通遼客專1標(biāo)新式梯形水溝開挖、滑膜機(jī)施工應(yīng)用

陶德志 王偉

摘 要：本文介紹了新建通遼至新民北客運(yùn)專線TLSG-1標(biāo)段路基梯形排水溝施工，針對采用傳統(tǒng)施工工藝與引進(jìn)新式梯形開挖、滑膜機(jī)施工設(shè)備施工進(jìn)行對比分析。通過自主創(chuàng)新了一種梯形水溝新式開挖設(shè)備，運(yùn)用路基排水溝機(jī)械化一次性成型施工技術(shù)解決了傳統(tǒng)路基排水溝支模法施工諸多問題，經(jīng)濟(jì)、社會效益顯著提高，具有較大的推廣使用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：梯形排水溝;一次性成型;新式開挖設(shè)備

0 引言

目前各地區(qū)、各項(xiàng)目全力推行“機(jī)械化、工廠化、專業(yè)化、信息化”管理模式，采用新設(shè)備、新工藝已然成為工程建設(shè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化管理的一大發(fā)展方向。路基排水溝傳統(tǒng)施工工藝存在超挖、欠挖現(xiàn)象嚴(yán)重。混凝土分兩次澆筑，先澆筑底板再澆筑側(cè)墻，整體性較差，而且振搗時(shí)容易漏振形成蜂窩麻面或爛根，造成二次返工。中交一公局在通遼至新民北客運(yùn)專線TLSG-1標(biāo)段路基排水溝施工中，采用路基排水溝機(jī)械化一次性成型施工技術(shù)，解決傳統(tǒng)路基排水溝支模法施工工效指標(biāo)低、工序煩瑣、質(zhì)量難控制、資源投入大等諸多問題。

1 工程概況

新建通遼至新民北客運(yùn)專線TLSG-1標(biāo)段，全長52.17km，工程范圍是DK633+125-DK50+950，全線路基總長40.53km，全線梯形排水溝單側(cè)76.280km。水溝采用素混凝土梯形排水溝，底寬L=0.4m、溝深h=0.6m、壁厚0.2m，排水溝采用C30混凝土現(xiàn)澆。

2 施工工藝對比

2.1 開挖施工對比

2.1.1 傳統(tǒng)挖掘機(jī)開挖溝槽

排水溝開挖如采用常規(guī)挖掘機(jī)直接開挖，人工整修溝槽邊坡成型，超挖欠挖現(xiàn)象嚴(yán)重、邊坡土體松動有虛土。且如本項(xiàng)目水溝下無石灰土反濾層，則水溝混凝土使用將嚴(yán)重超量，對項(xiàng)目成本控制極度不利。且存在超挖欠挖現(xiàn)象嚴(yán)重、邊坡土體松動有虛土，需要人工進(jìn)行整修、夯實(shí)，具有功效低、效果不良、成本高等缺陷。

2.1.2 自主創(chuàng)新的挖掘機(jī)挖斗

在常規(guī)的挖掘機(jī)挖斗后面焊接一塊梯形鋼板，鋼板按照梯形水溝開挖尺寸設(shè)計(jì)，在挖掘過程中，梯形鋼板就可以將松動土體刮除且形成設(shè)計(jì)開挖溝型。

2.2 水溝澆筑施工對比

2.2.1 傳統(tǒng)的鋼模板支設(shè)澆筑水溝混凝土

排水溝采用鋼模板支設(shè)澆筑在鐵路、公路建筑中廣泛應(yīng)用，但此工藝分兩次澆筑：先溝底混凝土澆筑再溝壁混凝土澆筑。

本工藝施工存在以下幾點(diǎn)問題：

分兩次澆筑混凝土，在混凝土接茬位置連接質(zhì)量控制需要注意，因?yàn)閭?cè)壁為1∶1坡度，水溝側(cè)壁外側(cè)原土在冬季凍脹作用下，水溝側(cè)壁容易產(chǎn)生側(cè)滑，存在質(zhì)量隱患。

側(cè)壁混凝土模板固定需要在溝底混凝土澆筑前預(yù)埋φ6鋼筋掛鉤，側(cè)壁模板通過鋼筋掛鉤拉緊帶有鐵絲的橫向鋼管以達(dá)到固定模板作用。但在側(cè)壁混凝土振搗時(shí)鐵絲容易變形、松動或者斷裂，將造成不可逆轉(zhuǎn)的質(zhì)量事故。

本工藝施工工序較多、施工效率低、成本高，施工效益不理想。

2.2.2 水溝滑模機(jī)排水溝一次成型工藝

所謂梯形水溝滑模機(jī)技術(shù)工作原理是：混凝土被滑模機(jī)螺旋推進(jìn)器推入側(cè)壁模具，充分?jǐn)D滿、密實(shí)，混合料內(nèi)部通過擠壓力，形成密實(shí)混凝土并使用滑模機(jī)振搗功能充分振搗密實(shí)，后經(jīng)過液壓助推器的水平反力傳給滑模機(jī)架，通過行走軌道使得滑模機(jī)沿軌道前進(jìn)。

