高速公路路基邊溝及排水溝快速施工

劉 帥，張煥濤，馬思濤，許展飛

(1.山東省交通科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250002;2.山東高速建設(shè)管理集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250002;3.山東省路橋集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250002)

1 工程概要

濰日高速公路濰坊連接線工程主線線路總長(zhǎng)16.07 km，其中以路塹形式通過共2.45 km，以路堤形式通過共10.74 km，總共占線路全長(zhǎng)的83.7%。路基兩側(cè)排水系統(tǒng)70%以上設(shè)計(jì)為梯形排水溝。溝渠均設(shè)計(jì)于坡腳外1 m處，溝身采用C25混凝土澆筑，典型排水溝斷面溝底厚0.18 m，底寬0.8 m，頂寬2.4 m，溝深0.8 m，坡率1∶1；典型邊溝底寬0.6 m，近路基側(cè)坡率1∶1.5，遠(yuǎn)路基側(cè)坡率1∶1。

為改進(jìn)邊溝及排水溝施工工藝、提高施工速度，本項(xiàng)目結(jié)合已有文獻(xiàn)，在傳統(tǒng)人工砌筑的基礎(chǔ)上進(jìn)行探索，開展了一種路基邊溝及排水溝機(jī)械化一次成型的快速施工方法。

2 工藝原理

本工藝原理為：通過制作尺寸可調(diào)的梯形挖斗進(jìn)行溝槽開挖，經(jīng)人工修整合格后鋪砂礫墊層，然后采用滑模機(jī)進(jìn)行機(jī)械化澆筑、振搗、砌筑，最后經(jīng)人工整修后切縫、養(yǎng)生。

梯型挖斗開挖過程一次成型，施工前須做好測(cè)量放線，開挖過程中嚴(yán)格控制溝槽斷面的高程、尺寸、平整度及縱坡；滑模機(jī)鋪筑時(shí)首先起動(dòng)電動(dòng)振動(dòng)器，待混凝土通過喂料斗進(jìn)入螺旋送料裝置后啟動(dòng)液壓泵，由螺旋送料裝置將混凝土推進(jìn)梯形內(nèi)外模板空腔內(nèi)，混凝土經(jīng)滑模機(jī)自重?cái)D壓成型并吸附在溝槽砂墊層上，再經(jīng)液壓油缸的推力擠壓及附著式振動(dòng)器的振動(dòng)后混凝土達(dá)到密實(shí)，從而完成一次性澆筑成型。工藝所需機(jī)具設(shè)備及參數(shù)見表1。

表1 邊溝、排水溝快速施工機(jī)具設(shè)備及參數(shù)

3 工藝要點(diǎn)

3.1 工藝流程

平整場(chǎng)地→測(cè)量放樣→開挖溝槽→鋪沙墊層→澆筑混凝土→人工收光抹面→切縫→混凝土養(yǎng)護(hù)。

3.2 平整場(chǎng)地

根據(jù)路基邊坡坡腳及防護(hù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)標(biāo)高對(duì)原地面進(jìn)行清理和平整，并根據(jù)排水方向合理設(shè)置縱向排水坡度。

3.2 測(cè)量放樣

依據(jù)施工圖紙對(duì)邊溝及排水溝的中心與邊樁進(jìn)行放樣，一般情況下直線段每隔20 m設(shè)置一樁，曲線段適當(dāng)增密可每隔10 m設(shè)置一樁，并在開挖內(nèi)邊線處撒白灰進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

3.3 溝槽開挖

路基邊溝及排水溝的開挖采用帶有特制鏟斗的挖掘機(jī)，其鏟斗根據(jù)溝槽的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，本項(xiàng)目中典型鏟斗為梯形，上部設(shè)有深度限位桿避免超挖，確使深度誤差不超過3 cm，水平誤差不超2 cm，能夠保證溝槽的尺寸及槽邊平順且一次開挖成型。

3.4 滑模機(jī)具設(shè)置

為保證滑模機(jī)具能夠快速穩(wěn)定施工，根據(jù)滑模機(jī)兩側(cè)滑輪的實(shí)際滑輪寬度在溝槽的兩側(cè)分別安放槽鋼作為滑模機(jī)的行走軌道，并用鋼筋頭將槽鋼軌道固定。將滑模機(jī)置入開挖好的梯形槽模內(nèi)，并全面見檢查機(jī)具性能，確保油料、液壓等裝置配件良好。

