自動智能化設(shè)備在高速公路橋面鋪裝中的應(yīng)用

于宏利

（中交四航局第二工程有限公司）

1 引言

隨著科技的進步，智能施工裝備不斷推陳出新，為更好地提升工程品質(zhì)，高質(zhì)量、高標準完成工程建設(shè)，高速公路建設(shè)積極探索、創(chuàng)新思維，推廣應(yīng)用新型自動智能化施工設(shè)備。文章以榮烏高速公路新線為例，介紹了輪式超聲波高頻振搗攤鋪機在橋面混凝土鋪裝施工中的應(yīng)用。

2 技術(shù)特點

榮烏高速公路新線箱梁橋面鋪裝采用橋面現(xiàn)澆施工，鋪裝層厚度為8cm～12cm，標準段寬度18.48m，變寬段19.48m～31.5m，服務(wù)區(qū)匝道段寬度7.95m（小半徑曲線）。混凝土澆筑采用泵車澆筑，攤鋪采用激光桁架攤鋪機及三滾軸攤鋪機，鋪裝層平整度要不大于5mm/3m。

2.1 三滾軸攤鋪機施工工藝及應(yīng)用分析

2.1.1 設(shè)備介紹

滾軸式攤鋪機是比較傳統(tǒng)的路面攤鋪設(shè)備，可適用于各種混凝土面層攤鋪工作，構(gòu)造簡單，僅有滾軸和制動系統(tǒng)構(gòu)成，造價成本較低，使用廣泛。

2.1.2 施工工藝

1）準備工作

基底清理干凈后，澆筑標高帶作為鋪裝層頂面標高控制線和攤鋪機行走通道。標高帶的高度受作業(yè)人員技術(shù)水平限制較大，影響整平效果。可以采用鋼模板作為標高帶，但是由于基底高低不一致，標高調(diào)整較難。

2）施工作業(yè)

①將機器運至施工現(xiàn)場，使用吊機或者叉車將設(shè)備放在施工部位，兩行走輥平放于標高帶上。

②啟動設(shè)備，使用之前要空運轉(zhuǎn)2min～3min，檢查設(shè)備是否可以正常作業(yè)，如若正常方可施工。

③混凝土攤鋪時，混凝土泵送至施工部位，布料過程中大致攤平（，局部過高需要安排工人配合施工），攤鋪高度要略高于設(shè)計標高2cm～3cm，然后開動機器進行前后行走、碾壓與振動，直至達到所要求的平整度。

④曲線段攤鋪：通過方向盤操縱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，進行轉(zhuǎn)向和糾偏，使機器行走方向保持與模板平行。具體操作方法是通過攤鋪棍的旋轉(zhuǎn)方向+方向盤組合操作，以確定攤鋪機的行走方向和左右兩端行進速度，從而達到轉(zhuǎn)彎行進的效果。

2.1.3 應(yīng)用效果分析

①設(shè)備自重較小，周轉(zhuǎn)方便，但施工過程中容易因混凝土布料厚度過大而上浮，導(dǎo)致混凝土頂面起伏，影響攤鋪效果。

②施工過程中出現(xiàn)偏差，可以通過人工作業(yè)調(diào)整，操作方便。

③變寬段橋面施工中，通過調(diào)節(jié)標高帶寬度實現(xiàn)整幅或半幅鋪裝，靈活性強。

④標高帶施工中，人員操作因素影響大，標高控制易出現(xiàn)偏差，影響鋪裝效果。

⑤當鋪裝寬度較大時，必須分幅攤鋪，受到一定的局限，影響總體施工速度。

⑥工序較多，人工投入成本較高。

2.2 激光智能一體機施工工藝及應(yīng)用分析

2.2.1 設(shè)備介紹

混凝土激光攤鋪機的基本結(jié)構(gòu)包括以下部分：

電機，電動機是混凝土激光攤鋪機的動力裝置；

傳動系統(tǒng)，主要是由變速器、萬向節(jié)、傳動軸和驅(qū)動橋等組成；

變速器，用于混凝土激光攤鋪機變速、輸出扭矩；

行駛系統(tǒng)，保證混凝土激光攤鋪機的行駛（見圖1）。

圖1 自行走系統(tǒng)

鋼板彈簧，使車架和車身與車輪或車橋之間保持彈性聯(lián)系；

減震器，混凝土激光攤鋪機受到震動沖擊時使震動得到緩和；

起動機，將電能轉(zhuǎn)化為機械能，帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，啟動發(fā)動機；

高程控制系統(tǒng)，通過超聲波及激光儀自動控制設(shè)備高度（見圖2）。

圖2 超聲波+激光雙控高程控制儀

2.2.2 施工工藝

①準備工作。在底層鑿毛、鋼筋綁扎、模板安裝等工作完成后，調(diào)試激光整平機，設(shè)置基準水準點；放置激光發(fā)射器，通過基準水準點，將地面標高導(dǎo)入攤鋪機激光控制系統(tǒng)，與基準點標高對比調(diào)整數(shù)據(jù)，調(diào)整好基準點的標高參數(shù)。

