滑模攤鋪技術(shù)在連鎮(zhèn)高速鐵路建設(shè)的應(yīng)用

蔡 峰，陸 晨，潘登超

(江蘇四明工程機(jī)械有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225800)

0 引 言

連鎮(zhèn)高速鐵路(連云港—淮安—揚(yáng)州—鎮(zhèn)江)是國家重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，是江蘇省中部貫通南北的重要通道。作為國家快速鐵路網(wǎng)的組成部分和長三角城市群區(qū)域快速鐵路的骨干線路，連鎮(zhèn)高速是江蘇省連接蘇北、蘇中、蘇南地區(qū)的南北縱向主通道，并具有京滬高鐵輔助通道的重要功能,在國家鐵路網(wǎng)和江蘇省綜合運(yùn)輸體系中具有重要地位。鐵路全長約305.2 km，預(yù)計(jì)2020年8月全線建成通車。中鐵十九局集團(tuán)項(xiàng)目部在進(jìn)行路基的混凝土路肩施工準(zhǔn)備時(shí)，對(duì)傳統(tǒng)人工施工工藝與機(jī)械施工2種方案進(jìn)行了分析考量。

中鐵十九局項(xiàng)目部兩相比較，決定嘗試高效的滑模攤鋪施工工藝，選擇江蘇四明工程機(jī)械有限公司生產(chǎn)的滑模攤鋪機(jī)進(jìn)行混凝土路肩施工。

1 工作面勘察

首先進(jìn)行現(xiàn)場工作面勘察,如圖1所示，繪制現(xiàn)場施工工作面示意圖(圖2)，高鐵路基外側(cè)的電纜槽已經(jīng)施工結(jié)束，施工構(gòu)筑物混凝土路肩位于電纜槽外側(cè)，貼著電纜槽外側(cè)板，比外側(cè)板高60 mm，與外側(cè)板重合25 mm，留出后期安裝電纜槽蓋板的位置?；炷谅芳鐑?nèi)部上下各有一個(gè)直徑80 mm的泄水孔，上部泄水孔間隔1 m布置一個(gè)，下部泄水孔間隔2 m布置一個(gè)。

圖1 現(xiàn)場工作面

圖2 施工工作面

在電纜槽的內(nèi)側(cè)，接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)已經(jīng)施工完畢，間隔50 m長度有一個(gè)，滑模攤鋪機(jī)行走位置必須在接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)的路基內(nèi)側(cè)。滑模攤鋪機(jī)距離工作面有2 m遠(yuǎn)，模具與滑模攤鋪機(jī)機(jī)身固定連接的懸臂跨度超過2 m。高鐵路基與混凝土路肩工作面的垂直落差為520 mm，接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)高度為700 mm，連續(xù)施工作業(yè)，滑模攤鋪機(jī)必須跨越接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)，整套模具高度超過1.5 m。

現(xiàn)場工作面勘察顯示，現(xiàn)場施工的難點(diǎn)主要有兩個(gè)：一是由于接觸網(wǎng)基礎(chǔ)的阻擋，滑模機(jī)行走在接觸網(wǎng)基礎(chǔ)右側(cè)，滑模機(jī)與模具的距離有2 m，施工時(shí)模具側(cè)受到混凝土料的阻力很容易改變滑模機(jī)的受力平衡，對(duì)施工的線性美觀和平整度是很大的考驗(yàn)；二是混凝土路肩在路基下方，加上接觸網(wǎng)基礎(chǔ)的高度，工作面的下部距離滑模機(jī)高度有1.5 m，這加大了滑模機(jī)對(duì)模具穩(wěn)定性控制的難度。

2 滑模機(jī)準(zhǔn)備

2.1 滑模機(jī)選型

根據(jù)施工現(xiàn)場工作面的勘察狀況，并結(jié)合以往公路施工經(jīng)驗(yàn)可知，普通的三履帶路緣石滑模機(jī)難以適應(yīng)這類工況，因此選擇江蘇四明工程機(jī)械有限公司的SMC-6500型水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)(圖3)進(jìn)行本次施工作業(yè)。

圖3 SMC-6500型水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)俯視

該設(shè)備是自主研發(fā)的多用途水泥混凝土施工設(shè)備，配置大功率六缸柴油機(jī)，全電子控制，全液壓驅(qū)動(dòng)，四履帶行走，配有自動(dòng)轉(zhuǎn)向和自動(dòng)找平控制系統(tǒng)，能完成水泥混凝土構(gòu)筑物的振搗、攤鋪、成型和抹平等一整套工藝流程。其性能參數(shù)如表1所示。

