公路排水溝牽引擠壓式滑模施工設備及工藝研究

李清海

（香格里拉市交通運輸局，云南香格里拉674400）

0 引言

對于公路沿線的排水溝而言，盡管施工做法有了很大改進，包括依靠滑動模板等來加快施工效率，然而其根本仍為傳統(tǒng)模板，需在前一段施工完成且拆模之后才能對下一段進行施工。在路緣石施工過程中，連續(xù)滑模得到廣泛應用，有很高的機械化水平，我國現階段具備依靠商用機械使施工連續(xù)的能力?；诖?，為真正加快排水溝作業(yè)效率，建議在掌握現有機械設備基本原理的基礎上研發(fā)新型排水溝滑模施工設備，即牽引擠壓式滑模施工設備，并深入分析探討其施工工藝方法。

1 牽引擠壓式滑模施工設備

根據排水溝結構特點完成設備設計，使排水溝施工實現一體成型，并使排水溝的施工保持連續(xù)。此次開發(fā)的牽引擠壓式滑模施工設備主要采用以下原理：采用料斗對排水溝施工用混凝土進行收集與臨時存儲；采用設置在料斗下部的振搗棒對收集的混凝土進行振搗，使其達到密實；在牽引裝置支持下實現勻速走行，采用擠壓的方式將已經振搗至密實的混凝土輸入滑動模板中。

為實現預期功能要求，該施工設備主要分為以下三個系統(tǒng)：混凝土生產系統(tǒng)、滑模系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)。其中，混凝土生產系統(tǒng)由料斗、擋料板與振搗棒三部分組成，其功能是對混凝土進行收集與臨時儲存，并對存儲在料斗內的混凝土進行振搗，使其達到密實，再將振搗至密實狀態(tài)的混凝土擠壓到滑模系統(tǒng)中。滑模系統(tǒng)由截面調節(jié)裝置與成型模板兩部分構成，其中截面調節(jié)裝置和模板之間直接相連，能對排水溝底板寬度、側板高度與傾角進行自動調節(jié)。支撐系統(tǒng)由模板承重骨架與主承重骨架兩部分構成，其中模板承重骨架采用螺栓和主承重骨架之間實現錨固，并能通過對錨固孔位適當調節(jié)使底板厚度實現可調，主承重骨架承受施工設備所有荷載。該施工設備的技術參數為：一是振搗棒頻率，40Hz；二是振搗棒振幅：2mm；三是料斗瞬時入料量：0.3m3；四是牽引方式：卷揚機；五是牽引速率：0.5～1.5m/min[1]。

2 牽引擠壓式滑模施工工藝

2.1 施工質量影響因素

相較于過去先預支再裝配的施工工藝，滑模施工不僅有很強的通用性與可操作性，而且施工速度很快，能在不同等級的公路工程中廣泛應用。然而，為保證滑模設備實際應用效果，應先明確可能給施工質量造成影響的各類因素，如混凝土配合比、振動棒振搗及滑模速度等。

經試驗檢測，滑模速度和成型質量之間的關系為：當滑模速度為0.3m/min 時，成型后排水溝表面光潔度一般，溝底平整度偏差為33mm，溝底中心位置偏差為77mm，凈空尺寸偏差為29mm，攤鋪厚度偏差為-13mm；當滑模速度為0.6m/min 時，成型后排水溝表面光潔度良好，溝底平整度偏差為17mm，溝底中心位置偏差為51mm，凈空尺寸偏差為15mm，攤鋪厚度偏差為-7mm；當滑模速度為0.9m/min 時，成型后排水溝表面光潔度良好，溝底平整度偏差為8mm，溝底中心位置偏差為42mm，凈空尺寸偏差為9mm，攤鋪厚度偏差為-2mm；當滑模速度為1.2m/min 時，成型后排水溝表面光潔度良好，溝底平整度偏差為14mm，溝底中心位置偏差為58mm，凈空尺寸偏差為17mm，攤鋪厚度偏差為-8mm；當滑模速度1.5m/min時，成型后排水溝表面光潔度較差，溝底平整度偏差為24mm，溝底中心位置偏差為85mm，凈空尺寸偏差為32mm，攤鋪厚度偏差為-16mm。根據上述檢測結果，建議采用0.9m/min 的滑模速度[2]。