3 水溝滑模機(jī)排水溝一次成型施工技術(shù)方法

3.1 施工技術(shù)要點(diǎn)

水溝采用素混凝土梯形排水溝，底寬L=0.4m、溝深h=0.6m、壁厚0.2m，排水溝采用C30混凝土現(xiàn)澆，排水溝每10m為一現(xiàn)澆制作單元（見下圖）。

3.2 施工技術(shù)特點(diǎn)

一是通過對水溝開挖方式進(jìn)行了優(yōu)化。第一種是采用在常規(guī)的挖掘機(jī)挖斗后面焊接一塊梯形鋼板，鋼板按照梯形水溝開挖尺寸設(shè)計(jì)，在挖掘過程中，梯形鋼板就可以將松動土體刮除且形成設(shè)計(jì)開挖溝型。第二種采用水溝定型挖斗取代傳統(tǒng)矩形挖斗，在挖斗上增加橫梁及限位桿，確保開挖一次性成型，施工效率高。

二是通過引進(jìn)梯形水溝一次成型滑模機(jī)設(shè)備。項(xiàng)目快速、高效、質(zhì)量更加有保障地完成了施工生產(chǎn)任務(wù)。滑模機(jī)實(shí)現(xiàn)進(jìn)料-鋪料-整平-振搗-滑模機(jī)移位一次成型的效果，大大節(jié)省了人員投入，提高了混凝土水溝澆筑的質(zhì)量及效率。

3.3 滑模機(jī)一次成型施工工藝

3.3.1 平整場地、壓實(shí)

水溝混凝土應(yīng)在夯實(shí)的土體上，本項(xiàng)目應(yīng)用的開挖設(shè)備一次開挖成型，開挖后無虛土產(chǎn)生，故在開挖前先整平并使用壓路機(jī)碾壓密實(shí)，保證原地面壓實(shí)系數(shù)K≥0.9，拱形骨架基礎(chǔ)外側(cè)形成向路基外側(cè)的4%橫坡。

3.3.2 測量放樣

場地平整后，由技術(shù)人員按照拱形骨架基礎(chǔ)位置進(jìn)行放樣，直線段每隔20m，曲線段每隔10m，放出排水溝開挖兩側(cè)邊線并撒白灰標(biāo)識。

3.3.3 溝槽開挖

排水溝采用挖掘機(jī)開挖，采用帶有自主創(chuàng)新的挖斗與引進(jìn)新型挖斗的挖機(jī)兩種開挖方式開挖，達(dá)到一次成型且無需人工整修的效果。挖斗上帶有限位板，控制開挖深度誤差控制在3cm以內(nèi)。

3.3.4 滑模機(jī)就位

先根據(jù)放樣邊線固定滑模機(jī)軌道（采用10cm槽鋼作為滑模機(jī)行走軌道，槽鋼采用鋼筋鐵釬固定），滑模機(jī)在軌道上行走，以保證排水溝成型時(shí)線形及設(shè)計(jì)位置。修整滑模機(jī)外模，打磨并涂刷脫模劑后引入軌道，施工前檢查機(jī)械液壓系統(tǒng)、按鈕控制系統(tǒng)等狀態(tài)正常后等待混凝土澆筑。

3.3.5 混凝土拌合運(yùn)輸

拌合時(shí)嚴(yán)格控制混凝土的坍落度，混凝土坍落度宜控制在7～9cm范圍內(nèi)，如坍落度較大，混凝土不易成型或容易變形，外觀尺寸與線性達(dá)不到設(shè)計(jì)要求;坍落度太小，混合料內(nèi)摩阻力大，集料粘結(jié)性不好，不易振搗，混凝土表面蜂窩、麻面嚴(yán)重，收面比較難。

3.3.6 混凝土澆筑

一是混凝土使用吊車、平板料斗加入至料倉內(nèi)（注意料倉內(nèi)兩側(cè)給料量必須充足），啟動螺旋桿將混凝土攪入進(jìn)倉壁，啟動滑模機(jī)振搗功能振搗混凝土至密實(shí)（待排水溝內(nèi)充滿混凝土后一般停留振動5～10s）。

二是液壓系統(tǒng)工作，設(shè)備通過液壓系統(tǒng)使推進(jìn)器推動側(cè)壁混凝土向前推移。

三是滑模機(jī)操作手要求反應(yīng)迅速，能夠靈活操作滑模機(jī)?；C(jī)應(yīng)均勻、連續(xù)不中斷地進(jìn)料攤鋪，攤鋪速度盡量控制在0.5m/min左右。

