公路排水溝牽引擠壓式滑模施工設備及工藝研究

李清海

（香格里拉市交通運輸局，云南香格里拉674400）

0 引言

對于公路沿線的排水溝而言，盡管施工做法有了很大改進，包括依靠滑動模板等來加快施工效率，然而其根本仍為傳統(tǒng)模板，需在前一段施工完成且拆模之后才能對下一段進行施工。在路緣石施工過程中，連續(xù)滑模得到廣泛應用，有很高的機械化水平，我國現(xiàn)階段具備依靠商用機械使施工連續(xù)的能力。基于此，為真正加快排水溝作業(yè)效率，建議在掌握現(xiàn)有機械設備基本原理的基礎上研發(fā)新型排水溝滑模施工設備，即牽引擠壓式滑模施工設備，并深入分析探討其施工工藝方法。

1 牽引擠壓式滑模施工設備

根據(jù)排水溝結(jié)構(gòu)特點完成設備設計，使排水溝施工實現(xiàn)一體成型，并使排水溝的施工保持連續(xù)。此次開發(fā)的牽引擠壓式滑模施工設備主要采用以下原理：采用料斗對排水溝施工用混凝土進行收集與臨時存儲；采用設置在料斗下部的振搗棒對收集的混凝土進行振搗，使其達到密實；在牽引裝置支持下實現(xiàn)勻速走行，采用擠壓的方式將已經(jīng)振搗至密實的混凝土輸入滑動模板中。

為實現(xiàn)預期功能要求，該施工設備主要分為以下三個系統(tǒng)：混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、滑模系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)。其中，混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)由料斗、擋料板與振搗棒三部分組成，其功能是對混凝土進行收集與臨時儲存，并對存儲在料斗內(nèi)的混凝土進行振搗，使其達到密實，再將振搗至密實狀態(tài)的混凝土擠壓到滑模系統(tǒng)中。滑模系統(tǒng)由截面調(diào)節(jié)裝置與成型模板兩部分構(gòu)成，其中截面調(diào)節(jié)裝置和模板之間直接相連，能對排水溝底板寬度、側(cè)板高度與傾角進行自動調(diào)節(jié)。支撐系統(tǒng)由模板承重骨架與主承重骨架兩部分構(gòu)成，其中模板承重骨架采用螺栓和主承重骨架之間實現(xiàn)錨固，并能通過對錨固孔位適當調(diào)節(jié)使底板厚度實現(xiàn)可調(diào)，主承重骨架承受施工設備所有荷載。該施工設備的技術參數(shù)為：一是振搗棒頻率，40Hz；二是振搗棒振幅：2mm；三是料斗瞬時入料量：0.3m3；四是牽引方式：卷揚機；五是牽引速率：0.5～1.5m/min[1]。

2 牽引擠壓式滑模施工工藝

2.1 施工質(zhì)量影響因素

相較于過去先預支再裝配的施工工藝，滑模施工不僅有很強的通用性與可操作性，而且施工速度很快，能在不同等級的公路工程中廣泛應用。然而，為保證滑模設備實際應用效果，應先明確可能給施工質(zhì)量造成影響的各類因素，如混凝土配合比、振動棒振搗及滑模速度等。

經(jīng)試驗檢測，滑模速度和成型質(zhì)量之間的關系為：當滑模速度為0.3m/min 時，成型后排水溝表面光潔度一般，溝底平整度偏差為33mm，溝底中心位置偏差為77mm，凈空尺寸偏差為29mm，攤鋪厚度偏差為-13mm；當滑模速度為0.6m/min 時，成型后排水溝表面光潔度良好，溝底平整度偏差為17mm，溝底中心位置偏差為51mm，凈空尺寸偏差為15mm，攤鋪厚度偏差為-7mm；當滑模速度為0.9m/min 時，成型后排水溝表面光潔度良好，溝底平整度偏差為8mm，溝底中心位置偏差為42mm，凈空尺寸偏差為9mm，攤鋪厚度偏差為-2mm；當滑模速度為1.2m/min 時，成型后排水溝表面光潔度良好，溝底平整度偏差為14mm，溝底中心位置偏差為58mm，凈空尺寸偏差為17mm，攤鋪厚度偏差為-8mm；當滑模速度1.5m/min時，成型后排水溝表面光潔度較差，溝底平整度偏差為24mm，溝底中心位置偏差為85mm，凈空尺寸偏差為32mm，攤鋪厚度偏差為-16mm。根據(jù)上述檢測結(jié)果，建議采用0.9m/min 的滑模速度[2]。

