滑模攤鋪機(jī)在高速公路路面施工中的應(yīng)用

摘要：在概述滑模攤鋪機(jī)工作原理及技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，以某新建高速公路工程為例，從原材料及配合比設(shè)計、施工工藝要點(diǎn)等方面，對滑模攤鋪機(jī)在該公路第4合同段中的應(yīng)用展開分析探討。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)支模法等施工工藝相比，滑模攤鋪機(jī)施工進(jìn)度快、工效高，線形及施工質(zhì)量有保證，并能顯著提升施工機(jī)械化水平。

關(guān)鍵詞：滑模攤鋪機(jī)；高速公路；路面；一次成型；施工

0" "引言

滑模攤鋪施工工藝最早由比利時人提出，目的在于彌補(bǔ)固定模板施工工藝耗時耗力的缺陷，提升混凝土攤鋪施工工效。后來經(jīng)過不斷改進(jìn)和優(yōu)化后在全世界范圍內(nèi)得到推廣應(yīng)用。我國于改革開放后引進(jìn)滑模攤鋪施工技術(shù)，時至今日，國內(nèi)通過滑模攤鋪技術(shù)施工的高等級公路已逾5000km，在我國高等級公路混凝土路面中取得了十分理想的應(yīng)用效果。

如今滑模攤鋪機(jī)攤鋪速度已經(jīng)提升至4～5m/min，攤鋪厚度增大至50cm，可一次完成振搗成型，施工縫的設(shè)置數(shù)量明顯減少，施工效率顯著提升；同時，滑模攤鋪機(jī)屬于自動化設(shè)備，大大提升公路攤鋪施工的機(jī)械化水平。

本文在概述滑模攤鋪機(jī)工作原理及技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，以某新建高速公路工程為例，從原材料及配合比設(shè)計、施工工藝要點(diǎn)等方面，對滑模攤鋪機(jī)在該公路第4合同段中的應(yīng)用展開分析探討。

1" "滑模攤鋪機(jī)組成及工作原理

本文以GP-4000型滑模攤鋪機(jī)為例，介紹其工作原理。GP-4000型滑模攤鋪機(jī)屬于自動化施工機(jī)械，主要包括抹平板、搓平梁、擠壓成型板、振動倉、振搗棒、松方控制板和螺旋布料等部件，具體見圖1。

進(jìn)料口由收料喇叭口控制，用于保證供料充足。螺旋布料可確保混合料拌和均勻，避免離析。根據(jù)施工需要，在振動倉內(nèi)安裝高頻液壓振搗棒，以確保攤鋪施工期間振搗密實(shí)。振搗后的混凝土，在擠壓底板的作用下快速成型。搓平梁既能抹平表面砂漿，又能整平修復(fù)受到破壞的混凝土表面。振動倉處的滑動模板可預(yù)防漏漿，并為振動搓平梁提供依托，避免將硬化前的混凝土路面壓垮。與此同時，其提漿作用還能穩(wěn)定路沿、防止塌邊，滿足抗滑構(gòu)造深度要求。

在使用滑模機(jī)施工作業(yè)過程中，應(yīng)預(yù)先架設(shè)導(dǎo)線。在自動控制系統(tǒng)的引導(dǎo)下，一次完成混合料布料、攤鋪振搗、碾壓成型、抹平裝飾、安裝連接筋等工序，工效高，施工質(zhì)量有保證。GP-4000型滑模攤鋪機(jī)結(jié)構(gòu)合理，通過全液壓裝置和電液控制系統(tǒng)，簡化施工操作流程。采用行走馬達(dá)驅(qū)動履帶，行走更加便捷。

該型滑模攤鋪機(jī)還配備有智能操作系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話。振搗棒采用無級變速控制[1]，可滿足多種混凝土碾壓施工密實(shí)度方面的要求。攤鋪?zhàn)鳂I(yè)期間，混凝土分次攤鋪厚度最大可達(dá)50cm，且滑模寬度可調(diào)節(jié)。

2" "工程應(yīng)用

某高速公路第4合同段起訖樁號K36+000～K54+275，線路長18.275km，雙向四車道設(shè)計，路面和路基寬度分別為22.5m和26m，路面結(jié)構(gòu)從上至下為30cm厚水泥混凝土面層+3cm厚橡膠瀝青混凝土層+20cm厚5%水穩(wěn)碎石基層+18cm厚4%水穩(wěn)碎石底基層+20cm厚級配碎石墊層。為提升整個路段機(jī)械化施工水平，加快施工進(jìn)度，水泥混凝土面層采用滑模攤鋪機(jī)施工。

