通遼客專1標新式梯形水溝開挖、滑膜機施工應用

陶德志 王偉

摘 要：本文介紹了新建通遼至新民北客運專線TLSG-1標段路基梯形排水溝施工，針對采用傳統施工工藝與引進新式梯形開挖、滑膜機施工設備施工進行對比分析。通過自主創新了一種梯形水溝新式開挖設備，運用路基排水溝機械化一次性成型施工技術解決了傳統路基排水溝支模法施工諸多問題，經濟、社會效益顯著提高，具有較大的推廣使用價值。

關鍵詞：梯形排水溝;一次性成型;新式開挖設備

0 引言

目前各地區、各項目全力推行“機械化、工廠化、專業化、信息化”管理模式，采用新設備、新工藝已然成為工程建設項目標準化管理的一大發展方向。路基排水溝傳統施工工藝存在超挖、欠挖現象嚴重。混凝土分兩次澆筑，先澆筑底板再澆筑側墻，整體性較差，而且振搗時容易漏振形成蜂窩麻面或爛根，造成二次返工。中交一公局在通遼至新民北客運專線TLSG-1標段路基排水溝施工中，采用路基排水溝機械化一次性成型施工技術，解決傳統路基排水溝支模法施工工效指標低、工序煩瑣、質量難控制、資源投入大等諸多問題。

1 工程概況

新建通遼至新民北客運專線TLSG-1標段，全長52.17km，工程范圍是DK633+125-DK50+950，全線路基總長40.53km，全線梯形排水溝單側76.280km。水溝采用素混凝土梯形排水溝，底寬L=0.4m、溝深h=0.6m、壁厚0.2m，排水溝采用C30混凝土現澆。

2 施工工藝對比

2.1 開挖施工對比

2.1.1 傳統挖掘機開挖溝槽

排水溝開挖如采用常規挖掘機直接開挖，人工整修溝槽邊坡成型，超挖欠挖現象嚴重、邊坡土體松動有虛土。且如本項目水溝下無石灰土反濾層，則水溝混凝土使用將嚴重超量，對項目成本控制極度不利。且存在超挖欠挖現象嚴重、邊坡土體松動有虛土，需要人工進行整修、夯實，具有功效低、效果不良、成本高等缺陷。

2.1.2 自主創新的挖掘機挖斗

在常規的挖掘機挖斗后面焊接一塊梯形鋼板，鋼板按照梯形水溝開挖尺寸設計，在挖掘過程中，梯形鋼板就可以將松動土體刮除且形成設計開挖溝型。

2.2 水溝澆筑施工對比

2.2.1 傳統的鋼模板支設澆筑水溝混凝土

排水溝采用鋼模板支設澆筑在鐵路、公路建筑中廣泛應用，但此工藝分兩次澆筑：先溝底混凝土澆筑再溝壁混凝土澆筑。

本工藝施工存在以下幾點問題：

分兩次澆筑混凝土，在混凝土接茬位置連接質量控制需要注意，因為側壁為1∶1坡度，水溝側壁外側原土在冬季凍脹作用下，水溝側壁容易產生側滑，存在質量隱患。

側壁混凝土模板固定需要在溝底混凝土澆筑前預埋φ6鋼筋掛鉤，側壁模板通過鋼筋掛鉤拉緊帶有鐵絲的橫向鋼管以達到固定模板作用。但在側壁混凝土振搗時鐵絲容易變形、松動或者斷裂，將造成不可逆轉的質量事故。

本工藝施工工序較多、施工效率低、成本高，施工效益不理想。

2.2.2 水溝滑模機排水溝一次成型工藝

所謂梯形水溝滑模機技術工作原理是：混凝土被滑模機螺旋推進器推入側壁模具，充分擠滿、密實，混合料內部通過擠壓力，形成密實混凝土并使用滑模機振搗功能充分振搗密實，后經過液壓助推器的水平反力傳給滑模機架，通過行走軌道使得滑模機沿軌道前進。

3 水溝滑模機排水溝一次成型施工技術方法

3.1 施工技術要點

水溝采用素混凝土梯形排水溝，底寬L=0.4m、溝深h=0.6m、壁厚0.2m，排水溝采用C30混凝土現澆，排水溝每10m為一現澆制作單元（見下圖）。

3.2 施工技術特點

一是通過對水溝開挖方式進行了優化。第一種是采用在常規的挖掘機挖斗后面焊接一塊梯形鋼板，鋼板按照梯形水溝開挖尺寸設計，在挖掘過程中，梯形鋼板就可以將松動土體刮除且形成設計開挖溝型。第二種采用水溝定型挖斗取代傳統矩形挖斗，在挖斗上增加橫梁及限位桿，確保開挖一次性成型，施工效率高。

二是通過引進梯形水溝一次成型滑模機設備。項目快速、高效、質量更加有保障地完成了施工生產任務。滑模機實現進料-鋪料-整平-振搗-滑模機移位一次成型的效果，大大節省了人員投入，提高了混凝土水溝澆筑的質量及效率。

3.3 滑模機一次成型施工工藝

3.3.1 平整場地、壓實

水溝混凝土應在夯實的土體上，本項目應用的開挖設備一次開挖成型，開挖后無虛土產生，故在開挖前先整平并使用壓路機碾壓密實，保證原地面壓實系數K≥0.9，拱形骨架基礎外側形成向路基外側的4%橫坡。

