CN106245488A - 一种利用振搅式自行滑模连续浇筑路基边沟的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及路基边沟施工领域，具体为一种利用振搅式自行滑模连续浇筑路基边沟的施工方法，解决路基边沟施工过程中传统工艺效率低及质量难控制等问题，包括场地平整；采用定型挖斗实现沟槽一次性开挖成型；振搅式自行滑模吊装；振搅式自行滑模通过其内部的液压油缸挤压已灌注的混凝土，并利用其产生的反向推力行走，进行连续的作业运动，水沟一次性浇筑成型；人工收光抹面；置沉降缝等步骤，滑模自主行走形成的混凝土挤压力与自带附着式振捣器提升了混凝土的密实度与浇筑质量。行走过程中即浇筑水沟成型，无需人工反复安装、拆除、倒运模板与等待混凝土凝固的环节，大幅提高了施工效率，大大缩短了施工工期。

Description

一种利用振搅式自行滑模连续浇筑路基边沟的施工方法

技术领域

本发明涉及路基边沟施工领域，具体为一种利用振搅式自行滑模连续浇筑路基边沟的施工方法。

背景技术

公知，随着我国目前高速铁路、公路的迅猛发展，主体工程施工中一些传统的技术与设备已经逐步被先进的工艺与机械所替代。但在部分附属工程施工中，往往忽略新工艺及新设备的研发推广。如传统路基边沟施工采用普通挖掘机开挖人工修边的开挖方式与采用普通定型模板进行立模、拆模、倒模等多工序的浇筑方式。此工艺存在边沟开挖的结构尺寸及线形难以控制、底板与侧壁分次浇筑、模板反复定位、拆装及倒运、劳力配置多、施工进度慢等缺点。因此如何解决上述问题并形成一种既能提升边沟施工质量又能提升施工效率的全新工艺是本次研究的课题。

发明内容

本发明为了解决路基边沟施工过程中传统工艺效率低及质量难控制等问题，提供一种利用振搅式自行滑模连续浇筑路基边沟的施工方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种利用振搅式自行滑模连续浇筑路基边沟的施工方法，包括以下步骤：

1）场地平整：施工前对施工段落水沟的原地面进行平整，根据排水方向调整出纵向的排水坡度，利用压路机压实水沟，根据施工图纸，对施工段落水沟中心及边桩进行放样；

2）沟槽开挖：根据水沟沟槽尺寸定制标准定型挖斗，沟槽开挖采用挖机装配定型挖斗实现水沟沟槽一次性开挖成型；

3）振搅式自行滑模吊装：在沟槽顶面安装滑模行走轨道，吊装振搅式自行滑模，将其放置在水沟沟槽初始浇筑位置，振搅式自行滑模前端梁走行轮落在行走轨道内，振搅式自行滑模中线、行走轨道中线与水沟沟槽中线重合；

4）混凝土连续浇筑：混凝土集中拌制，采用专用运输车运输到施工现场，用吊车将混凝土吊运并灌注至振搅式自行滑模的进料仓内，振搅式自行滑模通过其内部的液压油缸挤压已灌注的混凝土，并利用其产生的反向推力行走，进行连续的作业运动，水沟一次性浇筑成型，浇筑方向和标高通过水沟沟槽两侧安放的行走轨道控制；

5）人工收光抹面：振搅式自行滑模浇筑成型后，由人工随后进行二次压光收面；

6）置沉降缝：水沟内间隔设置沉降缝，在水沟混凝土收完面之后经尺量确定沉降缝设置位置，利用切刀切出沉降缝；

7）养护：混凝土浇筑并收面后6h内覆盖塑料薄膜全封闭进行养生。

所述步骤4）利用振搅式自行滑模进行混凝土连续浇筑时，具体过程如下：

a. 混凝土到达现场后其坍落度应控制在40-50mm；

b. 在水沟沟槽初始浇筑位置，振搅式自行滑模工作时，首先启动附着式振动器为落料做准备，用吊车将混凝土吊运到振搅式自行滑模的进料仓内，在进料仓内通过螺旋搅拌叶片进行二次搅拌；

