混凝土預(yù)制塊工藝在公路工程中的應(yīng)用

李少波，李盼

（浙江交工金筑交通建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310051）

0 引言

近年來，公路工程建設(shè)日趨標準化和規(guī)范化，對建設(shè)項目的現(xiàn)場標準化和外觀質(zhì)量要求也逐漸提高?；炷令A(yù)制塊工藝依托其機械化水平高、產(chǎn)品標準統(tǒng)一等優(yōu)勢，在實際施工中應(yīng)用廣泛，并取得較好的施工效果。同時，預(yù)制塊構(gòu)件裝配式施工有施工工藝緊湊、濕作業(yè)面少、施工質(zhì)量可靠等優(yōu)勢，施工現(xiàn)場可有效減少固體垃圾、粉塵、污水及噪聲等污染，有利于文明施工和環(huán)境保護。但如何在提高混凝土預(yù)制構(gòu)件制作效率的同時確保構(gòu)件的施工質(zhì)量成為亟需解決的問題[1-4]。

為保證混凝土預(yù)制塊的施工質(zhì)量，應(yīng)從預(yù)制構(gòu)件的制作和現(xiàn)場鋪設(shè)等步驟綜合考慮。本文結(jié)合351國道龍游橫山至開化華埠段公路邊坡防護工程，從預(yù)制件制作和預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場施工等環(huán)節(jié)，詳細介紹混凝土預(yù)制塊在公路路基邊坡工程中的施工工藝。本工程混凝土預(yù)制塊施工具有集中預(yù)制、工廠化生產(chǎn)、機械化水平高、產(chǎn)品標準統(tǒng)一、質(zhì)量高等特點，其內(nèi)容可為同類工程提供參考。

1 工點設(shè)計和預(yù)制工藝特點

預(yù)制混凝土構(gòu)件為空心六角形狀（如圖1 所示），材料采用C20混凝土澆筑（傳統(tǒng)施工中邊坡防護多采用M7.5 漿砌片石形式或混凝土現(xiàn)場澆筑），具有高強度、高密實、整體性好等特點，混凝土塊之間采用M7.5 砂漿砌筑，使用壽命更長，也便于后期維護更換。

圖1 預(yù)制件結(jié)構(gòu)示意圖（單位：cm）

施工前根據(jù)預(yù)制混凝土塊自身結(jié)構(gòu)形式尺寸采用定制塑料模具。塑模多為高分子聚合材料一次加工成型，具有整體性好、強度高和韌性好等特點。同時，因為制造材料的特殊性，所以該模具表面光滑，與混凝土的黏結(jié)能力較差，通過振搗可以將混凝土中的氣體排出，防止出現(xiàn)蜂窩等情況，有利于提升預(yù)制混凝土塊成品的表觀質(zhì)量。

施工中采用預(yù)制場集中生產(chǎn)，機械化流水作業(yè)，集中養(yǎng)護，秩序運輸，與漿砌片石等工藝相比施工速率更高，且施工質(zhì)量更可控。

集中化預(yù)制可以降低制造成本，控制環(huán)境污染。集中預(yù)制生產(chǎn)較分散施工，提高了材料的利用率、施工效率和節(jié)約施工成本，同時減少施工對周邊環(huán)境的影響。

2 混凝土預(yù)制塊的制作

本項目混凝土預(yù)制塊施工的主要流程如下：場地安排→機具準備→塑模清理和處理→混凝土制備→綜合成型機裝模震動→表面處理→預(yù)制構(gòu)件養(yǎng)護→模具反扣脫?！善反娣?。具體施工流程見圖2。

圖2 預(yù)制塊構(gòu)件制作流程圖

2.1 場地安排和機具準備

結(jié)合項目全線工點分布和實際進度安排，對預(yù)制場進行總體規(guī)劃。在項目沿線建設(shè)面積約1 500m2的集中預(yù)制場，根據(jù)使用需求合理劃分場內(nèi)空間。根據(jù)使用功能劃分為六個區(qū)域，分別為生活辦公區(qū)、模具清洗存放區(qū)、材料存儲區(qū)、混凝土拌和及澆筑區(qū)、養(yǎng)生區(qū)、成品存放區(qū)。同時，根據(jù)施工需求廠內(nèi)配備道路系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和信號系統(tǒng)等滿足預(yù)制塊生產(chǎn)要求。

