路基梯形水溝滑模施工技術(shù)研究

包燁明

（中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司 山西太原 030024）

1 引言

隨著我國目前高速鐵路、公路的迅猛發(fā)展，主體工程施工中一些傳統(tǒng)的技術(shù)與設(shè)備已經(jīng)逐步被先進(jìn)的工藝與機(jī)械所替代［1］。但在部分附屬工程施工中，往往忽略新工藝及新設(shè)備的研發(fā)推廣。究其原因主要為路基水溝作為附屬工程，往往在施工過程中沒有引起施工單位的足夠重視。但在過去幾年里，部分已開通運(yùn)營的鐵路及公路的局部段落由于排水設(shè)施設(shè)置不完善或排水溝施工質(zhì)量不合格致使水滲入并浸泡路基本體造成路基下沉的現(xiàn)象已成為較為頻繁的缺陷及病害類型之一［2］。尤其在軟土路基［3］地段，水對(duì)路基結(jié)構(gòu)造成的破壞已成為各施工單位極為頭疼的問題［4］。傳統(tǒng)路基水溝施工采用普通挖掘機(jī)開挖人工修邊的開挖方式與普通定型模板進(jìn)行立模、拆模、倒模等多工序的澆筑方式。此工藝存在邊溝開挖的結(jié)構(gòu)尺寸及線形難以控制、底板與側(cè)壁分次澆筑、模板反復(fù)定位、拆裝及倒運(yùn)、勞力配置多、施工進(jìn)度慢且混凝土不密實(shí)等缺點(diǎn)。為了解決上述問題并形成一種既能提升水溝施工質(zhì)量又能提升施工效率的全新工藝，本文以青連鐵路路基工程為依托，對(duì)研究形成的梯形水溝滑模施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

2 總體方案及工藝原理

通過測(cè)量控制確定水溝平面位置、縱坡及標(biāo)高。采用定型挖斗，水溝開挖一次成型。

安裝自主研發(fā)的滑模機(jī)，通過進(jìn)料倉灌入混凝土。當(dāng)混凝土進(jìn)入推進(jìn)器后，啟動(dòng)液壓泵站、油缸作伸縮運(yùn)動(dòng)，推進(jìn)器將混凝土推進(jìn)擠壓到水溝開挖槽與滑模機(jī)模板形成的梯形空腔內(nèi)，利用液壓油缸的推力作用和附著式振動(dòng)器對(duì)混凝土的連續(xù)振動(dòng)，對(duì)混凝土進(jìn)行壓實(shí)和振搗；滑模機(jī)利用液壓油缸產(chǎn)生擠壓的反作用力，沿水溝兩側(cè)安放槽鋼軌道前行。混凝土連續(xù)供應(yīng)，水溝一次性澆筑成型［5］。

3 具體施工工藝

本技術(shù)具體施工工藝流程見圖 1［6］。

3.1 場(chǎng)地平整碾壓

圖1 路基梯形水溝滑模施工工藝流程

施工前對(duì)施工段落水溝的原地面進(jìn)行平整，根據(jù)設(shè)計(jì)要求、排水方向調(diào)整出縱向排水坡度，坡腳及柵欄0.5 m范圍人工清理，中間地段機(jī)械清理。地表土質(zhì)軟弱時(shí)，可采用改良土等填料局部換填，碾壓密實(shí)并予平整，提高場(chǎng)地承載力，碾壓完成后按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行壓實(shí)系數(shù)檢測(cè)。場(chǎng)地平整見圖2。

3.2 測(cè)量放線

據(jù)施工圖紙，采用全站儀對(duì)施工段落水溝中心及邊樁進(jìn)行放樣，為控制水溝線形，直線段每隔20 m進(jìn)行放樣（曲線段根據(jù)曲線半徑縮短間距）并及時(shí)做引樁，根據(jù)控制樁用白灰標(biāo)出水溝開挖線。測(cè)量放線見圖 3［7］。

圖2 場(chǎng)地平整

圖3 測(cè)量放線

3.3 水溝開挖

采用特制定型挖斗，水溝開挖一次成型，同時(shí)配置小型自卸運(yùn)輸汽車，將開挖土方及時(shí)清運(yùn)。水溝開挖見圖 4、圖 5［8］。

圖4 特制定型挖斗開挖水溝

圖5 水溝開挖成型

3.4 設(shè)備安裝

采用自主研發(fā)的滑模設(shè)備，利用吊車吊裝就位。滑模施工前，先根據(jù)開挖線及控制樁安放走行槽鋼，走行槽鋼規(guī)格為 14a槽鋼×3 m。滑模機(jī)設(shè)備參數(shù)及結(jié)構(gòu)見表1與圖6［9］。現(xiàn)場(chǎng)安裝見圖7。

表1 滑模機(jī)設(shè)備參數(shù)

圖6 自主研發(fā)滑模機(jī)結(jié)構(gòu)

