一種路緣石伸縮縫灌縫施工裝置

李 巖

(廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東 東莞 523710)

路緣石伸縮縫常規(guī)施工方法一般采用兩塊木模板，搭配2支F形夾具組成路緣石伸縮縫灌縫模板體系，每次灌縫完畢后都需要拆除夾具和模板，轉(zhuǎn)移至下一道伸縮縫，再重新支設(shè)模板及安裝夾具。由于伸縮縫縫寬極小，灌料較為困難，一般由人工在伸縮縫頂部用手反復(fù)揉搓，將水泥砂漿塞入伸縮縫內(nèi)[1-2]；另外，由于縫內(nèi)水泥砂漿難以壓實(shí)，需人工采用鋼釬配合釘錘反復(fù)扦插、敲打進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)，以上問題造成常規(guī)灌縫方法施工效率低下(如圖1所示)。為此，結(jié)合本工程伸縮縫特點(diǎn)，研制出一種新型灌縫裝置，解決了灌縫模板重復(fù)安拆與灌縫料難以灌入、壓實(shí)的問題。

1 工程概況

某水治理工程干流治理總長為9.2 km，支流治理總長為3.6 km，主要施工內(nèi)容有生態(tài)框護(hù)岸、植生混凝土護(hù)坡、拋石護(hù)腳、河道清淤等等，其中河岸景觀碧道長11.2 km，作為本項(xiàng)目的一個(gè)亮點(diǎn)打造，其斷面如圖2所示。

圖2 碧道斷面示意(單位：mm)

本工程景觀碧道路緣石長22.4 km，由混凝土預(yù)制塊現(xiàn)場組裝而成，伸縮縫約36 800道，采用M10干硬性水泥砂漿進(jìn)行灌縫，縫寬20 mm，灌縫體積約500 cm3，伸縮縫尺寸如圖3所示。

圖3 路緣石伸縮縫示意

為提升路緣石的整體和擋水效果，需對(duì)其伸縮縫進(jìn)行灌縫作業(yè)。采用常規(guī)路緣石伸縮縫灌縫方法施工工序繁瑣，效率低下，且施工質(zhì)量難以保證，為此，本工程采用一種新型路緣石灌縫裝置進(jìn)行灌縫作業(yè)。

2 灌縫裝置技術(shù)原理

2.1 方案比選

根據(jù)本工程路緣石結(jié)構(gòu)形式，參考類似工程中路緣石伸縮縫灌縫作業(yè)方法，確定灌縫裝置主要由壓實(shí)機(jī)具部分、側(cè)模部分及進(jìn)料斗部分組成，而壓實(shí)機(jī)具的結(jié)構(gòu)形式則成為灌縫裝置是否具有實(shí)用意義的關(guān)鍵，因此，經(jīng)過討論，提出以下4種圍繞灌縫裝置壓實(shí)機(jī)具的總體設(shè)計(jì)方案(見表1)。

表1 路緣石伸縮縫灌縫裝置設(shè)計(jì)方案

現(xiàn)對(duì)上述4種方案從使用性能、安全性、施工效率與資源投入方面進(jìn)行對(duì)比分析(見表2)，以確定灌縫裝置最終方案。

表2 灌縫裝置設(shè)計(jì)方案對(duì)比分析表(一)

經(jīng)過對(duì)比分析可知，方案4，即基于杠桿原理+齒條傳動(dòng)原理壓實(shí)的灌縫裝置，在使用性能、安全性和施工效率方面均優(yōu)于其他3項(xiàng)方案，其資源投入偏高，但在合理范圍內(nèi)，因此，選擇方案4作為灌縫裝置的最終實(shí)施方案。

2.2 具體要求

本灌縫裝置是基于杠桿原理和齒條傳動(dòng)原理[3]進(jìn)行壓實(shí)的一種灌縫工具，其組成包括側(cè)模及附件、壓實(shí)裝置及進(jìn)料斗3部分，各組成部分的具體要求如圖4所示。

圖4 灌縫裝置要求示意

2.3 灌縫裝置結(jié)構(gòu)組成及工作原理

本路緣石伸縮縫灌縫裝置包括料斗、壓實(shí)器、吊桿、復(fù)位彈簧、支撐板，側(cè)模以及進(jìn)料斗[4]，進(jìn)料斗底部具有方形出料口；方形出料口具有兩條長邊緣和兩條寬邊緣；兩條短邊緣均設(shè)置有條形板；壓實(shí)器具有滑動(dòng)座、齒條、減速齒輪組和手柄；齒條的下端設(shè)置有按壓頭；料斗利用兩個(gè)條形高韌性錳鋼板[5-6]配合夾緊在路緣石伸縮縫處，以防止水泥砂漿從伸縮縫的兩側(cè)豎縫處溢出；水泥砂漿灌入料斗后可從方形出料口處伸縮縫中，此時(shí)可通過驅(qū)動(dòng)壓實(shí)器的手柄并配合復(fù)位彈簧[7]，使得齒輪帶動(dòng)齒條和按壓頭來回升降，從而將更多的水泥砂漿灌入伸縮縫內(nèi)，并將伸縮縫內(nèi)的水泥砂漿壓實(shí)，提高水泥砂漿填充質(zhì)量，灌縫更加密實(shí)飽滿，減少滲水現(xiàn)象。灌縫裝置結(jié)構(gòu)組成如圖5所示。