3.3.2 測量放樣

場地平整后，由技術人員按照拱形骨架基礎位置進行放樣，直線段每隔20m，曲線段每隔10m，放出排水溝開挖兩側邊線并撒白灰標識。

3.3.3 溝槽開挖

排水溝采用挖掘機開挖，采用帶有自主創新的挖斗與引進新型挖斗的挖機兩種開挖方式開挖，達到一次成型且無需人工整修的效果。挖斗上帶有限位板，控制開挖深度誤差控制在3cm以內。

3.3.4 滑模機就位

先根據放樣邊線固定滑模機軌道（采用10cm槽鋼作為滑模機行走軌道，槽鋼采用鋼筋鐵釬固定），滑模機在軌道上行走，以保證排水溝成型時線形及設計位置。修整滑模機外模，打磨并涂刷脫模劑后引入軌道，施工前檢查機械液壓系統、按鈕控制系統等狀態正常后等待混凝土澆筑。

3.3.5 混凝土拌合運輸

拌合時嚴格控制混凝土的坍落度，混凝土坍落度宜控制在7～9cm范圍內，如坍落度較大，混凝土不易成型或容易變形，外觀尺寸與線性達不到設計要求;坍落度太小，混合料內摩阻力大，集料粘結性不好，不易振搗，混凝土表面蜂窩、麻面嚴重，收面比較難。

3.3.6 混凝土澆筑

一是混凝土使用吊車、平板料斗加入至料倉內（注意料倉內兩側給料量必須充足），啟動螺旋桿將混凝土攪入進倉壁，啟動滑模機振搗功能振搗混凝土至密實（待排水溝內充滿混凝土后一般停留振動5～10s）。

二是液壓系統工作，設備通過液壓系統使推進器推動側壁混凝土向前推移。

三是滑模機操作手要求反應迅速，能夠靈活操作滑模機。滑模機應均勻、連續不中斷地進料攤鋪，攤鋪速度盡量控制在0.5m/min左右。

四是混凝土滑模攤鋪完成后，人工緊隨進行抹面處理。

3.3.7 混凝土收面

滑模機向前移動，后面人工配合收面，先期配置3人進行收面。收面使用鐵抹子在混凝土表面反復壓抹，直到達到表面光潔要求，此收面主要與混凝土的初凝時間關系密切。收面要2遍，在振搗完成后收第1道面子，最重要的是在將要初凝前幾分鐘收第2道面，這樣混凝土面比較光滑且不易裂縫。

3.3.8 混凝土養護

排水溝澆筑完成后，使用土工布覆蓋灑水養護14天。

4 效益分析

4.1 經濟效益

4.1.1 水溝開挖經濟效益

（1）傳統常規挖機開挖

采用常規挖機開挖，后面需要6人進行配合清理虛土、2人配合負責測量開挖深度、2人負責使用小夯機夯實邊坡，且開挖效率低下，平均每小時開挖20m。

（2）自主創新開挖設備

采用常規挖機設備，經過改裝增加梯形鋼板，實現一次性開挖成型功效，需要兩個人配合負責測量開挖深度，防止超挖、欠挖現象。

（3）引進新式開挖設備

采用一次性成型開挖溝槽，減少了修整水溝人工、測量標高人工、邊坡夯實人工，工效指標高，節約了施工成本。經統計，傳統常規挖機平均投入為33.33元/m，自主創新設備為12.17元/m，引進新式開挖設備12為元/m。

4.1.2 水溝澆筑經濟效益分析

（1）傳統支模法施工工藝

支模法施工排水溝需要分兩次澆筑，并且人工修整水溝，每循環模板打磨、安裝及拆卸，人工振搗等工序，施工功效低、模板消耗量大（尤其面對本項目工期緊張），不適合本項目采用。

（2）滑模機一次成型施工工藝

通過引進水溝澆筑一次成型設備，水溝澆筑效率高、人員投入少，只是一次性投入滑模機設備費用，但節省了模板投入費用，提高了經濟效益（經分析：支模法平均投入為150元/m;滑模機平均投入為130元/m）。

4.2 質量效益

傳統支模法分兩次澆筑，先澆筑水溝底板并預埋鋼筋，再支模澆筑水溝側壁，混凝土有施工縫整體性較差，且振搗容易出現漏振、爛根、蜂窩麻面現象。

滑模機澆筑一次成型，水溝完整性較好、附著式平板振搗器持續不間斷振搗、混凝土澆筑連續不中斷，線性美觀且外觀質量好。

4.3 社會效益

傳統支模法工藝加固不牢固容易發生脹模或者模板上浮現象，曲線段支模施工線性不容易控制，澆筑過程中蜂窩麻面或爛根不易發現，拆模后人工修補之后外觀質量差。

滑模機施工工藝的平整場地、開槽、安放軌道等一系列工序均是精確測量，線型及標高都可以做到非常精準，而且澆筑過程中也不存在脹模、跑模及漏振現象，設備行走之后人工還會進行兩次收面，在外觀控制方面有了明顯的提高。

5 結束語

通過引入路基排水溝滑模機施工技術的應用，在施工中自主創新性的開挖斗、引進新式開挖斗代替了傳統挖掘機開挖溝槽、人工修整溝槽的方法，避免了超挖、欠挖現象的發生;同時采用機械化滑模技術取代了傳統支模法施工，實現布料、攤鋪、振搗、整平等多道工序一次性完成，保證了路基排水溝的施工質量，節約了勞動力和周轉材料的投入。該方法具有施工速度快、操作簡單、施工安全等優點，與同類技術相比，其經濟、社會和環保效益顯著，推廣應用前景廣闊。

參考文獻：

[1]傅重陽.路基排水溝機械化一次性成型施工技術[J].施工技術，2017（10）.