高速公路小型預(yù)制構(gòu)件混凝土施工技術(shù)

曹彥龍CAO Yan-long

（中鐵十七局集團(tuán)第一工程有限公司，青島 266000）

0 引言

高速公路的單個(gè)小混凝土預(yù)制構(gòu)件體積較小，需求數(shù)量巨大，這就對(duì)預(yù)制工作提出了全新的需求與標(biāo)準(zhǔn)。隨著中國(guó)高速公路施工的蓬勃發(fā)展，對(duì)高速公路小型混凝土預(yù)制構(gòu)件的內(nèi)在結(jié)構(gòu)與外表品質(zhì)均提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的施工要求。由于小型預(yù)制構(gòu)件不僅在混凝土澆筑和運(yùn)輸上比較麻煩，同時(shí)混凝土在模具中也不便于振搗，并且在小型預(yù)制構(gòu)件混凝土施工完成后，需人工轉(zhuǎn)往養(yǎng)護(hù)區(qū)域，在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，既不便于運(yùn)輸也易損壞掉小型預(yù)制構(gòu)件的棱角，使得高速公路小型預(yù)制構(gòu)件的混凝土施工變成了一項(xiàng)難題。

1 工程概況

寶坪高速公路LJ-2 合同段位于寶雞市高新區(qū)馬營(yíng)鎮(zhèn)，位處系黃土臺(tái)塬區(qū)，路基長(zhǎng)度3328m，包括寶雞南服務(wù)區(qū)土建一處，區(qū)間路基段落3 處，路基部分包括預(yù)制水溝臺(tái)帽760m3，預(yù)制水溝蓋板1002m3，預(yù)制梯形水溝（結(jié)構(gòu)形式6 種）537m3，預(yù)制實(shí)體護(hù)面墻544m3，預(yù)制拱形骨架和截水緣1112m3，共計(jì)3965m3，小型混凝土預(yù)制構(gòu)件的施工方量較大，且結(jié)構(gòu)形式多種多樣，施工任務(wù)重，工期緊張。

2 高速公路小型預(yù)制構(gòu)件混凝土施工技術(shù)

2.1 傳統(tǒng)小型預(yù)制構(gòu)件混凝土施工

傳統(tǒng)小型預(yù)制構(gòu)件混凝土的施工，一般采用罐車直接把混凝土材料自卸至預(yù)先準(zhǔn)備好的模具內(nèi)，或者自卸至小推車內(nèi)再通過(guò)人力運(yùn)輸將混凝土料鏟至模具或者胎具內(nèi)，最后通過(guò)人力振搗或放在振搗平臺(tái)振搗等，由于人工振搗效率低且施工中力度不均勻大小不協(xié)調(diào)，造成混凝土構(gòu)件質(zhì)量差。另外在振搗臺(tái)上施工時(shí)，需要人工把盛滿混凝土的預(yù)制構(gòu)件模板放到振搗臺(tái)上且在過(guò)程中人工補(bǔ)充混凝土，不但施工困難效率低，而且盛放、轉(zhuǎn)移放滿混凝土的胎具操作非常困難，并且在自卸過(guò)程中不方便控制混凝土的出料量，也易使混凝土卸到模板外側(cè)造成混凝土的浪費(fèi)，產(chǎn)生污染，為施工帶來(lái)不便。

2.2 小型預(yù)制構(gòu)件混凝土施工技術(shù)

混凝土運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后，1 名放料工在罐車處放料至料斗內(nèi)，直至料斗裝滿混凝土后，由2 名推車工推動(dòng)混凝土至施工區(qū)域；1 名操作人員打開(kāi)開(kāi)關(guān)進(jìn)行放料，其后打開(kāi)振平板搗器開(kāi)關(guān)進(jìn)行振搗，5 名施工人員負(fù)責(zé)模板替換、混凝土構(gòu)件表面整平、混凝土不足時(shí)的補(bǔ)料及構(gòu)件澆筑完成后轉(zhuǎn)移，最后由養(yǎng)護(hù)作業(yè)人員負(fù)責(zé)小型混凝土構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)，一個(gè)工班按照以下人員結(jié)構(gòu)進(jìn)行配置。人員分工見(jiàn)表1。

