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全预制装配式桩梁一体架桥机

2026年06月12日16:12

  传统高架桥施工中,桩基与梁体分属两条独立作业线。目前,桥墩拼装、梁片架设已基本实现预制化,但基础管桩仍沿用现场钻孔、现浇成桩的工艺,且需搭设临时便道、栈桥等设施。在空间受限、作业条件恶劣、生态要求严苛的滩涂、浅水、城市核心路段等复杂工况下,传统模式存在场地依赖强、成本高、环保风险大等痛点,亟需一体化建造技术与专用装备。

  针对上述瓶颈,本项目融合原始与集成创新,攻克了悬臂成桩、多幅快速施工、自动精准对位、结构抑振等关键技术,研发了配套工法,研制出全预制装配式桩梁一体架桥机。该装备无需临时便道、栈桥,所有预制构件均实现线上转运与吊装,可一次性完成桥梁基础至上部结构的全流程装配化建造,适用于滩涂、浅水、高生态保护区及城市交通繁忙、空间受限的桥梁工程。成果破解了全装配化施工的多项技术难题,形成了完全自主知识产权的核心技术体系,主要科技创新如下:

  (1)研制了首台集引孔成桩、墩身装配和梁体架设功能于一体的桥梁装配式施工装备;提出了一种多幅分段施工、多工序平行作业的全预制装配式桥梁一体化施工工法;不占用桥梁线下线外空间,解决了受限场景下桥梁建造方案实施成本高、环保风险大的难题。

  (2)以悬臂振幅和支腿载荷为控制目标,运用罚函数搭建了变截参数梁特性一边界约束一等效刚度的计算模型,研究了基于等效刚度算法的结构抑振技术,实现了悬臂锤桩作业时振幅小于3mm的控制目标:同时运用RTK技术和智能传感技术,开发了一套目标数据驱动的桩架位置和姿态自动调整系统,实现了悬臂成桩工序的高精度施工。

  (3)开发了多支腿在柱状体上的空间支撑技术,设计了Z字型前辅腿、旋转式桩架、前支腿滑移支撑和相应的组合动作机构,解决了大悬臂负载工况下在管桩桩顶实施支撑转换的难题,提升了过孔作业的安全性。同时设计了多组牵引机构和动态组合力程序,实现了一键操作完成空中立管,降低了喂桩工序的操作风险。

  该装备已在深汕西高速公路梅陇特大桥工程中成功应用,相比传统施工,便道栈桥用量减少95%,大幅减少土地征用,工期显著缩短,为施工单位节省建造成本约1.56亿元。成果获授权专利10件,其中发明专利4项,发表论文3篇及技术发展报告1篇,通过国家起重运输机械质量检验检测中心检验,各项性能指标合规可靠,技术体系完整成熟。经科技成果鉴定,本项目整体技术达到国际领先水平。

  该装备突破了桥梁“桩、梁不落地”的施工工艺难题,实现了引孔、打桩、架梁全套“空中”作业,开创了桥梁全预制集成拼装的新型建造方式,填补了国内外技术空白,被评选为“2022年度央企十大国之重器”。其绿色、高效的装配化施工模式有力支撑了国家“双碳”战略,引领了国内工程起重装备行业及桥梁建造工艺的变革,推动桥梁建造进入3.0时代。

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  完成单位:中铁工程机械研究设计院有限公司,中铁科工集团有限公司,广东省高速公路有限公司,保利长大工程有限公司
  获奖等级:三等奖