2.2 清洗模具、涂脫模劑

為保證預(yù)制塊表觀質(zhì)量和更好的模具利用率，模具在使用后應(yīng)及時清洗側(cè)壁上殘留的水泥，清洗時應(yīng)做到分池清洗，確保殘留水泥清洗干凈。同時，在模具清洗時需注意保護內(nèi)表面，防止刮花而不利于模具的二次使用。模具清洗完畢后應(yīng)按規(guī)定存放，存放時應(yīng)按照不同的型號、規(guī)格，分類存放，不得與腐蝕性物質(zhì)接觸。模具使用前應(yīng)進行外觀檢查，如有破損或明顯變形時應(yīng)廢棄。為保證脫模質(zhì)量，在澆筑混凝土前需在模具的內(nèi)壁涂抹脫模劑，脫模劑應(yīng)保證均勻涂抹。

2.3 混凝土制備

混凝土采用機械拌和，拌和機械選擇自動控制且具有記錄功能的拌和機。預(yù)制塊混凝土原材料根據(jù)實際情況，水泥采用P·O42.5水泥，細度為2.0~3.0；粗骨料選擇含泥量小于1.0%，粒徑為5~20mm的小石和粒徑為20~40mm 的中石，細骨料選擇優(yōu)質(zhì)的中細河砂，含泥量小于3.0%，細度模數(shù)為2.4。

2.4 預(yù)制塊綜合成型

預(yù)制塊混凝土的澆筑和振搗采用預(yù)制塊自動行走布料機?；炷翝仓诂F(xiàn)澆區(qū)內(nèi)進行，澆筑前需檢查坍落度。澆筑采用自動行走布料機進行接料、布料，人工配合找平。較傳統(tǒng)的人工運料、布料和用鐵鍬入模相比，采用布料機布料均勻且易控制，可以有效提高工作效率，減少勞動力配置，使現(xiàn)場管理更加規(guī)范、有序。

（1）混凝土澆筑

預(yù)制塊混凝土澆筑時將集中拌制好的混凝土倒至一體機裝料倉，保證裝料倉內(nèi)混凝土處于正常水平。采用數(shù)控開關(guān)將設(shè)定好量的混凝土裝填至模具內(nèi)，混凝土應(yīng)一次填筑到位，禁止采用多次填料的情況，從而防止部分混凝土因振搗不充分，構(gòu)件后期有蜂窩麻面現(xiàn)象。

（2）混凝土振搗

為保證混凝土預(yù)制構(gòu)件振搗質(zhì)量，在一體機的振動平臺上采用電氣控制箱，根據(jù)構(gòu)件類型的不同，通過實驗測得最佳振搗間隔時間。通過時間繼電器控制振動電機，實現(xiàn)自動調(diào)整振搗時間，確保構(gòu)件振搗質(zhì)量。試件振搗過程中需確保內(nèi)部氣泡消盡，表面停止下沉，并呈現(xiàn)平坦、泛漿狀為止。

2.5 混凝土預(yù)制塊養(yǎng)生

混凝土預(yù)制塊采用自動噴淋設(shè)施進行養(yǎng)護，以保持混凝土預(yù)制塊處于合適的濕度和溫度環(huán)境，養(yǎng)護期為14d。其中，智能噴淋系統(tǒng)由濕度和溫度感應(yīng)器、控制系統(tǒng)、供水系統(tǒng)四部分組成，采用控制器進行控制，從而實現(xiàn)養(yǎng)護環(huán)境的濕度、溫度、時間等的自動控制。

自動噴淋系統(tǒng)包含進水管道、增壓設(shè)備、出水管道、噴淋頭和控制系統(tǒng)組成。根據(jù)氣溫情況和感應(yīng)器數(shù)據(jù)。按照現(xiàn)場預(yù)設(shè)的濕度，控制器控制電子控制閥門的開關(guān)，實現(xiàn)現(xiàn)場空氣濕度的智能化控制，最終達到全天候、全濕潤、無遺漏養(yǎng)生標準。