表1 人員分工表

混凝土運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)規(guī)定的地點(diǎn)，將小型混凝土預(yù)制構(gòu)件設(shè)備人力推至罐車放混凝土的施工位置，把混凝土卸入四個(gè)料斗中，罐車放料完畢后，再人力推至預(yù)制結(jié)構(gòu)的澆筑區(qū)域，然后將預(yù)制結(jié)構(gòu)的模具放到1#振動(dòng)平臺(tái)和2#振動(dòng)平臺(tái)上，并等待布料。啟動(dòng)1#繼電器開(kāi)關(guān)，然后移動(dòng)放料部在驅(qū)動(dòng)電器引導(dǎo)下利用行走輪移動(dòng)至1#振搗平臺(tái)正上方，再啟動(dòng)4 個(gè)放料控制器使混凝土平穩(wěn)地卸料在預(yù)制結(jié)構(gòu)模具中，利用4 個(gè)放料控制器對(duì)混凝土放料多少加以調(diào)節(jié)；待1#振動(dòng)平臺(tái)上的預(yù)制結(jié)構(gòu)模板充滿混凝土后，再利用1#繼電器開(kāi)關(guān)移動(dòng)放料部經(jīng)過(guò)軌道行走輪轉(zhuǎn)移至2#振動(dòng)平臺(tái)的正上方，再開(kāi)啟4 個(gè)放料開(kāi)關(guān)使2#振動(dòng)平臺(tái)平穩(wěn)地排列在預(yù)制結(jié)構(gòu)模板中，再利用4 個(gè)放料開(kāi)關(guān)對(duì)2#振動(dòng)平臺(tái)放料多少加以調(diào)節(jié)，待2#振動(dòng)平臺(tái)上的預(yù)制結(jié)構(gòu)模板內(nèi)充滿混凝土后，再開(kāi)啟2#繼電器開(kāi)關(guān)對(duì)1#振動(dòng)平臺(tái)上和2#振動(dòng)平臺(tái)上的預(yù)制結(jié)構(gòu)模板內(nèi)混凝土加以振搗，若模板內(nèi)的混凝土不足由人力補(bǔ)足直至振搗完成。

混凝土澆筑完成后將其已經(jīng)澆筑好的預(yù)制構(gòu)件通過(guò)人工搬運(yùn)的方式搬運(yùn)至預(yù)制構(gòu)件養(yǎng)護(hù)位置，再將新的預(yù)制構(gòu)件模板放至1#振動(dòng)平臺(tái)和2#振動(dòng)平臺(tái)上，通過(guò)1#繼電器開(kāi)關(guān)對(duì)移動(dòng)放料部進(jìn)行移動(dòng)，打開(kāi)放料開(kāi)關(guān)循環(huán)放料，通過(guò)2#繼電器開(kāi)關(guān)對(duì)1#振動(dòng)平臺(tái)和2#振動(dòng)平臺(tái)上的混凝土進(jìn)行振搗，若預(yù)制構(gòu)件模板內(nèi)混凝土不夠，人工補(bǔ)料直至振搗完成，再把預(yù)制構(gòu)件和模板一起放至養(yǎng)護(hù)區(qū)域，依次循環(huán)直至料槽內(nèi)混凝土使用完畢，最后再將該設(shè)備人工推至混凝土罐車處接料，依次循環(huán)對(duì)小型預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行混凝土的施工。

