滑模設(shè)備在混凝土防撞護(hù)欄施工中的應(yīng)用

王建軍

(山西路橋市政工程有限公司，山西 晉中 030600)

在公路工程中，混凝土防撞護(hù)欄實(shí)際上屬于一種矮墻結(jié)構(gòu)，能防止車輛失控后從公路中沖出，并能吸收一定碰撞能量，以免殃及其他。若采用傳統(tǒng)的模筑法進(jìn)行施工，因護(hù)欄作為條狀結(jié)構(gòu)物，長(zhǎng)度很大，所以需要投入大量勞動(dòng)力，并且質(zhì)量也難以保證。而滑模機(jī)的出現(xiàn)，可以從本質(zhì)上解決以上問(wèn)題，為混凝土護(hù)欄的施工提供一種新方法。

1 工程概況

某公路工程A5標(biāo)段防撞護(hù)欄采用兩種形式，分別為中間護(hù)欄與路肩護(hù)欄，其總長(zhǎng)度為64 km。該段防撞護(hù)欄施工全部采用滑模機(jī)進(jìn)行，這項(xiàng)工藝從最初的探索階段到實(shí)踐應(yīng)用積累了很多經(jīng)驗(yàn)，有必要進(jìn)行認(rèn)真總結(jié)和分析。

2 基于滑模機(jī)的防撞護(hù)欄施工主要特點(diǎn)

采用滑模機(jī)進(jìn)行防撞護(hù)欄施工主要具有以下幾個(gè)方面特點(diǎn)。

(1)能提高施工的機(jī)械化水平，無(wú)需反復(fù)支模，由此能節(jié)省大量勞動(dòng)力與材料，尤其適合大規(guī)模施工，可大幅降低成本，縮短工期，為之后的施工創(chuàng)造良好條件。

(2)滑模機(jī)采用柴油作為動(dòng)力，并利用橡膠履帶行進(jìn)，作業(yè)時(shí)不會(huì)給已經(jīng)成型的結(jié)構(gòu)層造成破壞，且能快速進(jìn)行轉(zhuǎn)場(chǎng)[1]。

(3)防撞護(hù)欄作為典型的條帶狀結(jié)構(gòu)物，采用滑模機(jī)能實(shí)現(xiàn)連續(xù)施工，進(jìn)而使結(jié)構(gòu)物有良好整體性，提高工程質(zhì)量，并且還能解決采用傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法保證曲線段圓順度的問(wèn)題。

(4)路側(cè)混凝土護(hù)欄外形構(gòu)造尺寸要求如表1所示，中分帶混凝土護(hù)欄外形構(gòu)造尺寸要求如表2所示。

3 材料與配合比

3.1 材料要求

(1)水泥

以普硅水泥為宜，單位體積混凝土的水泥劑量不能低于300 kg。

(2)砂

其洛杉磯磨耗值不能超過(guò)30，其砂當(dāng)量應(yīng)達(dá)到75以上。

表1 路側(cè)混凝土護(hù)欄外形構(gòu)造尺寸要求

表2 中分帶混凝土護(hù)欄外形構(gòu)造尺寸要求

(3)中、粗骨料

其含泥量不能超過(guò)2%，洛杉磯磨耗值不超過(guò)40，且微狄法爾磨耗值不超過(guò)35。

(4)水

混凝土拌和建議采用飲用水。

(5)外加劑

防撞護(hù)欄用混凝土的外加劑以引氣劑為主，輔以必要的減水劑，根據(jù)施工要求摻加。

(6)鋼筋

以HA12螺紋鋼為主，要求不低于FeE400。

3.2 配合比

混凝土配合比是決定施工能否取得成功的關(guān)鍵，基于此，開(kāi)工前要結(jié)合設(shè)計(jì)要求及滑模機(jī)各項(xiàng)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行多次試配與試鋪，以此確定最佳的配合比。在確定了最終使用的配合比后，不得以任何理由進(jìn)行更換，同時(shí)在拌和過(guò)程中要對(duì)各類材料實(shí)際摻量予以嚴(yán)格控制。該標(biāo)段共提出以下四種配合比：

1#配合比：8/15碎石∶/8碎石∶砂∶水泥∶減水劑(BASF RHEOBUILD 820)∶引氣劑(BASF MICRO-AIR120)∶水=991∶290∶664∶350∶4.2∶1.1∶126，其坍落度為3.0 cm，28 d齡期后強(qiáng)度為34.9 MPa；

