公路排水沟牵引挤压式滑模施工设备及工艺研究

李清海

（香格里拉市交通运输局，云南香格里拉674400）

0 引言

对于公路沿线的排水沟而言，尽管施工做法有了很大改进，包括依靠滑动模板等来加快施工效率，然而其根本仍为传统模板，需在前一段施工完成且拆模之后才能对下一段进行施工。在路缘石施工过程中，连续滑模得到广泛应用，有很高的机械化水平，我国现阶段具备依靠商用机械使施工连续的能力。基于此，为真正加快排水沟作业效率，建议在掌握现有机械设备基本原理的基础上研发新型排水沟滑模施工设备，即牵引挤压式滑模施工设备，并深入分析探讨其施工工艺方法。

1 牵引挤压式滑模施工设备

根据排水沟结构特点完成设备设计，使排水沟施工实现一体成型，并使排水沟的施工保持连续。此次开发的牵引挤压式滑模施工设备主要采用以下原理：采用料斗对排水沟施工用混凝土进行收集与临时存储；采用设置在料斗下部的振捣棒对收集的混凝土进行振捣，使其达到密实；在牵引装置支持下实现匀速走行，采用挤压的方式将已经振捣至密实的混凝土输入滑动模板中。

为实现预期功能要求，该施工设备主要分为以下三个系统：混凝土生产系统、滑模系统、支撑系统。其中，混凝土生产系统由料斗、挡料板与振捣棒三部分组成，其功能是对混凝土进行收集与临时储存，并对存储在料斗内的混凝土进行振捣，使其达到密实，再将振捣至密实状态的混凝土挤压到滑模系统中。滑模系统由截面调节装置与成型模板两部分构成，其中截面调节装置和模板之间直接相连，能对排水沟底板宽度、侧板高度与倾角进行自动调节。支撑系统由模板承重骨架与主承重骨架两部分构成，其中模板承重骨架采用螺栓和主承重骨架之间实现锚固，并能通过对锚固孔位适当调节使底板厚度实现可调，主承重骨架承受施工设备所有荷载。该施工设备的技术参数为：一是振捣棒频率，40Hz；二是振捣棒振幅：2mm；三是料斗瞬时入料量：0.3m3；四是牵引方式：卷扬机；五是牵引速率：0.5～1.5m/min[1]。

2 牵引挤压式滑模施工工艺

2.1 施工质量影响因素

相较于过去先预支再装配的施工工艺，滑模施工不仅有很强的通用性与可操作性，而且施工速度很快，能在不同等级的公路工程中广泛应用。然而，为保证滑模设备实际应用效果，应先明确可能给施工质量造成影响的各类因素，如混凝土配合比、振动棒振捣及滑模速度等。

经试验检测，滑模速度和成型质量之间的关系为：当滑模速度为0.3m/min 时，成型后排水沟表面光洁度一般，沟底平整度偏差为33mm，沟底中心位置偏差为77mm，净空尺寸偏差为29mm，摊铺厚度偏差为-13mm；当滑模速度为0.6m/min 时，成型后排水沟表面光洁度良好，沟底平整度偏差为17mm，沟底中心位置偏差为51mm，净空尺寸偏差为15mm，摊铺厚度偏差为-7mm；当滑模速度为0.9m/min 时，成型后排水沟表面光洁度良好，沟底平整度偏差为8mm，沟底中心位置偏差为42mm，净空尺寸偏差为9mm，摊铺厚度偏差为-2mm；当滑模速度为1.2m/min 时，成型后排水沟表面光洁度良好，沟底平整度偏差为14mm，沟底中心位置偏差为58mm，净空尺寸偏差为17mm，摊铺厚度偏差为-8mm；当滑模速度1.5m/min时，成型后排水沟表面光洁度较差，沟底平整度偏差为24mm，沟底中心位置偏差为85mm，净空尺寸偏差为32mm，摊铺厚度偏差为-16mm。根据上述检测结果，建议采用0.9m/min 的滑模速度[2]。

