滑模設備在混凝土防撞護欄施工中的應用

王建軍

(山西路橋市政工程有限公司，山西 晉中 030600)

在公路工程中，混凝土防撞護欄實際上屬于一種矮墻結構，能防止車輛失控后從公路中沖出，并能吸收一定碰撞能量，以免殃及其他。若采用傳統的模筑法進行施工，因護欄作為條狀結構物，長度很大，所以需要投入大量勞動力，并且質量也難以保證。而滑模機的出現，可以從本質上解決以上問題，為混凝土護欄的施工提供一種新方法。

1 工程概況

某公路工程A5標段防撞護欄采用兩種形式，分別為中間護欄與路肩護欄，其總長度為64 km。該段防撞護欄施工全部采用滑模機進行，這項工藝從最初的探索階段到實踐應用積累了很多經驗，有必要進行認真總結和分析。

2 基于滑模機的防撞護欄施工主要特點

采用滑模機進行防撞護欄施工主要具有以下幾個方面特點。

(1)能提高施工的機械化水平，無需反復支模，由此能節省大量勞動力與材料，尤其適合大規模施工，可大幅降低成本，縮短工期，為之后的施工創造良好條件。

(2)滑模機采用柴油作為動力，并利用橡膠履帶行進，作業時不會給已經成型的結構層造成破壞，且能快速進行轉場[1]。

(3)防撞護欄作為典型的條帶狀結構物，采用滑模機能實現連續施工，進而使結構物有良好整體性，提高工程質量，并且還能解決采用傳統技術無法保證曲線段圓順度的問題。

(4)路側混凝土護欄外形構造尺寸要求如表1所示，中分帶混凝土護欄外形構造尺寸要求如表2所示。

3 材料與配合比

3.1 材料要求

(1)水泥

以普硅水泥為宜，單位體積混凝土的水泥劑量不能低于300 kg。

(2)砂

其洛杉磯磨耗值不能超過30，其砂當量應達到75以上。

表1 路側混凝土護欄外形構造尺寸要求

表2 中分帶混凝土護欄外形構造尺寸要求

(3)中、粗骨料

其含泥量不能超過2%，洛杉磯磨耗值不超過40，且微狄法爾磨耗值不超過35。

(4)水

混凝土拌和建議采用飲用水。

(5)外加劑

防撞護欄用混凝土的外加劑以引氣劑為主，輔以必要的減水劑，根據施工要求摻加。

(6)鋼筋

以HA12螺紋鋼為主，要求不低于FeE400。

3.2 配合比

混凝土配合比是決定施工能否取得成功的關鍵，基于此，開工前要結合設計要求及滑模機各項參數標準，在實驗室進行多次試配與試鋪，以此確定最佳的配合比。在確定了最終使用的配合比后，不得以任何理由進行更換，同時在拌和過程中要對各類材料實際摻量予以嚴格控制。該標段共提出以下四種配合比：

1#配合比：8/15碎石∶/8碎石∶砂∶水泥∶減水劑(BASF RHEOBUILD 820)∶引氣劑(BASF MICRO-AIR120)∶水=991∶290∶664∶350∶4.2∶1.1∶126，其坍落度為3.0 cm，28 d齡期后強度為34.9 MPa；

2#配合比：8/15碎石∶3/8碎石∶砂∶水泥∶引氣劑(SIKA AER5)∶水=825∶345∶850∶360∶1.5∶156，其坍落度為2.0 cm，28 d齡期后強度為32.4 MPa；

3#配合比：8/15碎石∶3/8碎石∶砂∶水泥∶減水劑(BASF RHEOBUILD 820)∶引氣劑(BASF MICRO-AIR120)∶水=844∶366∶852∶360∶2.9∶1.1∶126，其坍落度為3.5 cm，28 d齡期后強度為46.4 MPa；

4#配合比：8/15碎石∶3/8碎石∶砂∶水泥∶減水劑(BASF RHEOBUILD 820)∶引氣劑(BASF MICRO-AIR120)∶水=785∶350∶953∶335∶2.8∶1.0∶120，其坍落度為3.0 cm，28 d齡期后強度為36.7 MPa。

以上四種配合比所用水泥類型相同，均為CPJ425。經試驗，由于1#配合比混凝土無法成型，2#配合比混凝土在滑模機行走過程中發生拉裂，3#配合比混凝土在凝固后開裂，故將4#配合比作為最終使用的混凝土配合比[2]。