c.在浇筑第一模灌注砼时，混凝土通过进料仓灌注至由挤压封堵仓、灌注仓及槽形成型仓构成的浇筑料道内，直至浇筑料道内混凝土达到90%，启动液压泵站，油缸活塞杆开始伸出，将混凝土挤压至由作为内模的槽形成型仓外壁与水沟沟槽内壁所形成的梯形浇筑空腔内，油缸活塞杆伸出长度50mm~80mm之间，此时先推动滑模架体前移；留出空隙后，油缸活塞杆再缩回，缩回长度50mm~80mm之间，此时拖动槽形成型仓、灌注仓、挤压封堵仓前移，前移过程中持续灌注混凝土；再次伸出油缸活塞杆以挤压水沟沟槽浇筑断面，使已浇筑段混凝土密实后推动滑模架体前移，伸出长度50mm~80mm之间；然后油缸活塞杆再缩回，缩回长度50mm~80mm之间，此时拖动槽形成型仓、灌注仓、挤压封堵仓前移，前移过程中持续灌注混凝土；然后按照油缸活塞杆完成一次伸缩动作为一个循环，不断重复，以完成整个水沟沟槽的混凝土连续浇筑，每一循环混凝土施工时间为5-15秒，灌注挤压行程约为50mm~80mm之间。

优选地，置沉降缝时，水沟沟槽内每10m设置一道沉降缝，缝宽2cm，待混凝土经养护强度达到设计要求后，将沉降缝内多余混凝土凿除并用水冲洗干净，内侧10cm填塞沥青麻筋，外侧10cm采用M10水泥砂浆填塞并勾出凹缝。

优选地，步骤2）中的定型挖斗结构包含与水沟沟槽尺寸相互吻合的梯形挖斗，梯形挖斗的上部钢板上增设与挖机伸缩臂铰接的连接杆件。

优选地，步骤3）中的振搅式自行滑模结构包含位于水沟槽内的滑模架体，滑模架体依靠固定卡环紧靠在水沟沟槽基坑内壁，滑模架体顶部后方设置前端梁，前端梁两端安装走行轮，走行轮分别放置在沟槽顶面的行走轨道内；滑模架体内间隔水平安装有与液压泵站连接的液压油缸，液压油缸的活塞杆上由右向左依次固定有制成一体的挤压封堵仓、灌注仓、槽形成型仓，灌注仓顶部设有进料仓，槽形成型仓顶部焊接有压顶密封盖板，其中挤压封堵仓的横截面与开挖后沟槽的断面相互配合，槽形成型仓的横截面与浇筑混凝土后沟槽的断面相互配合，挤压封堵仓、灌注仓及槽形成型仓之间构成浇筑料道，作为内模的槽形成型仓外壁与开挖后沟槽内壁形成梯形浇筑空腔。

上述结构中，所述的进料仓内增设螺旋搅拌叶片，通过螺旋搅拌叶片进行混凝土二次搅拌，确保混凝土的整体和易性符合要求并顺利入模；所述的槽形成型仓内部安装有附着式振动器，在滑模移动过程中附着式振动器不间断振捣，确保了混凝土质量。

采用本发明的施工方法及施工设备，槽形成型仓、灌注仓、挤压封堵仓和进料仓为一个整体，在滑模架体上摩擦运动，依靠液压油缸往复运动实现灌注挤压密实和向前走行的功能，动力来自液压系统的泵站，额定压力16MPa，滑模架体依靠固定卡环紧靠在开挖沟槽基坑内壁，滑模架体依靠顶部设置的走行轮沿放置在水沟基坑顶面的行走轨道内走行，以减小滑模架体走行时的摩擦力，避免损坏基坑内壁。当混凝土进入进料仓后，首先利用自带螺旋叶片装置进行二次搅拌，待其和易性满足要求后进入浇筑料道内，启动液压泵站、液压油缸作伸缩运动，将混凝土推进到梯形浇筑空腔内，压顶密封盖板也同时挤压成形，利用液压油缸的推力作用和附着式振动器对混凝土的连续振动，有效增强了滑模内浇筑混凝土的密实度，利用液压油缸推料产生挤压的反作用力自行行走，沟顶两侧安放槽型行走轨道，利用滑模架体前边两侧走行轮进行连续作业。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、采用自主设计的定型挖斗一次开挖成型，提升效率的同时确保了线形及结构尺寸符合要求；