②軌道安裝。攤鋪機行走軌道采用5cm槽鋼，槽鋼固定在梁體頂板混凝土面上，使用沙袋等措施對軌道進行固定。兩條軌道頂面高程的選擇要考慮橋面鋪裝的控制標高和設(shè)備可調(diào)節(jié)高度等綜合因素。根據(jù)設(shè)計的高程、縱坡、橫坡及平整度要求，必須嚴格控制軌道梁的標高，嚴禁因振搗梁饒度出現(xiàn)“波浪”形混凝土面。

③攤鋪機就位。攤鋪機就位采用吊機吊裝至軌道上，再調(diào)整接觸式超聲波控制器高度，檢查控制器與鋼絲繩的接觸。

④橋面鋪裝采用C50混凝土，現(xiàn)場坍落度160mm至180mm最佳。混凝土從攪拌站通過罐車運送至施工現(xiàn)場，采用泵車泵到橋面攤鋪部位，將混凝土均勻攤平。混凝土攤平高度以高于標高2cm為宜，用激光攤鋪機整平，完成攤鋪施工[1]。

⑤標高調(diào)節(jié)。激光攤鋪機接收器接收到的激光信號自動對標高進行調(diào)整，確保施工標高始終處于設(shè)定標準內(nèi)。激光發(fā)射器在設(shè)置好之后固定不動，可以保證大面積地面的施工不產(chǎn)生累積誤差。

⑥施工中，操桿員使用手持激光接收器對施工后的地面進行檢測，再次確保平整度誤差在可控范圍之內(nèi)。

⑦為保證攤鋪效果，攤鋪結(jié)束后、混凝土表面初凝前，運用磨光機進行表面抹光，避免表面水泥漿龜裂。

2.2.3 應(yīng)用效果分析

①攤鋪壓實效果。采用桁架式結(jié)構(gòu)，設(shè)備整體剛性較好，避免中部下沉；自身重量較大，設(shè)備行走穩(wěn)定，不易跳動。

②振搗效果。可以在桁架結(jié)構(gòu)上增設(shè)附著式振搗器，增加振搗效果，提高攤鋪的壓實度，使攤鋪的效果更好。

③提漿效果。采用整體偏心式前輥軸擊打式振動，可以進行自動修偏，增加振動效果，振搗提漿效果更好。

④整平效果。攤鋪機前刮板有效振搗并大致攤平混凝土，后刮板可進行二次刮平，使整平效果更佳。

⑤自動化程度高。設(shè)備整體采用自動控制系統(tǒng)，準備工作完成后，一個人即可進行設(shè)備操作，減少操作人員，提高了工作效率（見圖3）。

圖3 自動控制找平攤鋪圖

⑥作業(yè)跨度大。可根據(jù)跨度需要增減節(jié)段，在大跨度的攤鋪施工中，避免了自重不足、設(shè)備不穩(wěn)的情況。

⑦精確控制高程。采用接觸式超聲波控制器進行精確高程控制，應(yīng)用固定鋼絲調(diào)整架控制鋼絲繩高程，超聲波控制器借助鋼絲繩提高鋪裝高程控制的精度[2]。

3 激光智能攤鋪機技術(shù)優(yōu)勢

3.1 實現(xiàn)全幅攤鋪，提升工程防水質(zhì)量

新建高速公路主線寬度大，激光智能攤鋪設(shè)備可以進行整幅攤鋪，減少分幅攤鋪的施工縫，可以保證攤鋪混凝土的施工質(zhì)量。全寬、整聯(lián)的橋面鋪裝形成獨立板體，提升了橋面整體防水效果（見圖4）。

圖4 橋面鋪裝成品

3.2 設(shè)備精度高，提高鋪裝質(zhì)量

采用液壓設(shè)備自動控制系統(tǒng)，通過超聲波+激光高程精準控制體系，自動調(diào)節(jié)設(shè)備高度和行進速度，提高攤鋪平整度的精準度。通過增加設(shè)備自重、采用桁架穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、安裝附著式高頻振搗器等多項措施，提高鋪裝混凝土的振搗效果，保證混凝土的均勻和密實度。通過智能一體化橋面鋪裝、抹光機收面、路面、精銑刨等一系列舉措，橋面平整度得到有效提升，提高了橋面鋪裝混凝土的均勻度和密實度，提升了橋面鋪裝平整度及與瀝青油面的結(jié)合度[3]。

4 結(jié)語

激光智能攤鋪機融合了多種技術(shù)，如超聲波技術(shù)、自動控制技術(shù)、液壓控制系統(tǒng)、紅外感應(yīng)技術(shù)等，極大提高了我國工程建設(shè)自動化的技術(shù)水平，有效降低了施工作業(yè)人員的數(shù)量，提高了工作效率，有效降低了人力成本。