混凝土坍落度和成型質量之間的關系為：當混凝土坍落度為8mm 時，成型后排水溝表面光潔度一般，溝底平整度偏差為31mm，溝底中心位置偏差為56mm，凈空尺寸值偏差為23mm，攤鋪厚度偏差值為-12mm；當混凝土坍落度為15mm 時，成型后排水溝表面光潔度較好，溝底平整度偏差為15mm，溝底中心位置偏差為40mm，凈空尺寸偏差為12mm，攤鋪厚度偏差為-8mm；當混凝土坍落度為26mm 時，成型后排水溝表面光潔度較好，溝底平整度偏差為12mm，溝底中心位置偏差為45mm，凈空尺寸偏差為8mm，攤鋪厚度偏差為-4mm；當混凝土坍落度為41mm 時，成型后排水溝表面光潔度較好，溝底平整度偏差為8mm，溝底中心位置偏差為38mm，凈空尺寸偏差為15mm，攤鋪厚度偏差為-6mm；當混凝土坍落度為52mm 時，成型后排水溝表面光潔度較差，溝底平整度偏差為26mm，溝底中心位置偏差為60mm，凈空尺寸偏差為26mm，攤鋪厚度偏差為-9mm。根據上述檢測結果，建議將混凝土坍落度控制在8～15mm 范圍內[4]。

混凝土配合比方案：

其一，水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑=333∶965∶897∶160∶4.42，水灰比為0.48，坍落度為8mm，28d 抗壓強度為35.9MPa。

其二，水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑=363∶965∶897∶160∶4.16，水灰比為0.45，坍落度為15mm，28d 抗壓強度為35.2MPa。

其三，水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑=327∶965∶897∶160∶2.19，水灰比為0.49，坍落度為26mm，28d 抗壓強度為33.4MPa。

其四，水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑=326∶993∶952∶176∶1.95，水灰比為0.54，坍落度為41mm，28d 抗壓強度為32.3MPa。

其五，水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑=320∶993∶952∶176∶1.76，水灰比為0.55，坍落度為52mm，28d 抗壓強度為31.2MPa[5]。

2.2 施工工藝

2.2.1 測量放線

第一，有組織犯罪的成員應當達到3人或3人以上。有組織犯罪作為一種組織性犯罪，其成員自然不可能是一個，而兩個人也很難被稱為組織。實際上，有組織犯罪的成員至少有四、五人，一般都能達到十幾人、幾十人，只有3個人的是極個別情況。而像組織遍布世界各地的意大利“黑手黨”這種黑社會組織，其黨徒有幾十萬之多。

采用滑模法進行排水溝施工時，測量放線目的在于將圖紙標注的排水溝位置放到路面兩側，確保排水溝施工可以按照設計要求完成。在測量放線開始前，應先全面查驗基層，基層必須保持堅固和密實，且平整無雜物。經檢驗確認基層符合要求后，方可按照圖紙要求開始測量放線。在測放過程中，先借助全站儀放出中心線與標高，然后放出設備基準線。為了使直線段的基準線保持順直，曲線段的基準線保持圓滑，需按照適當的間隔距離布置控制點，同時及時做好相應的引樁，對于控制點間隔距離，直線段為10m，曲線段一般為5m。將引樁放出后，據此用白灰將開挖線準確標出。

2.2.2 排水溝開挖

排水溝溝槽采用挖掘機按照邊線一次性完成，將水溝開挖結束后，盡快將多余土方運走，人工清理并整平溝槽的底部與側面。溝槽開挖結束后，應檢驗溝槽的尺寸，并根據檢驗結果進行必要的修整，確保滿足施工要求。應注意的是，溝底縱坡不能比設計確定的最小坡度小，同時禁止出現反坡。上述施工方法不僅施工效率高，而且開挖出的溝槽的斷面標準、整體線型美觀[6]。