2、边沟一次性施工长度不受定型模板的数量限制；

3、自主研发的滑模设备一次性定位，行走过程中即浇筑水沟成型，无需人工反复安装、拆除、倒运模板与等待混凝土凝固的环节，大幅提高了施工效率；

4、本滑模工艺为整体浇筑，避免了传统方法先浇筑底板再浇筑边墙造成的整体性差及容易漏振形成蜂窝麻面或烂根的现象；

5、滑模自主行走形成的混凝土挤压力与自带附着式振捣器提升了混凝土的密实度与浇筑质量；

6、人工手持切割机切缝，较传统工艺自然，施工缝美观；

7、节省了大量开挖与立模拆模的劳力成本，而且整个施工速度每个工作日约可灌注水沟50m，大大缩短了施工工期。

附图说明

图1为本发明的施工工序示意图；

图2 为本发明所述定型挖斗结构示意图；

图3为图2的侧视图；

图4为本发明所述振搅式自行滑模的主视图；

图5为本发明所述振搅式自行滑模的侧视图；

图6为振搅式自行滑模的俯视图；

图7为图4中槽形成型仓的结构示意图；

图8为图4中灌注仓的结构示意图；

图9为图4中挤压封堵仓的结构示意图；

图中：1-滑模架体；2-固定卡环；3-前端梁；4-走行轮；5-行走轨道；6-液压泵站；7-液压油缸；8-活塞杆；9-挤压封堵仓；10-灌注仓；11-槽形成型仓；12-进料仓；13-压顶密封盖板；14-浇筑料道；15-梯形浇筑空腔；16-螺旋搅拌叶片；17-附着式振动器；18-梯形挖斗；19-连接杆件。

具体实施方式

结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步说明：

一种利用振搅式自行滑模连续浇筑路基边沟的施工方法，如图1所示，包括以下步骤：

1）场地平整：施工前对施工段落水沟的原地面进行平整，根据排水方向调整出纵向的排水坡度，利用压路机压实水沟，根据施工图纸，对施工段落水沟中心及边桩进行放样，为控制水沟线型直线段每隔20m进行放样（曲线段根据曲线半径缩短间距）并及时做引桩且标出桩顶标高，根据控制桩用白灰洒出水沟开挖线；

2）沟槽开挖：根据水沟沟槽尺寸定制标准定型挖斗，沟槽开挖采用挖机装配定型挖斗实现水沟沟槽一次性开挖成型；开挖前根据测量放样所放定位桩用白灰洒出开挖线，根据所洒开挖线和挖机宽度洒出挖机作业行驶路线，作业时由专业技术人员指挥挖机沿所洒行驶路线倒退行驶作业，确保所开沟槽线型美观，并根据引桩桩顶标高借助水准仪控制挖机所开槽的顶标高（为达到设计精度要求每2米进行一次测量）。

3）振搅式自行滑模吊装：在沟槽顶面安装滑模行走轨道5，吊装振搅式自行滑模，将其放置在水沟沟槽初始浇筑位置，振搅式自行滑模前端梁走行轮4落在行走轨道内，振搅式自行滑模中线、行走轨道中线与水沟沟槽中线重合；

4）混凝土连续浇筑：混凝土集中拌制，采用专用运输车运输到施工现场，用吊车将混凝土吊运并灌注至振搅式自行滑模的进料仓12内，振搅式自行滑模通过其内部的液压油缸7挤压已灌注的混凝土，并利用其产生的反向推力行走，进行连续的作业运动，水沟一次性浇筑成型，浇筑方向和标高通过水沟沟槽两侧安放的行走轨道控制；

a. 混凝土集中拌制，采用专用运输车运输到施工现场，混凝土到达现场后其坍落度应控制在40-50mm；

b. 在水沟沟槽初始浇筑位置，振搅式自行滑模工作时，首先启动附着式振动器为落料做准备，用吊车将混凝土吊运到振搅式自行滑模的进料仓内，在进料仓内通过螺旋搅拌叶片进行二次搅拌；

c. 在浇筑第一模灌注砼时，混凝土通过进料仓灌注至由挤压封堵仓、灌注仓及槽形成型仓构成的浇筑料道内，直至浇筑料道内混凝土达到90%，以避免混凝土灌注太满，在挤压的时候溢料，以下混凝土灌注时，也同样要控制浇筑料道内的混凝土下料量；启动液压泵站，油缸活塞杆开始伸出，将混凝土挤压至由作为内模的槽形成型仓外壁与水沟沟槽内壁所形成的梯形浇筑空腔内，油缸活塞杆伸出长度50mm~80mm之间，此时先推动滑模架体前移；油缸活塞杆再缩回，缩回长度50mm~80mm之间，此时拖动槽形成型仓、灌注仓、挤压封堵仓前移，前移过程中持续灌注混凝土；再次伸出油缸活塞杆以挤压水沟沟槽浇筑断面，使已浇筑段混凝土密实后推动滑模架体前移，伸出长度50mm~80mm之间；然后油缸活塞杆再缩回，缩回长度50mm~80mm之间，此时拖动槽形成型仓、灌注仓、挤压封堵仓前移，前移过程中持续灌注混凝土；然后按照油缸活塞杆完成一次伸缩动作为一个循环，不断重复，以完成整个水沟沟槽的混凝土连续浇筑，每一循环混凝土施工时间为5-15秒，灌注挤压行程约为50mm~80mm之间。

