高速公路植草路肩新工藝科研技法

齊從軍

(江蘇高速公路工程養護有限公司，江蘇 淮安 223006)

一、科研背景

高速公路路肩是位于行車道外緣至路基邊緣、具有一定寬度的帶狀結構部分，包括硬路肩和土路肩，主要作用是保護行車道穩定、為臨時停車提供位置、為養護提供工作場地、保護路面及減少雨水滲漏等。通常情況下，路肩由草皮加固，如圖1所示。

圖1 植草路肩逐步侵占路面制約高速公路應急車道的使用功能

隨著高速公路通車時間增長，植草路肩出現很多弊病。植草路肩原有的草皮逐漸被雜草取代，植被向路面延伸侵占應急車道，減少應急車道寬度，制約應急車道功能；無法有效防止邊坡沖刷，雨水沿著邊坡漫流造成邊坡水毀和邊坡填土的流失；雨雪冰凍天氣造成道路兩側排水不暢，給行車安全帶來隱患，容易引發交通事故；沿途車輛拋灑的垃圾吹到植草路肩里，清理難度加大，嚴重影響路容路貌，造成養護成本加大。

養護科技創新項目所在的高速公路全程300多公里，全線采用植草路肩防護，路肩設計寬度為75cm，路肩土層厚度為10cm～18cm。結合長期一線植草路肩養護經驗，項目組對植草路肩進行了初步技改研究并取得成功。研究成果具有較高的科技價值，經相關技改專家認證獲得了植草路肩技改發明專利，逐步在業內宣傳推廣。

二、傳統施工工藝分析

過去在改造植草路肩時，習慣改造為淺碟式排水溝連接急流槽集中排水，采用切割機切割、風鎬破碎、清理廢料、清理出改造需要的排水溝工作面，然后鋪設石子墊層，最后鋪設后場預制的排水溝預制塊，并進行勾縫處理等。施工主要為前場和后場兩個工作場所，后場負責混凝土構件的產制，前場按圖紙切割清理、安裝施工。這種傳統工藝雖然對路容路貌有所改善，但效率低下、成本較大，且效果不明顯。同時，傳統施工工藝還存在一些問題。

1.傳統工藝的工作面切縫、鑿除、清理難度大，效率低；施工人員多，據統計一個工作面需要15人～25人，在高速公路施工存在極大安全隱患。

2.傳統工藝施工進度慢、質量控制難，預制塊重量約60kg，不利于人工搬運與安裝，施工效率不高，預制塊在后場預制周期長，人為因素容易導致質量問題。

3.傳統工藝不能滿足養護施工智能化、機械化和高品質養護的要求。

為了確保高速公路交通安全，提升應急車道功能，及時結合植草路肩各種不利因素及養護生產實際，進一步加大對植草路肩進行技改研發力度，項目組在此基礎上對原有的傳統工藝進行分析、總結，并提出改造施工工藝的措施和方法，研制適用于新改造工藝的機械設備。

三、滑模機的研制與應用

為提升養護品質、養護效率和養護質量，結合試驗路段養護實際情況，項目組及時成立了QC技改攻關科技小組，著力于養護技術革新改造，認真分析傳統施工工藝，研究探討出科學實用、經濟便捷的養護新技術、新工藝。

傳統工藝制約施工效率的主要原因是開挖基槽和后場預制兩個環節，因此QC小組主要在這兩個方面尋找改進方案。因受到護欄板高度及外側立柱的限制，排水溝基槽銑刨及滑模攤鋪施工作業受到限制；針對國內目前沒有類似設備的情況，經反復試驗改進，項目組自主研發出一套適用于高速公路的銑刨器和滑模裝置。

（一）滑模機的研制

1.銑刨裝置：側銑刨裝置由安裝座、防護外殼、銑刨輪轂和合金刀頭四大部分組成，如圖2所示。

圖2 銑刨裝置結構及外觀

2.滑模裝置及動力設備：滑模機為新路緣NC1300多功能水泥混凝土滑模攤鋪機，如圖3所示。該設備三履帶行走，全車液壓驅動、電腦自動控制；滑模機沿著預先設置好的基準線自動前行，混凝土由一輛前行的混凝土攪拌車輸送，混凝土通過螺旋輸送器送往滑模模具，經液壓振動棒高頻振搗，一次成型；混凝土的密實主要靠液壓振動棒振搗，經過模具擠壓倉、成型倉、定型倉，最后由成型抹光板收光成型，高效、快捷、經濟。