2.6 脫模和成品保護

預(yù)制塊在達到指定強度后方可脫模，通過人工橡膠錘輕輕敲擊的方法使制品脫離模具。脫模時應(yīng)注意成品保護，防止脫模時用力過猛或操作不當損壞成品。

完成脫模的構(gòu)件需要進行統(tǒng)一的表觀檢查和質(zhì)量檢查。表觀完好的構(gòu)件統(tǒng)一放置在成品倉庫，不合格的產(chǎn)品集中處理。

對達到外觀和質(zhì)量要求的預(yù)制件應(yīng)按類型、批次有序存放。在搬運過程中需要做好輕拿輕放，注意保護邊角處，防止磕碰。同時做好標識，標注清楚構(gòu)件種類、型號、數(shù)量、檢驗情況等信息。

3 預(yù)制塊護坡施工

預(yù)制塊護坡的施工工藝如圖4所示。

圖4 預(yù)制塊護坡的施工工藝流程圖

3.1 施工準備

施工前對施工區(qū)域進行現(xiàn)場測量放樣，按順序設(shè)置分區(qū)段樁號和施工范圍標示，測量施工前后斷面。根據(jù)現(xiàn)場放樣位置劃定護坡施工邊界，在進行坡面修整前需對坡面地形進行實地勘察，結(jié)合放樣位置進行修整。坡面修整完成后鋪設(shè)墊層，鋪設(shè)前需對各種原材料進行進場檢驗，選用的墊層料需滿足規(guī)范要求。

3.2 坡面修筑

坡面施工時根據(jù)樣樁位置檢測坡面平整度，對欠高和超高位置，采用平面開挖及回填的方式進行修整。

若坡面含有有機質(zhì)或土質(zhì)較為松軟處應(yīng)及時挖除，采取合格填料進行換填至設(shè)計標高；對填土密實度不滿足要求的位置，應(yīng)及時夯實處理，達到規(guī)范要求。經(jīng)過坡面修筑，需要達到坡面平整、堅實、整體性好，同時不得存在樹根、有機質(zhì)、裂縫等現(xiàn)象。

3.3 墊層鋪設(shè)

墊層材料使用汽車從料場運輸至施工現(xiàn)場。材料堆放前需清理干凈堆放場地，同時做好周邊圍擋。

鋪設(shè)護坡墊層前，根據(jù)樣樁拉線控制墊層的鋪設(shè)厚度。鋪設(shè)時采用人工運料、平料。由坡底向坡頂方向鋪設(shè)。同時配合人工夯實找平和振搗器結(jié)合的方式將墊層填筑料壓實。

墊層填料施工過程中需要及時檢查鋪筑厚度、接頭、保護措施，以保證墊層施工質(zhì)量。

3.4 預(yù)制塊的砌筑

墊層鋪設(shè)完成后，待水泥完成初凝才可鋪砌預(yù)制塊。砌筑采用現(xiàn)場拌制M7.5水泥砂漿。

預(yù)制塊采用人工砌筑，施工時按照由下至上先內(nèi)后外的順序。砌筑時保持坡面平整，預(yù)制塊之間咬合緊密，錯縫無通縫。根據(jù)放樣樁縱橫拉線控制整體砌筑的平整度和坡面的坡比。在預(yù)制塊砌筑完后，需間隔一段時間，待預(yù)制塊坡面變形穩(wěn)定后再采用M7.5砂漿進行勾縫。勾縫前對表面進行灑水濕潤，同時清洗灰縫確保干凈。勾縫時用砂漿把縫隙灌滿，勾縫表面抹平，并及時灑水養(yǎng)護。

3.5 養(yǎng)護

在預(yù)制塊鋪砌結(jié)束后清洗坡面。灌縫施工后結(jié)合實際氣候條件進行灑水養(yǎng)護。養(yǎng)護和清洗時需要注意控制水流的沖擊速度，盡可能地保證灰縫表面浸潤，防止因水流過大侵蝕灰縫。