2#配合比：8/15碎石∶3/8碎石∶砂∶水泥∶引氣劑(SIKA AER5)∶水=825∶345∶850∶360∶1.5∶156，其坍落度為2.0 cm，28 d齡期后強(qiáng)度為32.4 MPa；

3#配合比：8/15碎石∶3/8碎石∶砂∶水泥∶減水劑(BASF RHEOBUILD 820)∶引氣劑(BASF MICRO-AIR120)∶水=844∶366∶852∶360∶2.9∶1.1∶126，其坍落度為3.5 cm，28 d齡期后強(qiáng)度為46.4 MPa；

4#配合比：8/15碎石∶3/8碎石∶砂∶水泥∶減水劑(BASF RHEOBUILD 820)∶引氣劑(BASF MICRO-AIR120)∶水=785∶350∶953∶335∶2.8∶1.0∶120，其坍落度為3.0 cm，28 d齡期后強(qiáng)度為36.7 MPa。

以上四種配合比所用水泥類型相同，均為CPJ425。經(jīng)試驗(yàn)，由于1#配合比混凝土無(wú)法成型，2#配合比混凝土在滑模機(jī)行走過(guò)程中發(fā)生拉裂，3#配合比混凝土在凝固后開(kāi)裂，故將4#配合比作為最終使用的混凝土配合比[2]。

4 施工工藝

4.1 測(cè)量定位與導(dǎo)線設(shè)置

(1)在沿線的中心線上借助全站儀按照4 m的間隔距離設(shè)置標(biāo)樁，經(jīng)監(jiān)理檢驗(yàn)合格后，將其作為施工放樣重要依據(jù)。

(2)根據(jù)標(biāo)樁，結(jié)合計(jì)算結(jié)果在與護(hù)欄相距70 cm的位置與路面或路肩的表面設(shè)置鉆孔，為導(dǎo)線支架的固定提供預(yù)留孔。對(duì)于直線段上的支架，其間距按10 m以內(nèi)控制，而對(duì)于曲線段上的支架，包括平曲線與豎曲線，其間距均按5 m以內(nèi)控制。

(3)將導(dǎo)線懸掛于支架的橫桿上，支架橫桿應(yīng)能在立柱上進(jìn)行水平或垂直方向的位移，通過(guò)對(duì)橫桿的適當(dāng)調(diào)整確保導(dǎo)線和護(hù)欄的水平及垂直方向距離是一個(gè)定值。其中，水平方向的距離通常為50 cm，而垂直方向的距離通常為20 cm，即比護(hù)欄的頂部低20 cm。

4.2 滑模機(jī)就位

(1)滑模機(jī)通過(guò)自行初步到達(dá)指定位置，然后對(duì)模具的高程及水平進(jìn)行調(diào)整，與設(shè)計(jì)要求的位置完全相符后，通過(guò)螺栓固定[3]。

(2)對(duì)傳感器進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使其和導(dǎo)線靠進(jìn)，并固定傳感器，此時(shí)即可完成滑模機(jī)的對(duì)正。

(3)該標(biāo)段護(hù)欄設(shè)于2根帶肋鋼筋，且通過(guò)一次性綁扎形成數(shù)十米或數(shù)百米。對(duì)此，在施工中，伴隨滑模機(jī)不斷行走，通過(guò)模具前端將鋼筋埋入至混凝土當(dāng)中。

4.3 混凝土生產(chǎn)和運(yùn)輸

(1)實(shí)際生產(chǎn)的混凝土，其坍落度和要求之間的差值不能超過(guò)±1 cm。在確定了理論配合比之后，還要在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以確保混凝土順利成型，并避免垂直開(kāi)裂與麻點(diǎn)等缺陷的產(chǎn)生。

(2)混凝土拌制在拌和站中借助強(qiáng)制式拌和機(jī)進(jìn)行。

(3)拌制完成且檢驗(yàn)合格的混凝土利用罐車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，因護(hù)欄用混凝土的坍落度相對(duì)較小，所以在選擇罐車時(shí)應(yīng)注意其罐內(nèi)葉片數(shù)量不能太多，且出料過(guò)程中要對(duì)旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行嚴(yán)格控制[4]。