表1 SMC-6500型水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)性能參數(shù)

2.2 模具制作

根據(jù)項(xiàng)目部提供的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行模具的制作，模具出模線橫截面尺寸如圖4所示。模具右側(cè)貼靠電纜槽，不能封閉，難免會(huì)有漏料，施工時(shí)工作人員應(yīng)及時(shí)人工處理。上下2處泄水孔采用預(yù)埋PVC管的結(jié)構(gòu)，上口預(yù)埋管長度為130 mm，下口為530 mm。把管子按設(shè)計(jì)要求間隔整齊排列預(yù)埋在工作面上，待滑模機(jī)施工后人工清理掏通。現(xiàn)場模具與滑模機(jī)機(jī)身之間跨度較大，考慮到剛度要求，主機(jī)架左側(cè)連接3根150 mm×150 mm方鋼管，模具連接在方鋼管上，模具與主機(jī)間的距離可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行改動(dòng)。一般施工的工作面不是絕對(duì)平整，如果側(cè)板離地間隙調(diào)得太小，側(cè)板在施工時(shí)就可能與工作面路基發(fā)生干涉從而破壞模具的受力平衡，導(dǎo)致攤鋪平整度和線型發(fā)生改變，影響施工質(zhì)量；如果側(cè)板離地間隙調(diào)得太大，模具里面經(jīng)過振動(dòng)棒振搗過的混凝土稀漿就會(huì)從底部擠壓出來，這種漏料會(huì)直接影響施工構(gòu)筑物的強(qiáng)度。所以，在模具的左側(cè)安裝升降側(cè)板，由液壓油缸驅(qū)動(dòng)，根據(jù)施工現(xiàn)場情況人工調(diào)節(jié)側(cè)板離地間隙。

圖4 模具橫截面尺寸

模具內(nèi)部安裝2根液壓驅(qū)動(dòng)振動(dòng)棒，振動(dòng)棒頻率最大可達(dá)167 Hz，振動(dòng)頻率可根據(jù)現(xiàn)場施工狀態(tài)無極調(diào)節(jié)。振動(dòng)棒距離模具側(cè)板約15 cm，2根振動(dòng)棒相距25 cm左右，振動(dòng)棒棒頭頂端在模具出摸線下方，距離出模線3～5 cm。

近日，《小主人報(bào)》攜手貝恩口腔醫(yī)院，開啟了名為“小牙醫(yī)體驗(yàn)”的活動(dòng)。在工作人員的帶領(lǐng)下，小記者們參觀了整個(gè)醫(yī)院，不僅看到了各種各樣的先進(jìn)儀器，還了解了牙齒健康檢查和治療的流程。學(xué)習(xí)完了相關(guān)的理論知識(shí)后，小記者們穿上白大褂，化身為小小牙醫(yī)。他們拿起口腔鏡，走進(jìn)診室，幫助小伙伴們檢查口腔健康情況。通過此次參觀，小記者們表示一定會(huì)好好愛護(hù)自己的牙齒。

2.3 輸料皮帶機(jī)

挖掘機(jī)在滑模機(jī)的前方把混凝土料從自卸料車中運(yùn)送至輸料皮帶機(jī)收料斗中[8-10]，皮帶機(jī)輸送混凝土料至模具上方的料斗中。輸料皮帶機(jī)上有3個(gè)液壓油缸，可分別調(diào)節(jié)皮帶機(jī)的長度、高度和擺動(dòng)角度，方便皮帶機(jī)落料口根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際工作情況對(duì)準(zhǔn)模具上方的料斗，避免混凝土料拋灑到模具的外側(cè)。根據(jù)現(xiàn)場的勘察情況，本次施工制作的輸料皮帶機(jī)總長度為6.6 m，皮帶寬60 cm。

3 施工前期的準(zhǔn)備工作

3.1 滑模機(jī)履帶行走路基的整理

3.1.1 路基平整度

前期整平滑模機(jī)履帶行走的路基很重要，能大大降低對(duì)滑模施工的不利影響。滑模機(jī)在施工過程中，傳感器接觸基準(zhǔn)線，自動(dòng)調(diào)節(jié)車身高度，從而調(diào)節(jié)模具的攤鋪高程，所以滑模機(jī)履帶行走路基的平整度越好，傳感器的調(diào)整頻率越小，調(diào)整范圍越小，攤鋪構(gòu)筑物的高程才會(huì)越穩(wěn)定，構(gòu)筑物的平整度才會(huì)好[11-12]。

