阀油嘴,当操作不当超压时,安全阀片被冲破,油液泄漏压力下降,起到保护作用,此时可更换油嘴旁路的安全压片继续使用。
3 新型前卡式千斤顶快速张拉施工技术
3.1 钢绞线的快速下料、穿束
采用CSJ15-1A型新型钢绞线穿束机进行钢绞线的快速下料和快速穿束的一体化同步作业。
3.2 快速组装前卡式千斤顶
新型前卡式千斤顶是与油泵配套组合使用,油泵的张拉油路接本千斤顶张拉腔油嘴,同时标定过的压力表也接到本油路,油泵回程油路接本千斤顶的回程油嘴,并将本油路的安全阀调至10 MPa,以确保安全。
3.3 安装工作夹片
将提前准备好的工作夹片安装紧固就位。
3.4 安装限位板
提前准备好与钢绞线直径相匹配的限位板,准确对位安装。
3.5 安装过渡加长套
过渡加长套主要应用于铁路梁的穴锚中,非穴锚可省略此件。过渡加长套可提前进行安装。
3.6 快速安装前卡式千斤顶
利用固定在预制箱梁上的自制简易提升架提升前卡式千斤顶至张拉槽口,快速对位安装。
3.7 快速安装工具锚
由于定位套与压盖采用销轴卡槽式连接,定位套拆装方便,能快速安装工具锚。更换不同规格工具锚方便快捷,当需要更换工具锚时,只需要将销轴与卡槽稍转角度(处于可拆卸状态)可取出定位套,然后直接取出工具锚,更换非常快速。更换工具锚后,再将销轴与卡槽处于卡接状态,即可完成工具锚的安装,既方便又快捷,有效地提高了工作效率。
3.8 安装工具夹片
将提前准备好的工具夹片安装紧固就位。
3.9 快速张拉
(1)传统后卡式千斤顶张拉
钢绞线从千斤顶内部穿过,外露在活塞以外,工具锚从钢绞线端部穿入,装在活塞上,张拉时缸体不动活塞外伸,带动工具锚张拉。
活塞外伸:当张拉油路供油时液压油充入张拉油腔,推动活塞前进(活塞向外运动),同时回程油路的液压油通过回程油路流入油泵的油箱内(此时的回程油路必须是打开状态)。
(2)新型前卡式千斤顶快速张拉
前卡式千斤顶的放置与后卡式相反,活塞靠近工作锚,工具锚装在千斤顶内部,当张拉时,活塞不动,缸体部分带动穿心套移动,从而带动工具锚移动进行张拉。因为工具锚在千斤顶内部,缩短了其与工作锚的距离,所以既加快了张拉的作业时间又节省了钢绞线(每端节省了0.4~0.5 m)。如图3、图4所示。
图3 新型前卡式千斤顶的张拉过程(缸体外伸、活塞不动)
图4 新型前卡式千斤顶每端节省钢绞线0.4~0.5 m
①缸体外伸:当张拉油路供油时液压油充入张拉油腔,推动缸体前进(缸体向外运动),同时回程油路的液压油通过回程油路流入油泵的油箱内(此时的回程油路必须是打开状态)。
②加载运行:在千斤顶张拉锚具时,张拉端通过限位板以工作锚作为一个反力支撑,另一端在穿心套内部以工具锚作为另一个反力支撑,张拉过程中张拉腔不断充入压力油推动缸体外伸,张拉腔内部的压力油以后端盖为反力架推动缸体运行,后端盖又以穿心套及工具锚为支撑平衡压力油的反力。
3.10 回油松张
(1)后卡式千斤顶
活塞内收:回程油路供油,张拉油路回油,液压油充入回程油腔,推动活塞后退回缩,同时回程油路的液压油通过张拉油路流入油泵的油箱内(此时的张拉油路必须是打开状态)。
(2)新型前卡式千斤顶
缸体内收:回程油路供油,张拉油路回油,液压油充入回程油腔,推动缸体后退回缩,同时回程油路的液压油通过张拉油路流入油泵的油箱内(此时的张拉油路必须是打开状态)。
3.11 工具锚的快速退锚、拆卸
该工具锚是通过离子氮化热处理工艺进行热处理的45号钢材料制成,可适应于所有工作锚并且在不使用任何退锚剂的情况下快速轻松退锚。
3.12 进入下一个工序循环
进行预制箱梁下一个预应力孔道的张拉作业。
4 工程应用及效益分析
4.1 技术优点
新型前卡式千斤顶具有以下优点:
(1)使用该前卡千斤顶大量节省钢绞线,经济效益显著;
(2)工具锚环、夹片经特殊热处理及表面处理工艺,不使用任何退锚剂便可轻松退锚;
(3)工具锚在穿心套内可随意转动,不会像螺纹连接一样改变其前后位置,因此非常方便与工作锚对位,便于穿束;
(4)更换工作锚规格方便快捷,稍转角度可取出定位套,然后直接取出工具锚,更换非常快速。
4.2 效益分析
根据已预制450榀箱梁,每榀箱梁共有27个预应力张拉孔道,每个孔道的每端节省钢绞线长度按照0.4 m考虑,节约钢绞线的数量:
G=(26孔×9根+1孔×12根)×0.8 m×1.101/1 000×450榀=97.5 t(钢绞线)
节约的成本费用:97.5 t×6 500元/t=63.375万元。
5 结论
随着国内客运专线工程建设大量应用预应力混凝土简支箱梁,箱梁制造技术工艺在国内也相当成熟,作为箱梁制造预应力张拉设备,引入方便快捷的设备必将是箱梁制造的发展方向,新型前卡式千斤顶快速张拉设备的研发与应用,对箱梁预应力张拉施工具有方便、快捷、经济的明显优势。
[1]通桥(2008)2322A 时速350 km客运专线铁路无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁(双线)[Z].北京:中铁工程设计咨询集团有限公司,2008.
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[6]中华人民共和国铁道部.铁科技[2004]120号 客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件[S].北京:中国铁道出版社,2004.
[7]中华人民共和国铁道部.TB/T3193—2010 铁路工程预应力筋用夹片式锚具、夹具和连接器技术条件[S].北京:中国铁道出版社,2010.