4 施工工藝

4.1 測量定位與導線設置

(1)在沿線的中心線上借助全站儀按照4 m的間隔距離設置標樁，經監理檢驗合格后，將其作為施工放樣重要依據。

(2)根據標樁，結合計算結果在與護欄相距70 cm的位置與路面或路肩的表面設置鉆孔，為導線支架的固定提供預留孔。對于直線段上的支架，其間距按10 m以內控制，而對于曲線段上的支架，包括平曲線與豎曲線，其間距均按5 m以內控制。

(3)將導線懸掛于支架的橫桿上，支架橫桿應能在立柱上進行水平或垂直方向的位移，通過對橫桿的適當調整確保導線和護欄的水平及垂直方向距離是一個定值。其中，水平方向的距離通常為50 cm，而垂直方向的距離通常為20 cm，即比護欄的頂部低20 cm。

4.2 滑模機就位

(1)滑模機通過自行初步到達指定位置，然后對模具的高程及水平進行調整，與設計要求的位置完全相符后，通過螺栓固定[3]。

(2)對傳感器進行適當的調整，使其和導線靠進，并固定傳感器，此時即可完成滑模機的對正。

(3)該標段護欄設于2根帶肋鋼筋，且通過一次性綁扎形成數十米或數百米。對此，在施工中，伴隨滑模機不斷行走，通過模具前端將鋼筋埋入至混凝土當中。

4.3 混凝土生產和運輸

(1)實際生產的混凝土，其坍落度和要求之間的差值不能超過±1 cm。在確定了理論配合比之后，還要在現場通過試驗進行適當的調整，以確保混凝土順利成型，并避免垂直開裂與麻點等缺陷的產生。

(2)混凝土拌制在拌和站中借助強制式拌和機進行。

(3)拌制完成且檢驗合格的混凝土利用罐車運輸至現場，因護欄用混凝土的坍落度相對較小，所以在選擇罐車時應注意其罐內葉片數量不能太多，且出料過程中要對旋轉速度進行嚴格控制[4]。

4.4 滑模施工

(1)開啟滑模機，由接料斗進行接料，同時采用螺旋輸送裝置將接收到的混凝土輸送到振動箱與模具當中。

(2)滑模機在不斷行走的同時攤鋪并振搗混凝土，并且具有變截面功能的模具還會對混凝土進行擠壓，使其成型。

(3)在滑模機后方安排經驗豐富的施工人員進行抹灰和缺陷修復。

4.5 伸縮縫、切縫及過水洞的設置

(1)對于伸縮縫、切縫及過水洞，其具體的設置時機需通過試驗確定，如果設置太早，會使混凝土發生下沉變形，而如果設置太晚，會因為混凝土發生硬化導致操作困難。

(2)伸縮縫按照200 m的間隔距離設置，其寬度的確定和施工時氣溫有關，在氣溫較低的冬季，建議將寬度確定為5 cm左右，而在氣溫較高的夏季，可適當減小縫寬。切縫的設置先用曲尺進行定位，再用鐵抹子進行切割和必要的修邊。

(3)過水洞利用頂推入模具支撐并掏挖混凝土的方法設置。

4.6 混凝土養護

混凝土養護方法先噴涂一層養護液，再覆蓋一層養護布，然后進行灑水，一般情況下養護時間應達到7 d以上[5]。

4.7 注意事項

若混凝土施工中斷時間超過1.5 h， 則要垂直設置施工縫，鋼筋從混凝土表面伸出的長度應達到1 m以上，以此為接縫過程中的搭接創造良好條件；采用有效措施做好路面防護，以免給路面造成污染，尤其是要防止水泥漿散落；護欄上的碎渣應及時清理，以確保磨耗層和連接層之間良好黏結。

4.8 施工控制

(1)振搗控制

采用滑模機進行攤鋪施工時，對于拌和物的稠度，以可以振動液化為準控制，同時要在行進過程中達到密實。目前常用的滑模機，一般配備3根振搗棒，分布位于下部兩側和上部，在裝置正常行進時，將攤鋪到位的混凝土振搗至密實狀態[6]。