混凝土坍落度和成型质量之间的关系为：当混凝土坍落度为8mm 时，成型后排水沟表面光洁度一般，沟底平整度偏差为31mm，沟底中心位置偏差为56mm，净空尺寸值偏差为23mm，摊铺厚度偏差值为-12mm；当混凝土坍落度为15mm 时，成型后排水沟表面光洁度较好，沟底平整度偏差为15mm，沟底中心位置偏差为40mm，净空尺寸偏差为12mm，摊铺厚度偏差为-8mm；当混凝土坍落度为26mm 时，成型后排水沟表面光洁度较好，沟底平整度偏差为12mm，沟底中心位置偏差为45mm，净空尺寸偏差为8mm，摊铺厚度偏差为-4mm；当混凝土坍落度为41mm 时，成型后排水沟表面光洁度较好，沟底平整度偏差为8mm，沟底中心位置偏差为38mm，净空尺寸偏差为15mm，摊铺厚度偏差为-6mm；当混凝土坍落度为52mm 时，成型后排水沟表面光洁度较差，沟底平整度偏差为26mm，沟底中心位置偏差为60mm，净空尺寸偏差为26mm，摊铺厚度偏差为-9mm。根据上述检测结果，建议将混凝土坍落度控制在8～15mm 范围内[4]。

混凝土配合比方案：

其一，水泥∶砂∶碎石∶水∶减水剂=333∶965∶897∶160∶4.42，水灰比为0.48，坍落度为8mm，28d 抗压强度为35.9MPa。

其二，水泥∶砂∶碎石∶水∶减水剂=363∶965∶897∶160∶4.16，水灰比为0.45，坍落度为15mm，28d 抗压强度为35.2MPa。

其三，水泥∶砂∶碎石∶水∶减水剂=327∶965∶897∶160∶2.19，水灰比为0.49，坍落度为26mm，28d 抗压强度为33.4MPa。

其四，水泥∶砂∶碎石∶水∶减水剂=326∶993∶952∶176∶1.95，水灰比为0.54，坍落度为41mm，28d 抗压强度为32.3MPa。

其五，水泥∶砂∶碎石∶水∶减水剂=320∶993∶952∶176∶1.76，水灰比为0.55，坍落度为52mm，28d 抗压强度为31.2MPa[5]。

2.2 施工工艺

2.2.1 测量放线

第一，有组织犯罪的成员应当达到3人或3人以上。有组织犯罪作为一种组织性犯罪，其成员自然不可能是一个，而两个人也很难被称为组织。实际上，有组织犯罪的成员至少有四、五人，一般都能达到十几人、几十人，只有3个人的是极个别情况。而像组织遍布世界各地的意大利“黑手党”这种黑社会组织，其党徒有几十万之多。

采用滑模法进行排水沟施工时，测量放线目的在于将图纸标注的排水沟位置放到路面两侧，确保排水沟施工可以按照设计要求完成。在测量放线开始前，应先全面查验基层，基层必须保持坚固和密实，且平整无杂物。经检验确认基层符合要求后，方可按照图纸要求开始测量放线。在测放过程中，先借助全站仪放出中心线与标高，然后放出设备基准线。为了使直线段的基准线保持顺直，曲线段的基准线保持圆滑，需按照适当的间隔距离布置控制点，同时及时做好相应的引桩，对于控制点间隔距离，直线段为10m，曲线段一般为5m。将引桩放出后，据此用白灰将开挖线准确标出。

2.2.2 排水沟开挖

排水沟沟槽采用挖掘机按照边线一次性完成，将水沟开挖结束后，尽快将多余土方运走，人工清理并整平沟槽的底部与侧面。沟槽开挖结束后，应检验沟槽的尺寸，并根据检验结果进行必要的修整，确保满足施工要求。应注意的是，沟底纵坡不能比设计确定的最小坡度小，同时禁止出现反坡。上述施工方法不仅施工效率高，而且开挖出的沟槽的断面标准、整体线型美观[6]。