4.4 滑模施工

(1)開(kāi)啟滑模機(jī)，由接料斗進(jìn)行接料，同時(shí)采用螺旋輸送裝置將接收到的混凝土輸送到振動(dòng)箱與模具當(dāng)中。

(2)滑模機(jī)在不斷行走的同時(shí)攤鋪并振搗混凝土，并且具有變截面功能的模具還會(huì)對(duì)混凝土進(jìn)行擠壓，使其成型。

(3)在滑模機(jī)后方安排經(jīng)驗(yàn)豐富的施工人員進(jìn)行抹灰和缺陷修復(fù)。

4.5 伸縮縫、切縫及過(guò)水洞的設(shè)置

(1)對(duì)于伸縮縫、切縫及過(guò)水洞，其具體的設(shè)置時(shí)機(jī)需通過(guò)試驗(yàn)確定，如果設(shè)置太早，會(huì)使混凝土發(fā)生下沉變形，而如果設(shè)置太晚，會(huì)因?yàn)榛炷涟l(fā)生硬化導(dǎo)致操作困難。

(2)伸縮縫按照200 m的間隔距離設(shè)置，其寬度的確定和施工時(shí)氣溫有關(guān)，在氣溫較低的冬季，建議將寬度確定為5 cm左右，而在氣溫較高的夏季，可適當(dāng)減小縫寬。切縫的設(shè)置先用曲尺進(jìn)行定位，再用鐵抹子進(jìn)行切割和必要的修邊。

(3)過(guò)水洞利用頂推入模具支撐并掏挖混凝土的方法設(shè)置。

4.6 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)方法先噴涂一層養(yǎng)護(hù)液，再覆蓋一層養(yǎng)護(hù)布，然后進(jìn)行灑水，一般情況下養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)達(dá)到7 d以上[5]。

4.7 注意事項(xiàng)

若混凝土施工中斷時(shí)間超過(guò)1.5 h， 則要垂直設(shè)置施工縫，鋼筋從混凝土表面伸出的長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到1 m以上，以此為接縫過(guò)程中的搭接創(chuàng)造良好條件；采用有效措施做好路面防護(hù)，以免給路面造成污染，尤其是要防止水泥漿散落；護(hù)欄上的碎渣應(yīng)及時(shí)清理，以確保磨耗層和連接層之間良好黏結(jié)。

4.8 施工控制

(1)振搗控制

采用滑模機(jī)進(jìn)行攤鋪施工時(shí)，對(duì)于拌和物的稠度，以可以振動(dòng)液化為準(zhǔn)控制，同時(shí)要在行進(jìn)過(guò)程中達(dá)到密實(shí)。目前常用的滑模機(jī)，一般配備3根振搗棒，分布位于下部?jī)蓚?cè)和上部，在裝置正常行進(jìn)時(shí)，將攤鋪到位的混凝土振搗至密實(shí)狀態(tài)[6]。

(2)攤鋪速度

護(hù)欄混凝土攤鋪速度需綜合考慮供料速度、需達(dá)到的密實(shí)程度和實(shí)際攤鋪效果來(lái)確定，一般不得超過(guò)0.75～1.50 m/min。大多數(shù)情況下都采用1 m/min的攤鋪速度。另外，攤鋪速度的確定要使護(hù)欄高程及外形都能達(dá)到要求。

(3)高程、平整度

護(hù)欄攤鋪施工中，混凝土從滑模機(jī)的模具中脫出后，其頂部塌落量不能超過(guò)4±1 mm，同時(shí)還要在攤鋪時(shí)始終保持恒定，不可在發(fā)生塌落之后進(jìn)行薄層找補(bǔ)，這是因?yàn)槿绻谧o(hù)欄攤鋪完成后采用貼補(bǔ)砂漿的方法，雖然能使護(hù)欄高程達(dá)到要求，但砂漿在溫度作用下難免發(fā)生溫縮和干縮，導(dǎo)致脫落。護(hù)欄表面設(shè)置長(zhǎng)度為5 m的直尺，用于保證攤鋪后的平整度。按照歐盟的標(biāo)準(zhǔn)，護(hù)欄平整度不能超過(guò)3 mm。在過(guò)去采用滑模機(jī)進(jìn)行護(hù)欄攤鋪施工時(shí)，最大的難題在于護(hù)欄高程無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間保持恒定，其原因?yàn)楹茈y保證拌和物自身工作性不發(fā)生變化。因此，在今后工作中應(yīng)將重點(diǎn)放在改善拌和物性能上，使其有更高的黏度和穩(wěn)定性[7]。