圖3 滑模裝置示意圖

（二）滑模機的應用

1.碟形邊溝基礎銑刨：線形采用鋼絲繩控制，蝶形邊溝坑槽清理出來以后和路面線形一致。淺蝶式排水溝技術指標如圖4所示。

圖4 淺碟式排水溝技術指標

2.碟形邊溝基礎清理：人工輔助小型機具進行清理。

3.淺碟形邊溝滑模作業：滑模機沿著清理好的坑槽攤鋪混凝土一次成型。

（三）技改前后對比

技改前：工人現場切割、風鎬破碎、清理基槽、鋪設墊層、安裝預制塊，進度慢，效率不高；后場預制混凝土排水溝、養生，工序多成本大。

技改后：機械銑刨、機械滑模全機械化施工，混凝土一次成型質量更有保障，工作效率提高，線型更加順暢、質量更有保障。工期縮短、安全隱患降低，通行率提高，社會效益提高。同時，銑刨、滑模施工一次性成型系統和成型方法，也申報了國家發明專利和實用新型專利。

四、總結提升，形成工法指導施工

在淺蝶式排水溝滑模施工時，制定了詳細的施工工藝流程，在現場嚴格按照如下工藝流程施工：交通管制—測量放樣—銑刨—清理溝槽—滑模—清理現場—切縫。經過不斷完善與實踐形成工法，用于指導后期的施工。

1.交通管理：嚴格按照《公路養護安全作業規程》設置作業區。

2、放樣及銑刨：放樣采用外掛鋼絲繩，鋼絲繩在護欄外側沿立柱布設，布設結束，開始銑刨作業，銑刨機通過傳感器沿鋼絲繩作業。

3.銑刨廢料清理：人工配合裝載機自卸清理出高速公路。

4.滑模基槽清理：清理干凈后灑水濕潤，準備滑模作業。

5.滑模作業：嚴格按照放樣線形控制，同時控制好混凝土的塌落度。

6.養生及切縫：噴灑養生劑，覆蓋養生，混凝土經凝固后采用切割機切出伸縮縫。

7.出水口設置：根據原有邊坡急流槽位置，現場澆筑混凝土連接。

8.材料控制：材料主要是C25商品混凝土，配合比設計和混凝土落度控制。

9.設備配置：攤鋪機、混凝土攪拌機2臺，雙排等工具車若干，以及發電機、切割機、水車等。

五、建立質量控制體系

1.制定實施性施工組織設計。實施性施工組織設計編制，滿足設計和業主要求，經過審批后方可施工。

2.技術復核、隱蔽工程驗收制度。現場技術人員檢驗各道工序，檢查合格方可進行下一道工序。

3.技術質量交底制度。組織全體施工人員認真學習施工方案，并進行技術、質量、安全“三級”書面交底，列出關鍵工程施工要點。

4.分項工程質量驗收評定制度。嚴格執行“三級”檢驗程序，加大自檢、復檢力度，真正做到每道工序經過業主或監理檢查且合格后，方可進行下一道工序。

5.工程材料管理制度。所有進場原材料都必須符合設計指標和規范要求。

6.工程資料管理制度。自始至終抓好工程質檢資料管理，做到工程實體與資料同步完成。

六、建立安全管理體制

1.建立健全安全管理網絡，成立安全領導小組，項目部設立專職安全員，負責工程的安全工作，項目經理對項目的安全生產全面負責。

2.建立完善的安全檢查制度，定期召開安全生產會議，分析安全問題,提出安全整改措施。

3.做好安全管理資料的歸檔，特別是建立安全生產臺賬。項目部安全員每月組織全體員工進行安全教育，施工隊每天做好班前安全交底會。

4.嚴格按照《道路交通標志和標線》（GB5768.4-2017）、《高速公路養護工程施工安全技術規程》（DB32/T1363－2017）設置作業區。

5.施工前為現場人員、車輛辦理相關保險，并對全體員工進行安全教育，開工前進行全面的針對性的安全“三級”技術交底。

6.所有進入施工場地的人員均須身著反光標志服。施工車輛及人員不得在管制區外活動，不得橫穿高速公路。

七、進度控制及經濟效益

（一）進度控制

1.根據總體施工進度要求編排合理的工期,精心組織人員和配置設備,合理安排各分項工程的施工順序。

2.召開每周總結會，總結前一周的工作完成情況、分析進度實施偏差的原因,及時調整施工力量,把滯后的工作補齊。

3.及時、準確、果斷地做好調度工作,搞好施工現場的協作和配合確保總體目標計劃的完成。

（二）經濟效益分析

在每公里的直接成本支出中，銑刨滑模工藝比傳統工藝成本節約近57%，如考慮人員、設備保險、設備磨損等因素，尤其施工現場安全風險的減低，其經濟效益更加顯著。在相同施工任務下，銑刨滑模工藝比傳統工藝施工效率提高近10倍，如表1所示，一體成型施工方法得到多方認可。2019年，宿淮鹽高速公路37公里的土路肩硬化改造施工任務，僅用1個多月就順利完成，得到了業主單位的高度好評。同時，2019年，該項技術被江蘇交通控股有限公司作為實用新型技術在全公司推廣應用。

表1 經濟效益對比