2.1" " 原材料

該高速公路路面滑模攤鋪施工中所用原材料及配合比，除應(yīng)滿足常規(guī)施工規(guī)范外，對混合料強(qiáng)度、塌落度及路用性能方面還有更高要求。當(dāng)前高速公路混凝土抗折強(qiáng)度通常要求在5MPa及以上，本工程混合料實(shí)驗(yàn)室試配強(qiáng)度＞5.8MPa，且工作性能滿足從攤鋪到振搗成型再到抹面等工序要求，塌落度為2cm。

滑模攤鋪施工期間主要由螺旋布料器布料，如果集料粒徑過大，很容易引發(fā)離析、集料集中、蜂窩和麻面，為此該工程集料粒徑不得超出30mm。選用細(xì)度模數(shù)2.5～2.7的中砂，并嚴(yán)格控制砂料中的含泥量，避免因含泥量過高而引發(fā)混凝土板早期塑性裂縫并降低混凝土強(qiáng)度。

為防止大量裂縫出現(xiàn)，應(yīng)在確定混合料配合比時將水泥用量控制在400kg/m3以內(nèi)。本工程選用強(qiáng)度等級42.5的普通硅酸鹽水泥；同時控制水泥中游離CaO、SO3、MgO等的含量，避免混合料出現(xiàn)早期裂縫。混合料中摻加緩凝、引氣以及減水作用優(yōu)良的外加劑，以改善混合料配合比及和易性，使混合料具備高強(qiáng)度、低塌落度等工作性能。

2.2" " 施工工藝要點(diǎn)

2.2.1" "下承層處理

通過路面清掃車清理該高速公路路面基層表面的浮土、碎石、雜物等，再改用高壓噴槍徹底吹除界面雜質(zhì)和顆粒粉塵并沖洗。在滑動封層施工前后，還應(yīng)采用三排斜向風(fēng)機(jī)吹掃表面，保證清理效果。

待將路面基層清理干凈并達(dá)到干燥狀態(tài)后，采用同步碎石瀝青灑布車一次灑布改性熱瀝青碎石滑動封層。將瀝青加熱至180℃，在瀝青泵入口處增設(shè)孔徑3～5mm的濾網(wǎng)，以濾去雜質(zhì)。此后按照1.4～1.6kg/m2的量灑布熱改性瀝青，對局部噴灑不到的區(qū)域，通過人工方式補(bǔ)灑。

在灑布改性瀝青的同時撒布粒徑5～10mm的碎石料，碎石料必須干燥清潔，無雜質(zhì)，在撒布前應(yīng)過拌和樓加熱并除塵。碎石料撒布量為10m3/1000m2，對于局部撒布量過多的區(qū)域，應(yīng)及時清理。

2.2.2" "基準(zhǔn)面施工

在滑模攤鋪機(jī)行走處測放出面層高程，安裝剛度和強(qiáng)度均較大的側(cè)模，模板底部懸空，接頭和拉桿均通過塑料薄膜密封。最后在行走底部和臨近水溝側(cè)鋪設(shè)防滲土工布。

混凝土由連續(xù)雙臥軸攪拌機(jī)拌和，拌和時間應(yīng)不超出80s，其余拌和參數(shù)根據(jù)拌和機(jī)性能和工程實(shí)際確定。攤鋪結(jié)束后通過振搗棒持續(xù)振搗7～8s，直至混凝土內(nèi)無氣泡冒出、無水泥砂漿泛出時停止振搗。振搗結(jié)束后還應(yīng)抹平處理，確保表面平整光滑。

2.2.3" "混凝土拌和、運(yùn)輸

每天進(jìn)行混合料生產(chǎn)配合比檢測，并根據(jù)環(huán)境溫度、集料含水量等進(jìn)行配合比調(diào)整。每次拌和前均應(yīng)檢測碎石料、砂等材料的實(shí)際含水量以及砂的細(xì)度模數(shù)，并嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)程及試驗(yàn)配合比制備混合料。拌和過程中應(yīng)重點(diǎn)控制水灰比、塌落度，拌和完成的混合料必須均勻、無離析。為確保向攤鋪施工過程連續(xù)供料，拌和站應(yīng)不間斷拌和，并隨時抽查混凝土和易性、均勻性及塌落度。

拌和站應(yīng)當(dāng)設(shè)置在攤鋪路段附近。為節(jié)省建設(shè)費(fèi)用，該公路施工時臨時租用當(dāng)?shù)匾蛔鶎?shí)際拌和能力為200m3/h的拌和站，同時配置精準(zhǔn)的外加劑添加系統(tǒng)和自動計量系統(tǒng)。拌和站理論拌和能力[2]按照式（1）確定：