3.1.2 路基密實(shí)度

施工現(xiàn)場高速鐵路路基層是水穩(wěn)層，為了保證履帶行走部位的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，在施工前使用壓路機(jī)把履帶行走部位再次壓實(shí)，防止履帶行走在松軟路面由于打滑或者側(cè)移影響滑模機(jī)攤鋪施工效果[13]。

3.2 工作面的整理

本次施工混凝土路肩，模具右側(cè)立在電纜槽的邊板上，模具左側(cè)板下部就是工作面的基層，從電纜槽的邊板面到工作面基層的高度理論計(jì)算值是66 cm，這個(gè)尺寸偏差控制在3 cm。如果尺寸過大，模具兩側(cè)會(huì)由于間隙過大而漏料；如果尺寸過小，模具側(cè)板會(huì)碰撞路基，頂起模具，導(dǎo)致滑模機(jī)無法施工。對(duì)混凝土路肩的工作面進(jìn)行徹底清理，無泥土雜物后再灑水濕潤，以利于基底結(jié)合，施工中做到清掃一段，濕潤一段，施工一段，始終保證作業(yè)面干凈濕潤。

3.3 基準(zhǔn)線的設(shè)定

滑模機(jī)施工時(shí)，行進(jìn)方向以基準(zhǔn)線為標(biāo)準(zhǔn)，圖5所示方向傳感器擺桿豎直貼在基準(zhǔn)線上，傳感器根據(jù)擺桿的角度變化控制轉(zhuǎn)向油缸，調(diào)整攤鋪方向；攤鋪高程以基準(zhǔn)線為標(biāo)準(zhǔn)，圖6所示找平傳感器擺桿橫向架在基準(zhǔn)線上，傳感器根據(jù)擺桿的角度變化控制立柱升降油，調(diào)整滑模機(jī)車身高度，進(jìn)而調(diào)整模具的攤鋪高程。基準(zhǔn)線可以是打線樁掛鋼絲繩，也可以用現(xiàn)有的標(biāo)線。經(jīng)過綜合考慮，本次混凝土路肩施工選擇已鋪設(shè)好的電纜槽中間立板作為參考基準(zhǔn)線，上面架設(shè)鋁合金方梁，可通過在兩者之間增加墊片的方式調(diào)節(jié)高程。傳感器擺桿架到基準(zhǔn)線上后，確保擺桿只與基準(zhǔn)線接觸，在滑模機(jī)行進(jìn)過程中杜絕其他因素干擾擺桿的狀態(tài)[14-16]。

圖5 方向傳感器

圖6 找平傳感器

3.4 滑模機(jī)就位

把模具擺放至開始位置，模具與滑模機(jī)前進(jìn)方向平行，滑模機(jī)機(jī)身與基準(zhǔn)線平行，調(diào)整安裝轉(zhuǎn)向和找平傳感器達(dá)到合適施工狀態(tài)，調(diào)整螺旋送料器的下料口位置，使其對(duì)準(zhǔn)料斗集料口。

3.5 工作人員準(zhǔn)備

滑模機(jī)操作人員、挖掘機(jī)以及抹面修整工作人員到位，所有準(zhǔn)備工作完成，現(xiàn)場負(fù)責(zé)人通知拌合站出料。

3.6 混凝土的生產(chǎn)與運(yùn)輸

混凝土配合比是滑模攤鋪施工作業(yè)很重要的因素，直接影響到混凝土的順利施工以及工程的質(zhì)量和成本[17]?；Ｊ┕せ炷敛捎脧?qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行拌合，攪拌及供電設(shè)備均應(yīng)滿足施工要求。各種材料必須通過嚴(yán)格的試驗(yàn)檢驗(yàn)，按照配合比進(jìn)行投料，在拌合前測試碎石、砂的含水量，根據(jù)測試結(jié)果和天氣情況在監(jiān)理工程師許可的情況下適當(dāng)調(diào)整用水量，拌合好的混合料應(yīng)均勻一致，無生料、干料、離析、成團(tuán)現(xiàn)象，保證混凝土料在和易性符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的同時(shí)，也能適應(yīng)滑模機(jī)的施工要求[18-19]。每個(gè)攪拌設(shè)備都必須用法定計(jì)量單位對(duì)各種原材料進(jìn)行計(jì)量標(biāo)定，攪拌過程中，嚴(yán)格控制混合料的拌制時(shí)間、混合料溫度、拌合物的溫度、坍落度損失率和凝結(jié)時(shí)間等。在施工時(shí),應(yīng)根據(jù)拌合站的生產(chǎn)能力以及施工車輛的速度、運(yùn)量和運(yùn)距估算運(yùn)輸車輛的數(shù)目。