四是混凝土滑模攤鋪完成后，人工緊隨進(jìn)行抹面處理。

3.3.7 混凝土收面

滑模機(jī)向前移動，后面人工配合收面，先期配置3人進(jìn)行收面。收面使用鐵抹子在混凝土表面反復(fù)壓抹，直到達(dá)到表面光潔要求，此收面主要與混凝土的初凝時(shí)間關(guān)系密切。收面要2遍，在振搗完成后收第1道面子，最重要的是在將要初凝前幾分鐘收第2道面，這樣混凝土面比較光滑且不易裂縫。

3.3.8 混凝土養(yǎng)護(hù)

排水溝澆筑完成后，使用土工布覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)14天。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

4.1.1 水溝開挖經(jīng)濟(jì)效益

（1）傳統(tǒng)常規(guī)挖機(jī)開挖

采用常規(guī)挖機(jī)開挖，后面需要6人進(jìn)行配合清理虛土、2人配合負(fù)責(zé)測量開挖深度、2人負(fù)責(zé)使用小夯機(jī)夯實(shí)邊坡，且開挖效率低下，平均每小時(shí)開挖20m。

（2）自主創(chuàng)新開挖設(shè)備

采用常規(guī)挖機(jī)設(shè)備，經(jīng)過改裝增加梯形鋼板，實(shí)現(xiàn)一次性開挖成型功效，需要兩個人配合負(fù)責(zé)測量開挖深度，防止超挖、欠挖現(xiàn)象。

（3）引進(jìn)新式開挖設(shè)備

采用一次性成型開挖溝槽，減少了修整水溝人工、測量標(biāo)高人工、邊坡夯實(shí)人工，工效指標(biāo)高，節(jié)約了施工成本。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，傳統(tǒng)常規(guī)挖機(jī)平均投入為33.33元/m，自主創(chuàng)新設(shè)備為12.17元/m，引進(jìn)新式開挖設(shè)備12為元/m。

4.1.2 水溝澆筑經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）傳統(tǒng)支模法施工工藝

支模法施工排水溝需要分兩次澆筑，并且人工修整水溝，每循環(huán)模板打磨、安裝及拆卸，人工振搗等工序，施工功效低、模板消耗量大（尤其面對本項(xiàng)目工期緊張），不適合本項(xiàng)目采用。

（2）滑模機(jī)一次成型施工工藝

通過引進(jìn)水溝澆筑一次成型設(shè)備，水溝澆筑效率高、人員投入少，只是一次性投入滑模機(jī)設(shè)備費(fèi)用，但節(jié)省了模板投入費(fèi)用，提高了經(jīng)濟(jì)效益（經(jīng)分析：支模法平均投入為150元/m;滑模機(jī)平均投入為130元/m）。

4.2 質(zhì)量效益

傳統(tǒng)支模法分兩次澆筑，先澆筑水溝底板并預(yù)埋鋼筋，再支模澆筑水溝側(cè)壁，混凝土有施工縫整體性較差，且振搗容易出現(xiàn)漏振、爛根、蜂窩麻面現(xiàn)象。

滑模機(jī)澆筑一次成型，水溝完整性較好、附著式平板振搗器持續(xù)不間斷振搗、混凝土澆筑連續(xù)不中斷，線性美觀且外觀質(zhì)量好。

4.3 社會效益

傳統(tǒng)支模法工藝加固不牢固容易發(fā)生脹?；蛘吣０迳细‖F(xiàn)象，曲線段支模施工線性不容易控制，澆筑過程中蜂窩麻面或爛根不易發(fā)現(xiàn)，拆模后人工修補(bǔ)之后外觀質(zhì)量差。

滑模機(jī)施工工藝的平整場地、開槽、安放軌道等一系列工序均是精確測量，線型及標(biāo)高都可以做到非常精準(zhǔn)，而且澆筑過程中也不存在脹模、跑模及漏振現(xiàn)象，設(shè)備行走之后人工還會進(jìn)行兩次收面，在外觀控制方面有了明顯的提高。

5 結(jié)束語

通過引入路基排水溝滑模機(jī)施工技術(shù)的應(yīng)用，在施工中自主創(chuàng)新性的開挖斗、引進(jìn)新式開挖斗代替了傳統(tǒng)挖掘機(jī)開挖溝槽、人工修整溝槽的方法，避免了超挖、欠挖現(xiàn)象的發(fā)生;同時(shí)采用機(jī)械化滑模技術(shù)取代了傳統(tǒng)支模法施工，實(shí)現(xiàn)布料、攤鋪、振搗、整平等多道工序一次性完成，保證了路基排水溝的施工質(zhì)量，節(jié)約了勞動力和周轉(zhuǎn)材料的投入。該方法具有施工速度快、操作簡單、施工安全等優(yōu)點(diǎn)，與同類技術(shù)相比，其經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)保效益顯著，推廣應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]傅重陽.路基排水溝機(jī)械化一次性成型施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2017（10）.