2.2.3 滑模设备安装

排水沟现浇作业开始前，应认真检查所有滑模设备，并做必要的调试，需要注意的内容包括：设备电源是否接好、模具准备情况和具体的走行方向等。将设备调试好后，方可按照开挖基准线与控制桩借助吊车将设备吊装到位。在设备安装与就位的过程中应注意以下两点：第一点，模具定位方向尽量和沟槽中心线重合，两者偏差要限制在10mm 之内；第二点，若沟槽所处横向位置与竖直方向的高度都不能有明显变化。

2.2.4 混凝土拌制与运输

混凝土在拌和站生产，其生产时，应按照以上要求的坍落度进行，搅拌机械为强制性搅拌机，混凝土生产过程中需安排专人负责配料及添水。拌制完成的混凝土用搅拌车实施运输，为达到施工要求，需结合运输时间及运输车吨位在现场配备数量充足的运输设备，以确保之后的滑模施工保持连续。混凝土运距不可过长，通常不超过8km。在混凝土运输过程中应密切注意天气及气温变化，为混凝土提供良好保护，使运输到场的混凝土达到施工要求。

2.2.5 混凝土浇筑与摊铺

将混凝土运输到现场后，应先对各项技术性能进行严格检查，包括坍落度与和易性等，经检查无误后，方可在浇筑与摊铺施工中使用。因滑模设备自身带有输料及振捣装置，所以混凝土进入设备的料仓后可自动运送并振捣。伴随设备不断前进，排水沟连续成型。在滑模施工完成后，应尽快对残留的混凝土进行清理，并对滑模设备进行冲洗，以免凝结影响下次正常使用。摊铺施工中应注意下列要点：其一，如果滑模设备的实际行走速度过快或过慢，则排水沟成型后容易产生断裂、挤压或鼓包，所以施工中必须对滑模速度予以严格控制；其二，对混凝土的振动时间和振捣器具体安装部位进行严格控制，使振动后的混凝土达到密实；其三，作业中滑模设备必须匀速行进，否则会因为混凝土未能达到密实导致成型后结构出现明显的裂纹及麻面[7]。

2.2.6 表面处理与人工收光抹面

将混凝土浇筑完成后，尽管对施工中不同环节均加以严格控制，但成型后难免因为和易性等因素的影响产生缺陷，最常见的缺陷包括光滑度不足、水泥浆不均匀与塌陷，对此，应安排专人对滑模设备进行全程跟踪，做好平整度检测，并根据检测结果及时修整，从而达到理想施工效果。此次开发的滑模设备还配有收面装置，可在施工的同时完成自动收面，减少采用人工进行收面时的工作量。然而，为保证成型后排水沟整体平整度，需在局部完成自动收面后采用人工进行辅助收面。人工收面要在合适的时机进行，既不可过早也不可过晚，一般情况下，建议在成型完成后30～60min 进行。当气温较高时，应适当增加收面的人数，确保收面和滑模施工进度良好匹配。在收面的同时还需做好必要的修饰，一般分三次进行：第一次表面抹平；第二次表面精平；第三次表面压光[8]。

2.2.7 沉降缝设置

为避免施工完成的排水沟在早期产生断板等问题，或在使用时因混凝土发生不均匀收缩与沉降现象而开裂，需在施工中设置沉降缝，其具体施工步骤为：在排水沟混凝土强度不低于2.5MPa 时实施弹线切割，在切割过程中应使沉降缝达到上下贯通，防止啃边；切割结束后，为避免渗水，还要对沉降缝实施灌缝，在灌缝开始前应先将缝中存在的杂物清理干净，以免存在杂物影响灌缝材料和缝内壁之间的黏结；灌缝结束后用水泥砂浆进行嵌缝，以保证整体美观性。

3 结语

综上所述，排水沟作为公路排水系统重要组成部分，其施工质量直接决定整个排水系统的功能，为保证排水沟施工质量，有必要结合排水沟结构特点及机械专业发展，研发新型施工设备。实践表明，此次研发的牵引挤压式滑模施工设备及其施工工艺合理可行，能在保证排水沟质量的基础上，提高施工效率，可为很多公路排水沟施工项目提供参考借鉴。