(4)表面修整

從滑模機(jī)模具中脫出的護(hù)欄，其外觀已經(jīng)比較規(guī)則，但難免存在部分氣泡與石子，此時(shí)應(yīng)采用人工進(jìn)行適當(dāng)修整。

(5)幾何尺寸校準(zhǔn)

采用滑模機(jī)進(jìn)行護(hù)欄攤鋪施工時(shí)，滑模機(jī)的操作人員應(yīng)隨時(shí)對(duì)護(hù)欄的幾何尺寸與位置進(jìn)行測(cè)量與校準(zhǔn)，確定是否發(fā)生變異，以此將護(hù)欄具體鋪筑位置和設(shè)計(jì)要求位置之間的偏差嚴(yán)格限制在10 mm以內(nèi)。

(6)特殊養(yǎng)護(hù)

按照歐盟標(biāo)準(zhǔn)，采用滑模機(jī)攤鋪而成的護(hù)欄，需采用在其表面均勻噴灑養(yǎng)護(hù)劑的方法來(lái)養(yǎng)護(hù)。為了使整個(gè)護(hù)欄的表面均覆蓋養(yǎng)護(hù)劑，可以在小拖車上放置專門的支架，并在頂面和側(cè)面分別布置噴灑口，確保護(hù)欄每個(gè)表面都能均勻噴灑養(yǎng)護(hù)劑，養(yǎng)護(hù)劑噴灑厚度按照2～3 mm控制，以此達(dá)到理想的養(yǎng)護(hù)效果[8]。

(7)切縫、填縫

切縫縱向長(zhǎng)度按4～5 m范圍控制，具體長(zhǎng)度和年溫差有關(guān)，當(dāng)年溫差較大時(shí)，應(yīng)取較小值，而當(dāng)年溫差較大時(shí)，應(yīng)取較大值。按照標(biāo)準(zhǔn)的要求，切縫總深度應(yīng)達(dá)到80 mm，切縫槽深度為50 mm，而填縫槽深度為30 mm，借助臺(tái)階鋸片使切割一次性完成。鋸片的寬度有3 mm和6 mm兩種。另外，在切縫過(guò)程中難免產(chǎn)生一定晃動(dòng)，所以縫槽也有一定寬度，其中，切縫槽的槽寬一般為4～5 mm，而填縫槽的槽寬一般為7～8 mm。

4.9 質(zhì)量檢查

混凝土護(hù)欄質(zhì)量檢查項(xiàng)目、要求、頻率和方法為：(1)平整度：滑模攤鋪或現(xiàn)澆允許偏差為4 mm以內(nèi)，預(yù)制拼裝允許偏差為5 mm以內(nèi)，檢查頻率為每200 m測(cè)4尺，檢查方法為3 m直尺測(cè)量；(2)順直度：滑模攤鋪或現(xiàn)澆允許偏差為5 mm以內(nèi)，預(yù)制拼裝允許偏差為10 mm以內(nèi)，檢查頻率為每200 m測(cè)4處，檢查方法為20 m拉線法；(3)寬度：滑模攤鋪或現(xiàn)澆允許偏差為±4 mm，預(yù)制拼裝允許偏差為±5 mm，檢查頻率為每200 m測(cè)4處，檢查方法為尺量；(4)相接頂面高差：滑模攤鋪或現(xiàn)澆允許偏差為2 mm以內(nèi)，檢查頻率為每200 m測(cè)4處，檢查方法為采用水準(zhǔn)儀測(cè)量；(5)相接縫寬：滑模攤鋪或現(xiàn)澆允許偏差為±2 mm，檢查頻率為每200 m測(cè)4處，檢查方法為尺量；(6)相鄰兩塊高差：預(yù)制拼裝允許偏差為不超過(guò)3 mm，檢查頻率為每200 m測(cè)4處，檢查方法為采用水平尺測(cè)量；(7)相鄰兩塊縫寬：預(yù)制拼裝允許偏差為±3 mm，檢查頻率為每200 m測(cè)4處，檢查方法為尺量。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，防撞護(hù)欄作為公路的重要組成部分，采用滑模機(jī)進(jìn)行護(hù)欄施工能在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上，縮短工期、減少勞動(dòng)力和成本。目前，該標(biāo)段護(hù)欄滑模施工已經(jīng)順利完成，且經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，驗(yàn)證了其質(zhì)量符合要求，說(shuō)明以上施工工藝合理可行，值得更多公路工程參考借鑒。