3.5 混凝土拌制、運(yùn)輸及澆筑

梯形水溝混凝土在拌和站集中拌制，由于滑模工藝所需的混凝土為干硬混凝土，采用傳統(tǒng)的混凝土罐車無法運(yùn)輸，故采用自卸斗車運(yùn)輸。混凝土由吊車?yán)锰刂屏隙返跹b入模，在進(jìn)料倉內(nèi)通過螺旋裝置進(jìn)行二次攪拌；設(shè)備通過液壓裝置擠壓已澆筑混凝土產(chǎn)生的反力行走，方向和標(biāo)高通過渠槽兩側(cè)安放的軌道控制，滑模機(jī)移動(dòng)過程中附著式平板振動(dòng)器不間斷振搗，局部利用手提式平板振動(dòng)器加強(qiáng)，水溝一次性澆筑成型。混凝土澆筑見圖8。

圖7 滑模設(shè)備安裝

3.6 人工收光抹面

滑模機(jī)澆筑成型后，人工收光抹面，收面的同時(shí)對(duì)線形進(jìn)行修飾，保證直線線形順直，曲線線形圓順。第一次收面，抹平，棱角出線；第二次收面，精平，棱角分明；第三次壓面，抹出光面，修正局部棱角。人工收光抹面見圖9。

圖8 混凝土澆筑

圖9 人工收光抹面

3.7 設(shè)置沉降縫

水溝每10 m設(shè)置一道沉降縫，縫寬2 cm。沉降縫設(shè)置分兩步：第一步，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa時(shí)用切割機(jī)彈線切割，切割時(shí)應(yīng)保證沉降縫上下貫通；第二步?jīng)_洗沉降縫，填塞瀝青麻筋，然后用水泥砂漿嵌縫。切割機(jī)切割彈線見圖10［10］。

3.8 養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑并收面后6 h內(nèi)覆蓋塑料薄膜全封閉進(jìn)行養(yǎng)生。混凝土養(yǎng)護(hù)見圖11。

圖10 切割機(jī)切割彈線

圖11 混凝土養(yǎng)護(hù)

4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比

4.1 經(jīng)濟(jì)費(fèi)用分析

滑模設(shè)備每臺(tái)套約7.5萬元，綜合開挖成槽效率100 m／臺(tái)班；折合每延米折舊費(fèi)1.89元（設(shè)備折舊年限按3年計(jì)算，每年施工6個(gè)月，每月施工22 d。理論效率可達(dá)60 m／h，受混凝土供應(yīng)、收光抹面等工序制約，實(shí)際進(jìn)度100 m／臺(tái)班）；每臺(tái)套設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)勞力配備共20人，其中測(cè)量放樣3人，水溝開挖2人，滑模小組15人（混凝土吊裝供應(yīng)3人，滑模機(jī)操作司機(jī)1人，混凝土收面6人，其他配合人員5人）。

綜合考慮配套挖掘機(jī)、運(yùn)輸車輛及設(shè)備折舊相關(guān)費(fèi)用，采用滑模施工技術(shù)，青連鐵路每延米綜合費(fèi)用291.5元；太焦鐵路每延米綜合費(fèi)用285元。

傳統(tǒng)工藝的模筑法施工，采用小型挖機(jī)挖槽、人工修整溝型和安拆模板、澆筑混凝土，設(shè)備開挖成槽效率100 m／臺(tái)班，水溝成型每100 m需勞力27人3 d工時(shí)，約合80～100個(gè)工天。100 m模板投入約6萬元，按照循環(huán)50次計(jì)算并考慮模板攤銷，折合每延米折舊費(fèi)12元。采用傳統(tǒng)工藝，青連鐵路每延米綜合費(fèi)用327.1元，太焦鐵路每延米綜合費(fèi)用300元。

4.2 進(jìn)度分析

根據(jù)青連鐵路工程實(shí)踐，每100 m成型水溝滑模工法較傳統(tǒng)工法提前2 d。

4.3 經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較

傳統(tǒng)工藝與滑模工藝經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較見表2［11］。

表2 傳統(tǒng)工藝與滑模工藝經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比

5 結(jié)束語

綜上可見，路基梯形水溝滑模施工技術(shù)主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）采用挖機(jī)定型鏟斗一次性開挖成型，形成的水溝斷面規(guī)則、溝壁密實(shí)、線形美觀且工效提升明顯。

（2）滑模機(jī)設(shè)備組裝難度小，操作簡(jiǎn)便，設(shè)備投資費(fèi)用較小。

（3）混凝土澆筑采用滑模機(jī)對(duì)溝底及側(cè)壁一次攤鋪擠壓澆筑成型，整體性好，質(zhì)量可靠。

（4）滑模機(jī)采用柴油機(jī)作為行走及振搗的動(dòng)力，不受電力影響，施工方便。

（5）理論攤鋪效率可達(dá)60 m／h，施工效率高。

（6）施工現(xiàn)場(chǎng)不需要安裝模板，減少了材料堆放；施工流水作業(yè)，人走料清，無需單獨(dú)進(jìn)行場(chǎng)地清理，滿足環(huán)保要求。

另外，對(duì)于工程規(guī)模較大的路基梯形水溝施工，滑模技術(shù)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益明顯，且克服了傳統(tǒng)工藝的質(zhì)量通病，確保了施工質(zhì)量及技術(shù)指標(biāo)符合要求［12］，工程后期維修養(yǎng)護(hù)的成本節(jié)約也十分可觀。目前，該技術(shù)已經(jīng)在青連、京張、濟(jì)青、哈牡、太焦、鄭萬、連鎮(zhèn)、連鹽、昌吉贛、贛深、銀西等十余個(gè)客專或高鐵項(xiàng)目得到了應(yīng)用。