3.6 驗收

預(yù)制塊鋪裝施工過程中及完成后需要進行驗收，預(yù)制塊施工驗收的項目主要包括外觀檢查、坡面平整度、砂漿強度、勾縫施工質(zhì)量等。

4 預(yù)制塊質(zhì)量控制要點

預(yù)制塊制作過程質(zhì)量控制要點主要包括材料選擇、混凝土、模具、養(yǎng)護、存放等方面。

（1）拌和混凝土的粗細骨料等原材料必須符合規(guī)范要求，且經(jīng)過檢查、抽檢合格后方可進場使用。

（2）混凝土拌制過程中必須嚴格按照配合比拌制，要控制好拌和時間和坍落度。

（3）選用的塑料模具生產(chǎn)廠家必須符合各項資質(zhì)要求，生產(chǎn)能力符合要求時，采購前需要確定模具的質(zhì)量參數(shù)后方可進行生產(chǎn)。模具進場前要嚴格驗收模具的尺寸、厚度、重量、光澤度、剛度等指標，合格后方可用于生產(chǎn)。

（4）清洗模具時，清洗液必須提前經(jīng)過試配，以確定最佳的各種洗液濃度和浸泡清洗時間，模具必須晾干后方可使用。

（5）預(yù)制構(gòu)件振搗時，必須根據(jù)不同預(yù)制構(gòu)件的體積、重量，按照試驗確定的最佳振搗頻率和振搗時間進行振搗，避免出現(xiàn)欠振或過振現(xiàn)象，影響構(gòu)件內(nèi)外的質(zhì)量。

（6）混凝土澆筑時應(yīng)清除模具內(nèi)的所有雜物。振搗時需掌握振搗時間，確保預(yù)制件外觀質(zhì)量及內(nèi)在強度。

（7）構(gòu)件養(yǎng)護過程中應(yīng)根據(jù)養(yǎng)護方案嚴格控制溫度和濕度梯度變化，按照控溫程序執(zhí)行，避免因溫度濕度升降過快造成構(gòu)件變形或開裂。

（8）預(yù)制構(gòu)件拆模、取放、移動的過程中，必須注意輕拿輕放，注意對預(yù)制構(gòu)件的保護，不得采用敲擊、拋擲等形式，造成構(gòu)件邊角破損或產(chǎn)生貫穿性裂縫。

（9）構(gòu)件集中存放時，構(gòu)件與構(gòu)件之間必須進行間隔，鋪墊2mm 厚以上的泡沫紙或其他間隔材料進行隔離，防止構(gòu)件之間擠壓碰撞破損和開裂。

（10）構(gòu)件存放時，必須進行分區(qū)分類堆碼，每捆構(gòu)件之間必須保持一定的存放距離，避免存放過密，轉(zhuǎn)運安裝時避免碰撞損壞。

（11）由于混凝土預(yù)制塊塑模工藝脫模時間相對較長，因此，施工中需要預(yù)備足夠的塑模應(yīng)用量，在冬季施工溫度相對較低時，注意避免碰撞導(dǎo)致模具出現(xiàn)碎裂等問題。

5 結(jié)語

通過351 國道龍游橫山至開化華埠段公路工程邊坡防護工程，采用集中預(yù)制混凝土預(yù)制塊施工實踐可以發(fā)現(xiàn)，在邊坡防護工程施工中，采用取混凝土預(yù)制塊施工工藝與漿砌片石等工藝相比施工速率更高，施工質(zhì)量更可控。預(yù)制塊采用集中化預(yù)制能夠有效減少材料浪費。集中預(yù)制生產(chǎn)較分散施工提高了材料的利用率、施工效率、節(jié)約施工成本，同時減少施工對周邊環(huán)境的影響?？傮w而言，混凝土預(yù)制塊工藝在公路邊坡防護工程中應(yīng)用廣泛，同時可以帶來較好的經(jīng)濟效益，應(yīng)用前景良好。