混凝土坍落度和成型質(zhì)量之間的關系為：當混凝土坍落度為8mm 時，成型后排水溝表面光潔度一般，溝底平整度偏差為31mm，溝底中心位置偏差為56mm，凈空尺寸值偏差為23mm，攤鋪厚度偏差值為-12mm；當混凝土坍落度為15mm 時，成型后排水溝表面光潔度較好，溝底平整度偏差為15mm，溝底中心位置偏差為40mm，凈空尺寸偏差為12mm，攤鋪厚度偏差為-8mm；當混凝土坍落度為26mm 時，成型后排水溝表面光潔度較好，溝底平整度偏差為12mm，溝底中心位置偏差為45mm，凈空尺寸偏差為8mm，攤鋪厚度偏差為-4mm；當混凝土坍落度為41mm 時，成型后排水溝表面光潔度較好，溝底平整度偏差為8mm，溝底中心位置偏差為38mm，凈空尺寸偏差為15mm，攤鋪厚度偏差為-6mm；當混凝土坍落度為52mm 時，成型后排水溝表面光潔度較差，溝底平整度偏差為26mm，溝底中心位置偏差為60mm，凈空尺寸偏差為26mm，攤鋪厚度偏差為-9mm。根據(jù)上述檢測結(jié)果，建議將混凝土坍落度控制在8～15mm 范圍內(nèi)[4]。

混凝土配合比方案：

其一，水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑=333∶965∶897∶160∶4.42，水灰比為0.48，坍落度為8mm，28d 抗壓強度為35.9MPa。

其二，水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑=363∶965∶897∶160∶4.16，水灰比為0.45，坍落度為15mm，28d 抗壓強度為35.2MPa。

其三，水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑=327∶965∶897∶160∶2.19，水灰比為0.49，坍落度為26mm，28d 抗壓強度為33.4MPa。

其四，水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑=326∶993∶952∶176∶1.95，水灰比為0.54，坍落度為41mm，28d 抗壓強度為32.3MPa。

其五，水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑=320∶993∶952∶176∶1.76，水灰比為0.55，坍落度為52mm，28d 抗壓強度為31.2MPa[5]。

2.2 施工工藝

2.2.1 測量放線

第一，有組織犯罪的成員應當達到3人或3人以上。有組織犯罪作為一種組織性犯罪，其成員自然不可能是一個，而兩個人也很難被稱為組織。實際上，有組織犯罪的成員至少有四、五人，一般都能達到十幾人、幾十人，只有3個人的是極個別情況。而像組織遍布世界各地的意大利“黑手黨”這種黑社會組織，其黨徒有幾十萬之多。

采用滑模法進行排水溝施工時，測量放線目的在于將圖紙標注的排水溝位置放到路面兩側(cè)，確保排水溝施工可以按照設計要求完成。在測量放線開始前，應先全面查驗基層，基層必須保持堅固和密實，且平整無雜物。經(jīng)檢驗確認基層符合要求后，方可按照圖紙要求開始測量放線。在測放過程中，先借助全站儀放出中心線與標高，然后放出設備基準線。為了使直線段的基準線保持順直，曲線段的基準線保持圓滑，需按照適當?shù)拈g隔距離布置控制點，同時及時做好相應的引樁，對于控制點間隔距離，直線段為10m，曲線段一般為5m。將引樁放出后，據(jù)此用白灰將開挖線準確標出。

2.2.2 排水溝開挖

排水溝溝槽采用挖掘機按照邊線一次性完成，將水溝開挖結(jié)束后，盡快將多余土方運走，人工清理并整平溝槽的底部與側(cè)面。溝槽開挖結(jié)束后，應檢驗溝槽的尺寸，并根據(jù)檢驗結(jié)果進行必要的修整，確保滿足施工要求。應注意的是，溝底縱坡不能比設計確定的最小坡度小，同時禁止出現(xiàn)反坡。上述施工方法不僅施工效率高，而且開挖出的溝槽的斷面標準、整體線型美觀[6]。

2.2.3 滑模設備安裝

排水溝現(xiàn)澆作業(yè)開始前，應認真檢查所有滑模設備，并做必要的調(diào)試，需要注意的內(nèi)容包括：設備電源是否接好、模具準備情況和具體的走行方向等。將設備調(diào)試好后，方可按照開挖基準線與控制樁借助吊車將設備吊裝到位。在設備安裝與就位的過程中應注意以下兩點：第一點，模具定位方向盡量和溝槽中心線重合，兩者偏差要限制在10mm 之內(nèi)；第二點，若溝槽所處橫向位置與豎直方向的高度都不能有明顯變化。