3.5 混凝土的澆筑

混凝土澆筑時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其坍落度，坍落度過大將會(huì)引起經(jīng)滑模滑出后的混凝土變形較大，導(dǎo)致外觀尺寸不符合設(shè)計(jì)要求；坍落度過小，將會(huì)導(dǎo)致滑出的混凝土不易成型且極易出現(xiàn)蜂窩麻面現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)滑模機(jī)具的磨損也較大。一般情況下，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的混凝土坍落度應(yīng)控制在40～60 mm范圍內(nèi)。

現(xiàn)場(chǎng)澆筑時(shí)滑模機(jī)作業(yè)應(yīng)設(shè)專員操作，在落料前首先啟動(dòng)附著式振動(dòng)器，然后用吊車將混凝土吊運(yùn)至滑模機(jī)進(jìn)料斗內(nèi)，當(dāng)混凝土進(jìn)入至推進(jìn)器后再啟動(dòng)液壓泵，由推進(jìn)器將混凝土推至溝槽砂墊層與成型模所形成的梯形腔內(nèi)，同時(shí)經(jīng)壓頂擠壓、油缸推力及振動(dòng)器振動(dòng)完成梯形渠內(nèi)混凝土的成型與密實(shí)。由此，滑模機(jī)械依靠溝槽兩側(cè)的槽鋼軌道，移動(dòng)前行進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，完成路基邊溝與排水溝一次性成型澆筑。

3.6 人工修整與養(yǎng)護(hù)

滑模機(jī)的尾部設(shè)有人工修整平臺(tái)，使得在滑模機(jī)澆筑成型后人工二次壓光收面，保證溝槽內(nèi)壁的光滑順直與美觀。待混凝土終凝后，進(jìn)行人工切縫，切縫間距設(shè)置原則為每10 m設(shè)置一道，縫寬5 mm，深度為3 cm。切縫完畢及時(shí)做好養(yǎng)護(hù)工作，宜采用薄膜覆蓋并定期灑水，灑水的次數(shù)通過以混凝土表面保持濕潤(rùn)狀態(tài)來(lái)確定，養(yǎng)護(hù)期應(yīng)大于14 d。

4 質(zhì)量控制

4.1 控制標(biāo)準(zhǔn)

(1)測(cè)量放樣時(shí)應(yīng)保證其精度及準(zhǔn)確性。

(2)溝槽開挖寬度應(yīng)符合滑模機(jī)施工要求。

(3)施工過程中滑模攤鋪機(jī)應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程及混凝土實(shí)際情況選擇行走速度、振搗頻率。

(4)滑模機(jī)施工應(yīng)有專人，隨時(shí)協(xié)調(diào)解決混凝土攪拌、澆筑及收面等問題。

(5)準(zhǔn)確控制現(xiàn)場(chǎng)混凝土的坍落度，要求混凝土的坍落度變化量穩(wěn)定在±10 mm的要求。

(6)修筑完后混凝土強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，表面平整美觀，縫寬大體一致。

(7)應(yīng)做好特殊地段的防滲抗沖刷加固措施，特殊地段包括地質(zhì)不良地段和土質(zhì)松軟、透水性較大或裂隙較多的巖石路段、溝底縱坡較大的土質(zhì)截水溝及截水溝的出水口。

4.2 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

本路基邊溝及排水溝快速施工質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 排水溝施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

5 工程效果

濰日高速濰坊連接線路基邊溝及排水溝采用本快速施工工藝后在經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量方面有了很大提高。具體如下。

經(jīng)濟(jì)方面，傳統(tǒng)預(yù)制安裝法配置1名技術(shù)人員和8名工人的條件下，每安裝100 m梯形水溝需4 h；而同種人員配置下滑模機(jī)施工中安裝滑模攤鋪時(shí)間為1 h，澆筑速度為1 m/min，按最慢銜接換算每澆筑100 m所需時(shí)間為1 h+100 min=2.67 h。由此可見采用本方法施工比傳統(tǒng)預(yù)制安裝速度提高了近150%，大大縮短了施工工期。

質(zhì)量方面，傳統(tǒng)預(yù)制安裝雖然碼砌方便但需要一定的施工空間且接縫容易漏水滲透，而本方法施工方便且整體性好后期不易滲漏。

6 結(jié) 語(yǔ)

(1)路基邊溝及排水溝槽采用特制的梯形挖斗開挖成型，其斷面能符合設(shè)計(jì)要求且連續(xù)美觀，較傳統(tǒng)開挖方式效率上大大提升。

(2)混凝土澆筑采用滑模機(jī)對(duì)槽底及槽壁一次澆筑成型，整體性好，施工質(zhì)量有保證。

(3)與傳統(tǒng)預(yù)制拼裝法相比，本施工方法能夠快速便捷施工，有效節(jié)約人工、加快施工進(jìn)度。