1-復(fù)位彈簧；2-滑動(dòng)座；3-轉(zhuǎn)動(dòng)軸；4-齒條；5-按壓頭；6-吊桿；7-第二夾緊片；8-第一夾緊片；9-緊固螺栓；10-手柄；11-安裝孔；12-支撐座圖5 灌縫裝置壓實(shí)器三維示意

3 路緣石伸縮縫灌縫施工

3.1 灌縫施工工藝

灌縫施工工藝流程如圖6所示。

圖6 灌縫施工工藝流程示意

3.2 灌縫裝置應(yīng)用

灌縫施工前先縫內(nèi)的雜質(zhì)清除干凈，并用水濕潤[8-10]，然后現(xiàn)場使用灌縫裝置對(duì)路緣石伸縮縫進(jìn)行灌縫，僅需1人即可完成灌縫裝置就位、投料和壓實(shí)等全部工序(如圖7所示)。

3.3 實(shí)施效果

3.3.1施工效率

現(xiàn)場對(duì)使用常規(guī)方法和新型灌縫裝置進(jìn)行灌縫，分別隨機(jī)抽測數(shù)道伸縮縫記錄施工用時(shí)(見表3、表4)。

表3 伸縮縫灌縫用時(shí)記錄(使用常規(guī)方法)

表4 伸縮縫灌縫用時(shí)記錄表(使用新型灌縫裝置)

數(shù)據(jù)表明，使用常規(guī)方法灌注一道伸縮縫最大用時(shí)為7 min 44 s，最小用時(shí)為6 min 20 s，平均用時(shí)6 min 57 s；使用新型灌縫裝置灌注1道伸縮縫最大用時(shí)為75 s，最小用時(shí)為64 s，平均用時(shí)為70.75 s。經(jīng)過對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，使用新型灌縫裝置灌注1道伸縮縫的平均用時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于使用常規(guī)方法灌注的平均用時(shí)。

3.3.2灌縫砂漿質(zhì)量

現(xiàn)場對(duì)使用常規(guī)方法和新型灌縫裝置進(jìn)行灌縫，分別隨機(jī)抽測數(shù)道伸縮縫記錄砂漿灌入質(zhì)量(見表5、表6)。

表5 灌縫砂漿質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表(使用常規(guī)方法) g

表6 灌縫砂漿質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表(使用新型灌縫裝置) g

數(shù)據(jù)表明，使用常規(guī)方法灌注1道伸縮縫，灌縫砂漿質(zhì)量最大值為1 580 g，最小值為1 450 g，平均值為1 519 g；使用新型灌縫裝置灌注1道伸縮縫，灌縫砂漿質(zhì)量最大值為1 682 g，最小值為1 535 g，平均值為1 611.75 g。經(jīng)過對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，使用新型灌縫裝置灌縫，砂漿平均質(zhì)量更大，更加飽滿(灌縫完成效果見圖8)。

圖8 灌縫完成效果示意

4 結(jié)語

1) 采用自夾持側(cè)模及輕量化設(shè)計(jì)，省去反復(fù)安裝、拆卸模板步驟，減少操作時(shí)間。

2)利用擴(kuò)大進(jìn)料口的料斗完成投料，投料效率大大提升，同時(shí)減少了水泥砂漿的損耗。

3)基于“杠桿原理+齒輪減速原理”壓實(shí)的壓實(shí)裝置，省力效果明顯，壓實(shí)壓力大，縫內(nèi)水泥砂漿填充飽滿、密實(shí)。

4)機(jī)械化流水化作業(yè)的灌縫工具為路緣石伸縮縫灌縫質(zhì)量提供了保障，也為管理人員定量考核施工功效提供了依據(jù)。

本裝置已成功應(yīng)用于某水治理工程景觀碧道施工，根據(jù)現(xiàn)場伸縮縫灌縫效果和后期調(diào)查分析結(jié)果顯示，使用本裝置進(jìn)行灌縫作業(yè)顯著提高了灌縫施工效率及施工質(zhì)量，且操作簡單，質(zhì)量可靠，經(jīng)濟(jì)合理。由于路緣石伸縮縫體量小，往往成為實(shí)際施工中一項(xiàng)被忽視的工作，且常規(guī)方法工序較為繁瑣，從而導(dǎo)致伸縮縫灌縫作業(yè)效率低下，作業(yè)人員為了提高施工速度，常常會(huì)減少插搗壓實(shí)次數(shù)[11]，造成灌縫不飽滿、不密實(shí)現(xiàn)象[12]，砂漿粘結(jié)不牢而脫落[13]，導(dǎo)致產(chǎn)生瞎縫、假縫，而本灌縫裝置的成功應(yīng)用解決了常規(guī)方法存在的問題，不僅大大提高了灌縫施工效率，也保證了灌縫施工質(zhì)量，對(duì)類似工程中路緣石伸縮縫灌縫作業(yè)具有較好的借鑒及推廣意義。