2.2.3 滑模設備安裝

排水溝現澆作業(yè)開始前，應認真檢查所有滑模設備，并做必要的調試，需要注意的內容包括：設備電源是否接好、模具準備情況和具體的走行方向等。將設備調試好后，方可按照開挖基準線與控制樁借助吊車將設備吊裝到位。在設備安裝與就位的過程中應注意以下兩點：第一點，模具定位方向盡量和溝槽中心線重合，兩者偏差要限制在10mm 之內；第二點，若溝槽所處橫向位置與豎直方向的高度都不能有明顯變化。

2.2.4 混凝土拌制與運輸

混凝土在拌和站生產，其生產時，應按照以上要求的坍落度進行，攪拌機械為強制性攪拌機，混凝土生產過程中需安排專人負責配料及添水。拌制完成的混凝土用攪拌車實施運輸，為達到施工要求，需結合運輸時間及運輸車噸位在現場配備數量充足的運輸設備，以確保之后的滑模施工保持連續(xù)?；炷吝\距不可過長，通常不超過8km。在混凝土運輸過程中應密切注意天氣及氣溫變化，為混凝土提供良好保護，使運輸到場的混凝土達到施工要求。

2.2.5 混凝土澆筑與攤鋪

將混凝土運輸到現場后，應先對各項技術性能進行嚴格檢查，包括坍落度與和易性等，經檢查無誤后，方可在澆筑與攤鋪施工中使用。因滑模設備自身帶有輸料及振搗裝置，所以混凝土進入設備的料倉后可自動運送并振搗。伴隨設備不斷前進，排水溝連續(xù)成型。在滑模施工完成后，應盡快對殘留的混凝土進行清理，并對滑模設備進行沖洗，以免凝結影響下次正常使用。攤鋪施工中應注意下列要點：其一，如果滑模設備的實際行走速度過快或過慢，則排水溝成型后容易產生斷裂、擠壓或鼓包，所以施工中必須對滑模速度予以嚴格控制；其二，對混凝土的振動時間和振搗器具體安裝部位進行嚴格控制，使振動后的混凝土達到密實；其三，作業(yè)中滑模設備必須勻速行進，否則會因為混凝土未能達到密實導致成型后結構出現明顯的裂紋及麻面[7]。

2.2.6 表面處理與人工收光抹面

將混凝土澆筑完成后，盡管對施工中不同環(huán)節(jié)均加以嚴格控制，但成型后難免因為和易性等因素的影響產生缺陷，最常見的缺陷包括光滑度不足、水泥漿不均勻與塌陷，對此，應安排專人對滑模設備進行全程跟蹤，做好平整度檢測，并根據檢測結果及時修整，從而達到理想施工效果。此次開發(fā)的滑模設備還配有收面裝置，可在施工的同時完成自動收面，減少采用人工進行收面時的工作量。然而，為保證成型后排水溝整體平整度，需在局部完成自動收面后采用人工進行輔助收面。人工收面要在合適的時機進行，既不可過早也不可過晚，一般情況下，建議在成型完成后30～60min 進行。當氣溫較高時，應適當增加收面的人數，確保收面和滑模施工進度良好匹配。在收面的同時還需做好必要的修飾，一般分三次進行：第一次表面抹平；第二次表面精平；第三次表面壓光[8]。

2.2.7 沉降縫設置

為避免施工完成的排水溝在早期產生斷板等問題，或在使用時因混凝土發(fā)生不均勻收縮與沉降現象而開裂，需在施工中設置沉降縫，其具體施工步驟為：在排水溝混凝土強度不低于2.5MPa 時實施彈線切割，在切割過程中應使沉降縫達到上下貫通，防止啃邊；切割結束后，為避免滲水，還要對沉降縫實施灌縫，在灌縫開始前應先將縫中存在的雜物清理干凈，以免存在雜物影響灌縫材料和縫內壁之間的黏結；灌縫結束后用水泥砂漿進行嵌縫，以保證整體美觀性。

3 結語

綜上所述，排水溝作為公路排水系統(tǒng)重要組成部分，其施工質量直接決定整個排水系統(tǒng)的功能，為保證排水溝施工質量，有必要結合排水溝結構特點及機械專業(yè)發(fā)展，研發(fā)新型施工設備。實踐表明，此次研發(fā)的牽引擠壓式滑模施工設備及其施工工藝合理可行，能在保證排水溝質量的基礎上，提高施工效率，可為很多公路排水溝施工項目提供參考借鑒。