2.2.4 混凝土拌制與運輸

混凝土在拌和站生產(chǎn)，其生產(chǎn)時，應按照以上要求的坍落度進行，攪拌機械為強制性攪拌機，混凝土生產(chǎn)過程中需安排專人負責配料及添水。拌制完成的混凝土用攪拌車實施運輸，為達到施工要求，需結(jié)合運輸時間及運輸車噸位在現(xiàn)場配備數(shù)量充足的運輸設備，以確保之后的滑模施工保持連續(xù)。混凝土運距不可過長，通常不超過8km。在混凝土運輸過程中應密切注意天氣及氣溫變化，為混凝土提供良好保護，使運輸?shù)綀龅幕炷吝_到施工要求。

2.2.5 混凝土澆筑與攤鋪

將混凝土運輸?shù)浆F(xiàn)場后，應先對各項技術性能進行嚴格檢查，包括坍落度與和易性等，經(jīng)檢查無誤后，方可在澆筑與攤鋪施工中使用。因滑模設備自身帶有輸料及振搗裝置，所以混凝土進入設備的料倉后可自動運送并振搗。伴隨設備不斷前進，排水溝連續(xù)成型。在滑模施工完成后，應盡快對殘留的混凝土進行清理，并對滑模設備進行沖洗，以免凝結(jié)影響下次正常使用。攤鋪施工中應注意下列要點：其一，如果滑模設備的實際行走速度過快或過慢，則排水溝成型后容易產(chǎn)生斷裂、擠壓或鼓包，所以施工中必須對滑模速度予以嚴格控制；其二，對混凝土的振動時間和振搗器具體安裝部位進行嚴格控制，使振動后的混凝土達到密實；其三，作業(yè)中滑模設備必須勻速行進，否則會因為混凝土未能達到密實導致成型后結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的裂紋及麻面[7]。

2.2.6 表面處理與人工收光抹面

將混凝土澆筑完成后，盡管對施工中不同環(huán)節(jié)均加以嚴格控制，但成型后難免因為和易性等因素的影響產(chǎn)生缺陷，最常見的缺陷包括光滑度不足、水泥漿不均勻與塌陷，對此，應安排專人對滑模設備進行全程跟蹤，做好平整度檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果及時修整，從而達到理想施工效果。此次開發(fā)的滑模設備還配有收面裝置，可在施工的同時完成自動收面，減少采用人工進行收面時的工作量。然而，為保證成型后排水溝整體平整度，需在局部完成自動收面后采用人工進行輔助收面。人工收面要在合適的時機進行，既不可過早也不可過晚，一般情況下，建議在成型完成后30～60min 進行。當氣溫較高時，應適當增加收面的人數(shù)，確保收面和滑模施工進度良好匹配。在收面的同時還需做好必要的修飾，一般分三次進行：第一次表面抹平；第二次表面精平；第三次表面壓光[8]。

2.2.7 沉降縫設置

為避免施工完成的排水溝在早期產(chǎn)生斷板等問題，或在使用時因混凝土發(fā)生不均勻收縮與沉降現(xiàn)象而開裂，需在施工中設置沉降縫，其具體施工步驟為：在排水溝混凝土強度不低于2.5MPa 時實施彈線切割，在切割過程中應使沉降縫達到上下貫通，防止啃邊；切割結(jié)束后，為避免滲水，還要對沉降縫實施灌縫，在灌縫開始前應先將縫中存在的雜物清理干凈，以免存在雜物影響灌縫材料和縫內(nèi)壁之間的黏結(jié)；灌縫結(jié)束后用水泥砂漿進行嵌縫，以保證整體美觀性。

3 結(jié)語

綜上所述，排水溝作為公路排水系統(tǒng)重要組成部分，其施工質(zhì)量直接決定整個排水系統(tǒng)的功能，為保證排水溝施工質(zhì)量，有必要結(jié)合排水溝結(jié)構(gòu)特點及機械專業(yè)發(fā)展，研發(fā)新型施工設備。實踐表明，此次研發(fā)的牽引擠壓式滑模施工設備及其施工工藝合理可行，能在保證排水溝質(zhì)量的基礎上，提高施工效率，可為很多公路排水溝施工項目提供參考借鑒。