4 施工作業(yè)

4.1 滑模攤鋪機(jī)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)

混凝土料運(yùn)送到現(xiàn)場后，挖掘機(jī)在滑模機(jī)的前方把混凝土料從自卸料車中運(yùn)送至輸料皮帶機(jī)收料斗中?；C(jī)操作人員打開滑模機(jī)皮帶送料開關(guān)，將混凝土料傳送至模具上方的料斗中，待料位到達(dá)合適高度，打開振動(dòng)棒開關(guān)以及攤鋪機(jī)的自動(dòng)轉(zhuǎn)向和自動(dòng)找平開關(guān)，手柄前推，以攤鋪狀態(tài)往前行進(jìn)，模具中的料在振動(dòng)棒作用下完成提漿，攤鋪出的構(gòu)筑物逐漸成型。根據(jù)料斗中料位的高低控制皮帶送料速度，挖掘機(jī)手根據(jù)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度控制挖機(jī)供料速度，保證模具中的料位能穩(wěn)定地匹配滑模機(jī)的行進(jìn)速度[20]。

滑模機(jī)操作人員根據(jù)攤鋪出的構(gòu)筑物的狀態(tài)合理地調(diào)整滑模機(jī)的作業(yè)速度和振動(dòng)棒的頻率?；備仚C(jī)的作業(yè)速度控制在1～3 m·min-1范圍內(nèi)，一般為2 m·min-1，嚴(yán)格防止水泥混凝土過振或漏振，振動(dòng)頻率應(yīng)控制在8 000～11 000 r·min-1范圍內(nèi)，最低振動(dòng)頻率不得低于6 000 r·min-1。

滑模機(jī)工作人員要保證傳感器正常工作，注意控制模具升降側(cè)板的離地間隙，注意觀測混凝土料的坍落度，當(dāng)混凝土料的坍落度過大或者過小，影響攤鋪效果時(shí)，與攪拌站聯(lián)系，及時(shí)對(duì)混凝土料的生產(chǎn)作出適當(dāng)調(diào)整。

4.2 人工修面、修邊

滑模施工成型后，施工人員及時(shí)用抹子抹面，以消除表面氣孔和石子移動(dòng)帶來的缺陷，保證表面平整；在混凝土初凝前檢查線型是否圓順平直，需修整處用3 m直尺輕拍混凝土表面調(diào)整成型，再進(jìn)行二次抹面，需要修補(bǔ)的位置用原漿修補(bǔ)。

4.3 后期處理

4.3.1 養(yǎng)生

混凝土路肩施工完畢后及時(shí)用塑性薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)，塑性薄膜兩側(cè)用碎渣壓住，防止水分散失及被風(fēng)吹起，再覆蓋麻袋片，灑水養(yǎng)生。

4.3.2 切縫處理

由于水泥混凝土具有伸縮特性，澆筑后的混凝土路肩必須切割伸縮縫，切縫時(shí)機(jī)非常重要，太早切割縫不齊整，太晚表面會(huì)出現(xiàn)裂縫，而且刀片磨損量大。根據(jù)本次施工時(shí)的溫度和濕度，定在澆筑后10 h左右進(jìn)行切縫處理，切割后馬上用透明膠帶將切口處的塑料薄膜粘好，繼續(xù)養(yǎng)生。

5 結(jié) 語

滑模攤鋪技術(shù)在公路領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛，滑模施工工藝也日趨成熟，SMC-6500型水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)在連鎮(zhèn)高鐵路基工程施工中展示了滑模施工優(yōu)越的性能和可靠性。成型的混凝土路肩不僅線型好，平整美觀，還具有較高的抗沖擊強(qiáng)度和穩(wěn)定性，其整體強(qiáng)度及施工效率是傳統(tǒng)工藝無法比擬的。本次滑模技術(shù)的應(yīng)用可以充分證明高鐵路基線下混凝土路肩的機(jī)械化滑模施工是可以實(shí)現(xiàn)的?？紤]高鐵路基工程建設(shè)的具體標(biāo)準(zhǔn)、要求與復(fù)雜的路基條件，以及施工工藝的需要，選擇性能與質(zhì)量符合要求的材料與滑模設(shè)備，規(guī)范施工人員的操作，控制好混凝土配合比，按照具體流程做好基層與高程檢測、基準(zhǔn)線測量與基準(zhǔn)線的設(shè)定、滑模施工與表面處理以及切縫處理等工作，確保整體施工質(zhì)量能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。