M=60C·b·h·vt" " " " " " " " " " " " " " （1）

式中：

M——拌和站拌和能力，m3/h；

C——拌和樓性能系數(shù)，取1.5；

b——攤鋪寬度，m，取8.5m；

h——攤鋪層厚，m，取0.14m；

vt——滑模攤鋪機(jī)攤鋪速度，取1.5m/min。

據(jù)此可以得出該公路拌和站理論拌和能力為161m3/h，＜200m3/h，故拌和能力滿足路面攤鋪施工要求。

考慮到施工地點(diǎn)較為分散，部分標(biāo)段運(yùn)距較長，故使用9～14輛運(yùn)輸能力為9m3/車的攪拌運(yùn)輸車進(jìn)行混凝土運(yùn)輸，以保證混凝土運(yùn)輸和滑模攤鋪總時間短于混凝土初凝時間[3]。若無法滿足，則應(yīng)在混合料中摻加緩凝劑。該公路混凝土運(yùn)輸及攤鋪施工時間嚴(yán)格按照表1規(guī)定執(zhí)行。

2.2.4" "布料、攤鋪

待將混凝土運(yùn)輸至施工現(xiàn)場后，應(yīng)安排專人準(zhǔn)確預(yù)估卸料位置并指揮卸料。為保證攤鋪機(jī)勻速攤鋪，避免發(fā)生停機(jī)，應(yīng)使卸料、布料及攤鋪速度保持協(xié)調(diào)。同時盡可能縮小不同攪拌運(yùn)輸車混凝土和易性等性能差異，將布料時松鋪系數(shù)控制在1.0。

正常攤鋪期間，振搗棒應(yīng)比振搗倉內(nèi)粒料位低100m左右。攤鋪時還必須打入拉力桿和傳力桿，并加強(qiáng)脹縫、面層接頭處等特殊位置的混凝土攤鋪質(zhì)量控制。最后，滑模攤鋪機(jī)通過自動抹平板對擠壓成型的路面進(jìn)行抹，并由搓平梁修整。待路面達(dá)到設(shè)計平整度后噴灑養(yǎng)生劑養(yǎng)生。

3" "施工質(zhì)量檢測

采用3m直尺抽查40個點(diǎn)檢測平整度，檢測結(jié)果詳見表2。由表2可以看出，檢測結(jié)果均小于3mm的規(guī)范值，表明該高速公路使用滑模攤鋪機(jī)施工后路面平整度符合規(guī)范要求。

根據(jù)《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范JTGF30-2015》分別在樁號K46+570、K46+600、K46+630、K46+660、K46+690、K46+720處鉆孔取芯，實(shí)測芯樣厚度依次為301mm、296mm、302mm、299mm、301mm、302mm，且芯樣均處于密實(shí)狀態(tài)，僅局部存在微小氣泡。

該公路路肩攤鋪施工混合料配合比，粒徑4.75～9.5mm碎石料：粒徑9.5～19mm碎石料：粒徑19～26.5mm碎石料：砂：水泥：外加劑=121：667：425：712：386：6.948。按照技術(shù)規(guī)范進(jìn)行試樣7d抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度檢測，結(jié)果詳見表3。由表3可以看出，試樣抗壓及抗折強(qiáng)度均符合規(guī)范要求。

4" "結(jié)論

本文在概述滑模攤鋪機(jī)工作原理及技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，以某新建高速公路工程為例，從原材料及配合比設(shè)計、施工工藝要點(diǎn)等方面，對滑模攤鋪機(jī)在該公路第4合同段中的應(yīng)用展開分析探討。

工程應(yīng)用結(jié)果表明，滑模攤鋪機(jī)的使用能顯著提升攤鋪速度、成型效果及機(jī)械化施工水平，通過高強(qiáng)水泥等材料的應(yīng)用，使路面平整度、溫度穩(wěn)定性等明顯提升。該高速公路路面滑模攤鋪施工技術(shù)和傳統(tǒng)支模法施工技術(shù)相比，能大大減少設(shè)備、材料及人員的投入，提升施工效率及機(jī)械化程度。

傳統(tǒng)支模法施工每班組為8人，施工長度為500m/d，滑模攤鋪施工每班組4人，施工長度5000m/d。傳統(tǒng)支模法施工需要使用大量模板，而滑模攤鋪施工一次攤鋪成型，僅需要配備定型模具，模板支設(shè)及拆除時間為零。按照設(shè)計線形攤鋪，能確保直線順直、曲線圓滑，既適用于公路路面攤鋪施工，又可應(yīng)用于防撞護(hù)墻、排水槽、路緣石等形狀輪廓不規(guī)則的結(jié)構(gòu)物攤鋪，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分突出。

參考文獻(xiàn)

[1] 張海威.滑模攤鋪技術(shù)在隧道路面施工中的應(yīng)用[J].廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2019，18（2）：16-19+23.

[2] 蘇桂杰.滑模攤鋪技術(shù)在高速公路附屬工程施工中的應(yīng)用——以吉林省雙遼至洮南高速公路為例[J].工程技術(shù)研究，2022，7（4）：35-38.

[3] 黃忠.高速公路路緣石施工中滑模攤鋪機(jī)的應(yīng)用研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2021（18）：148-150.