高速公路小型預(yù)制構(gòu)件混凝土施工技術(shù)包括底盤支架，底盤支架上設(shè)有四個(gè)地面行走輪；底盤支架上并排依次設(shè)有1＃振動(dòng)平臺(tái)和2＃振動(dòng)平臺(tái)；底盤支架上還設(shè)有移動(dòng)放料部，移動(dòng)放料部的料槽由四個(gè)上部為方形的料斗按規(guī)律焊接連接構(gòu)成，在各個(gè)料斗底部設(shè)置有放料開(kāi)關(guān)，料槽上端四周焊接于矩形料斗內(nèi)，矩形料斗四角焊接連接并有四根立柱支撐，在同一支柱中心相互焊接橫梁；四根立柱下部依次設(shè)有軌道行走輪，四根立柱和四個(gè)軌道行走輪分別位于底盤支架及兩側(cè)軌道上，其中分立于兩側(cè)的兩根立柱底部安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的軌道行走輪運(yùn)動(dòng)；底盤支架的前支架上設(shè)定有配電箱；在配電箱內(nèi)設(shè)置有1＃繼電器開(kāi)關(guān)和2＃繼電器開(kāi)關(guān)，1＃繼電器開(kāi)關(guān)用于控制兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)同步動(dòng)作；2＃繼電器開(kāi)關(guān)用于控制1＃振動(dòng)平臺(tái)和2＃振動(dòng)平臺(tái)同時(shí)運(yùn)動(dòng)。施工工藝見(jiàn)圖1。

圖1 施工工藝

四根12×12mm 的角鋼作為立柱8，高度1.2m；在四根立柱8 頂部縱橫向各有兩根12×12mm 的角鋼作為外頂矩形邊框7，邊長(zhǎng)1m；相鄰立柱8 中部有四根12×12mm 的角鋼材料，用作立柱的中間橫梁9，使移動(dòng)放料部結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固；每根立柱8 底部安裝軌道行走輪10，軌道行走輪10 通過(guò)輪緣卡合于軌道上，以避免軌道行走輪10 脫軌，而軌道行走輪10 外部則有5mm 厚的鋼板連接，鋼板尺寸能包住軌道行走輪作為其保護(hù)罩，以避免混凝土禁錮。

置于矩形邊框7 頂部以下20cm 的料槽由4 個(gè)倒錐的料斗5 組成，每個(gè)料斗5 上部為立方體、下部為四面錐體狀，由5mm 鋼板焊接組成，料斗上部截面尺寸（寬度為50cm×50cm、高度50cm），四個(gè)料斗5 的上部呈正方形排列后焊接構(gòu)成料槽。每個(gè)料斗5 底部均單獨(dú)安裝有放料開(kāi)關(guān)6，以調(diào)節(jié)混凝土放料的多少；兩根前立柱8 底部各安裝一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)12。1＃繼電器開(kāi)關(guān)15 控制兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)12 同時(shí)動(dòng)作，從而完成移動(dòng)放料部在底盤支架1 的軌道上移動(dòng)。

振動(dòng)平臺(tái)作為配套部件，直接購(gòu)買得到。1＃振動(dòng)平臺(tái)3 和2＃振動(dòng)平臺(tái)4 一前一后并列安裝于底座支架1 上，兩個(gè)振動(dòng)平臺(tái)中間距離為30cm，以避免振動(dòng)過(guò)程中1#振動(dòng)平臺(tái)和2#振動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生擠壓。底座支架1 底部前后各有兩個(gè)行走方向輪，用于底座行走和轉(zhuǎn)向輪；而底座支架1 上兩側(cè)的行走軌道可以由左右側(cè)的兩根方鋼代替，方鋼頂部作為行走軌道面，在底座的前支架13 上固定一個(gè)100cm 高的配電箱，由1#繼電器開(kāi)關(guān)15 控制移動(dòng)放料部行走，2#繼電器開(kāi)關(guān)16 控制1#振動(dòng)平臺(tái)和2#振動(dòng)平臺(tái)的振搗[1]。施工設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2，底盤支架上布置振動(dòng)平臺(tái)示意圖見(jiàn)圖3。

圖2 施工設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 底盤支架上布置振動(dòng)平臺(tái)示意

圖2、圖3 中：1-底盤支架；2-地面行走輪；3-1＃振動(dòng)（振搗）平臺(tái)；4-2＃振動(dòng)（振搗）平臺(tái)；5-料斗；6-放料開(kāi)關(guān)；7-矩形邊框；8-立柱；9-橫梁；10-軌道行走輪；11-軌道；12-驅(qū)動(dòng)電機(jī)；13-前支架；14-配電箱；15-1＃繼電器開(kāi)關(guān)；16-2＃繼電器開(kāi)關(guān)；17-角檔桿.