(2)攤鋪速度

護欄混凝土攤鋪速度需綜合考慮供料速度、需達到的密實程度和實際攤鋪效果來確定，一般不得超過0.75～1.50 m/min。大多數情況下都采用1 m/min的攤鋪速度。另外，攤鋪速度的確定要使護欄高程及外形都能達到要求。

(3)高程、平整度

護欄攤鋪施工中，混凝土從滑模機的模具中脫出后，其頂部塌落量不能超過4±1 mm，同時還要在攤鋪時始終保持恒定，不可在發生塌落之后進行薄層找補，這是因為如果在護欄攤鋪完成后采用貼補砂漿的方法，雖然能使護欄高程達到要求，但砂漿在溫度作用下難免發生溫縮和干縮，導致脫落。護欄表面設置長度為5 m的直尺，用于保證攤鋪后的平整度。按照歐盟的標準，護欄平整度不能超過3 mm。在過去采用滑模機進行護欄攤鋪施工時，最大的難題在于護欄高程無法長時間保持恒定，其原因為很難保證拌和物自身工作性不發生變化。因此，在今后工作中應將重點放在改善拌和物性能上，使其有更高的黏度和穩定性[7]。

(4)表面修整

從滑模機模具中脫出的護欄，其外觀已經比較規則，但難免存在部分氣泡與石子，此時應采用人工進行適當修整。

(5)幾何尺寸校準

采用滑模機進行護欄攤鋪施工時，滑模機的操作人員應隨時對護欄的幾何尺寸與位置進行測量與校準，確定是否發生變異，以此將護欄具體鋪筑位置和設計要求位置之間的偏差嚴格限制在10 mm以內。

(6)特殊養護

按照歐盟標準，采用滑模機攤鋪而成的護欄，需采用在其表面均勻噴灑養護劑的方法來養護。為了使整個護欄的表面均覆蓋養護劑，可以在小拖車上放置專門的支架，并在頂面和側面分別布置噴灑口，確保護欄每個表面都能均勻噴灑養護劑，養護劑噴灑厚度按照2～3 mm控制，以此達到理想的養護效果[8]。

(7)切縫、填縫

切縫縱向長度按4～5 m范圍控制，具體長度和年溫差有關，當年溫差較大時，應取較小值，而當年溫差較大時，應取較大值。按照標準的要求，切縫總深度應達到80 mm，切縫槽深度為50 mm，而填縫槽深度為30 mm，借助臺階鋸片使切割一次性完成。鋸片的寬度有3 mm和6 mm兩種。另外，在切縫過程中難免產生一定晃動，所以縫槽也有一定寬度，其中，切縫槽的槽寬一般為4～5 mm，而填縫槽的槽寬一般為7～8 mm。

4.9 質量檢查

混凝土護欄質量檢查項目、要求、頻率和方法為：(1)平整度：滑模攤鋪或現澆允許偏差為4 mm以內，預制拼裝允許偏差為5 mm以內，檢查頻率為每200 m測4尺，檢查方法為3 m直尺測量；(2)順直度：滑模攤鋪或現澆允許偏差為5 mm以內，預制拼裝允許偏差為10 mm以內，檢查頻率為每200 m測4處，檢查方法為20 m拉線法；(3)寬度：滑模攤鋪或現澆允許偏差為±4 mm，預制拼裝允許偏差為±5 mm，檢查頻率為每200 m測4處，檢查方法為尺量；(4)相接頂面高差：滑模攤鋪或現澆允許偏差為2 mm以內，檢查頻率為每200 m測4處，檢查方法為采用水準儀測量；(5)相接縫寬：滑模攤鋪或現澆允許偏差為±2 mm，檢查頻率為每200 m測4處，檢查方法為尺量；(6)相鄰兩塊高差：預制拼裝允許偏差為不超過3 mm，檢查頻率為每200 m測4處，檢查方法為采用水平尺測量；(7)相鄰兩塊縫寬：預制拼裝允許偏差為±3 mm，檢查頻率為每200 m測4處，檢查方法為尺量。

5 結 語

綜上所述，防撞護欄作為公路的重要組成部分，采用滑模機進行護欄施工能在保證質量的基礎上，縮短工期、減少勞動力和成本。目前，該標段護欄滑模施工已經順利完成，且經過一段時間的使用，驗證了其質量符合要求，說明以上施工工藝合理可行，值得更多公路工程參考借鑒。