2.3 小型預(yù)制構(gòu)件混凝土施工技術(shù)操作要點(diǎn)

①掌握好混凝土在進(jìn)模后的振搗時(shí)間，避免因振搗時(shí)間過(guò)短氣泡沒(méi)充分排出，也要避免因振搗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而造成漿材分離、泌水現(xiàn)象的產(chǎn)生[2]；

②混凝土進(jìn)模時(shí)，需要把握振搗時(shí)間，通常振搗時(shí)間在20s-30s 之間，使混凝土不再明顯下沉，不再產(chǎn)生泡沫，混凝土表層出漿且成水平狀，混凝土在模板邊角部分充實(shí)；

③噴涂脫模劑時(shí)要均勻分布，避免在圓角及拐角處導(dǎo)致脫模劑匯集，侵蝕構(gòu)件表層；

④加強(qiáng)結(jié)構(gòu)脫模前后的養(yǎng)護(hù)，特別是在終凝后氣溫低時(shí)要覆蓋保溫養(yǎng)生，以提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度增長(zhǎng)；

⑤把握好構(gòu)件的脫模時(shí)機(jī)，既要避免因提前脫模而導(dǎo)致構(gòu)件棱角較容易折斷又要避免脫模時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或脫模后養(yǎng)護(hù)不及時(shí)導(dǎo)致混凝土表層光潔度較低；

⑥在小型構(gòu)件脫模、移動(dòng)、打包、轉(zhuǎn)運(yùn)等工作中要采取適當(dāng)措施，避免碰撞、掉角；

⑦制定好質(zhì)量管理流程和面對(duì)強(qiáng)風(fēng)、大雨等不良?xì)夂蛩扇〉膽?yīng)對(duì)措施；

⑧在卸料、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中注意安全，振搗過(guò)程中防止觸電等危險(xiǎn)。

2.4 小型預(yù)制構(gòu)件混凝土施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.4.1 施工速度快

此技術(shù)的施工原理簡(jiǎn)單、靈活性較強(qiáng)，利用移動(dòng)料槽即可盛料；利用行走方向輪可對(duì)混凝土隨意移動(dòng)，進(jìn)行運(yùn)輸；利用料斗可進(jìn)行接料和澆筑混凝土；利用振搗平臺(tái)可以對(duì)混凝土振搗，解決了混凝土的盛放、運(yùn)輸、施工和振搗等各種問(wèn)題，形成了小型預(yù)制結(jié)構(gòu)與混凝土澆筑的循環(huán)流水作業(yè)，極大地提高了施工效率，加快了施工進(jìn)度，節(jié)省了大量勞動(dòng)力的作業(yè)時(shí)間，降低了施工成本，改善了施工品質(zhì)，并具備了很好的實(shí)踐使用價(jià)值。

2.4.2 降低了施工成本

此技術(shù)的移動(dòng)料槽機(jī)型小巧、構(gòu)造簡(jiǎn)單，易操作，施工靈活，轉(zhuǎn)移方便，施工操作只需2 人，提高了一次混凝土的運(yùn)輸量，也可以對(duì)混凝土進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，解決了傳統(tǒng)工藝小推車的運(yùn)輸量少、施工周期長(zhǎng)、施工難度大等問(wèn)題，既減少了設(shè)備投入，又節(jié)省了時(shí)間和人力，并且避免了不必要混凝土的浪費(fèi)，大大地降低了施工成本。

2.4.3 提高了施工質(zhì)量

混凝土由罐車放出至移動(dòng)料槽到完成小型預(yù)制結(jié)構(gòu)混凝土的澆筑，可以一體化進(jìn)行操作，相對(duì)降低了混凝土的輸送時(shí)間對(duì)坍落率的沖擊，同時(shí)提高了小型預(yù)制構(gòu)件混凝土澆筑的密實(shí)性，改善了混凝土的澆筑效率，提升了小型預(yù)制構(gòu)件混凝土施工水平，解決小型構(gòu)件零散生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量不易控制的通病，實(shí)現(xiàn)理想的施工目標(biāo)，即“工廠化、集約化、專業(yè)化”，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2.4.4 增加了社會(huì)效益

積極參與并響應(yīng)我國(guó)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，構(gòu)建節(jié)儉型社會(huì)的號(hào)召，通過(guò)使用料斗車施工避免了環(huán)境的污染，降低了噪音的分貝，安定了周圍居民的休息。該施工技術(shù)是在傳統(tǒng)施工工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行革新，在保證施工安全和質(zhì)量的同時(shí)也帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)實(shí)踐使用效益良好，形成了一系列安全經(jīng)濟(jì)高效的施工技術(shù)體系，因此，高速公路小型預(yù)制構(gòu)件混凝土施工技術(shù)具有良好的推廣應(yīng)用前景。

2.4.5 提高了節(jié)能效益

通過(guò)將手推車與料斗車比較，大大降低了對(duì)人力的投入與混凝土的耗費(fèi)，節(jié)約了各種資源，也降低了對(duì)環(huán)境污染的可能性，提高了施工效率。對(duì)構(gòu)件實(shí)行包裝運(yùn)送，在大大降低了成品構(gòu)件運(yùn)送至工地后的破碎率和增加了成品的利用率的情況下，既節(jié)省了成本，又減少了對(duì)固定垃圾的處理。在等同工效的前提條件下，造價(jià)低廉、無(wú)環(huán)境污染、又節(jié)省了能耗，大大降低了對(duì)環(huán)境保護(hù)的危害。小型預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化制造、裝配，不僅保護(hù)了邊坡，凈化了環(huán)境又能作為片石砌筑防護(hù)，既大大降低了片石成本也更間接的維護(hù)了自然與生態(tài)準(zhǔn)則，取得了異曲同工之效；小型構(gòu)件的制造過(guò)程從零散工藝發(fā)展到"車間化、集約化、專業(yè)化"，生產(chǎn)高效，節(jié)省資源，避免浪費(fèi)。這不但能實(shí)現(xiàn)高效率施工，還和國(guó)家“資源節(jié)省，環(huán)保友善”的宗旨保持一致。本設(shè)計(jì)以先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)為依據(jù)，采用科學(xué)、合理結(jié)構(gòu)，采取加強(qiáng)調(diào)度指揮等措施，保證質(zhì)量、安全、時(shí)間、環(huán)境等任務(wù)的完成。

3 結(jié)束語(yǔ)

高速公路小型預(yù)制構(gòu)件混凝土施工技術(shù)與用手推車等施工的傳統(tǒng)施工技術(shù)相比較在很大程度上提高了混凝土的運(yùn)輸方量，縮短混凝土運(yùn)送的時(shí)限，同時(shí)該設(shè)備還具有機(jī)型小巧、操作靈活、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，而且通過(guò)料斗車使用，節(jié)約了人工，大大提高了施工效率，降低了混凝土運(yùn)送過(guò)程中混凝土資源耗費(fèi)，由于運(yùn)輸速度快，降低了運(yùn)送時(shí)間對(duì)混凝土質(zhì)量的影響，從而在很大程度上提高了工程質(zhì)量，有效緩解了混凝土的盛放、運(yùn)輸、施工、振搗等各種問(wèn)題，進(jìn)而提高了施工的效率，加快了施工進(jìn)度，節(jié)省了大批人員的投入，減少了施工成本，形成了循環(huán)作業(yè)模式，改善了施工的品質(zhì)，并具備良好的實(shí)踐使用價(jià)值。通過(guò)寶坪高速公路LJ-2 合同段3 處區(qū)段路基以及對(duì)寶雞南服務(wù)范圍內(nèi)的臺(tái)帽、蓋板、梯形水溝和實(shí)體防面墻等小型預(yù)制構(gòu)件施工和相鄰標(biāo)段采用此技術(shù)施工，高速公路小型預(yù)制構(gòu)件混凝土施工技術(shù)施工過(guò)程易于組織，工程質(zhì)量易于管理，且外型漂亮，遵守施工規(guī)范，得到了業(yè)主和工程監(jiān)理單位的一致贊譽(yù)，經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)效益明顯。