上述过程中，槽形成型仓起作内模作用，固定成形混凝土在沟槽内壁上，灌注仓也同时挤压成形，由于液压油缸的推力作用和附着式振动器对混凝土的连续的振动，增强了梯形浇注腔内混凝土的挤压强度和密实度。利用附着式振动器的振动和液压油缸的推力，产生挤压和密实受力而自行行走的工作原理，液压油缸推进速度不超过20mm/S，控制油缸活塞杆伸出长度在50mm~80mm之间，从而控制每一循环滑模前移的距离和混凝土浇筑的长度，滑模前进作用力不致破坏混凝土的保持槽形截面的成型聚合力，过快和过慢的速度将使混凝土槽形形状破坏，同时也需要保证混凝土的塌落度以及二次搅拌作用达到所需要的混凝土和易性，从而保证混凝土最终的浇筑质量。

5）人工收光抹面：振搅式自行滑模浇筑成型后，由人工随后进行二次压光收面，收面同时将线型进行修饰，保证直线线型顺直，曲线线型圆顺；

6）置沉降缝：水沟内间隔设置沉降缝，在水沟混凝土收完面之后经尺量确定沉降缝设置位置，利用切刀切出沉降缝；水沟沟槽内每10m设置一道沉降缝，缝宽2cm，待混凝土经养护强度达到设计要求后，将沉降缝内多余混凝土凿除并用水冲洗干净，内侧10cm填塞沥青麻筋，外侧10cm采用M10水泥砂浆填塞并勾出凹缝。

7）养护：混凝土浇筑并收面后6h内覆盖塑料薄膜全封闭进行养生，当气温低于5度时，不得对混凝土洒水养生；洒水次数以混凝土表面湿润为宜。

在上述施工方法中，如图2所示，定型挖斗结构包含与水沟沟槽尺寸相互吻合的梯形挖斗18，梯形挖斗的上部钢板上增设与挖机伸缩臂铰接的连接杆件19。

如图4、5、6所示，所述步骤3）中的振搅式自行滑模结构包含位于水沟沟槽内的滑模架体1，滑模架体依靠固定卡环2紧靠在水沟沟槽基坑内壁，滑模架体顶部后方设置前端梁3，前端梁两端安装走行轮4，走行轮分别放置在沟槽顶面的行走轨道5内；滑模架体内间隔水平安装有与液压泵站6连接的液压油缸7，液压油缸的活塞杆8上由右向左依次固定有制成一体的挤压封堵仓9、灌注仓10、槽形成型仓11，灌注仓顶部设有进料仓12，槽形成型仓顶部焊接有压顶密封盖板13，如图9所示，其中挤压封堵仓的横截面与开挖后沟槽的断面相互配合，如图7所示，槽形成型仓的横截面与浇筑混凝土后沟槽的断面相互配合，如图4所示，挤压封堵仓、灌注仓及槽形成型仓之间构成浇筑料道14，如图5所示，作为内模的槽形成型仓外壁与开挖后沟槽内壁形成梯形浇筑空腔15。进料仓12内增设螺旋搅拌叶片16，槽形成型仓11内部安装有附着式振动器17。

工程实例：

新建青岛至连云港铁路位于胶东半岛南部，连接山东省胶东半岛、日照地区与江苏省连云港地区，是我国“五纵五横”综合运输大通道南北沿海运输通道的重要组成部分。线路纵跨两省三市，其中山东省境内186.626Km，江苏省境内7.888Km，建设标准为国铁Ⅰ级，双线电气化，设计速度为每小时200公里，客货并重，兼顾疏港、城际的铁路运输功能。

青连铁路洋河口至赣榆北段正线线路总长152.66km，路基长度77.95km（其中以路堑形式通过共20.4km，以路堤形式通过共57.6 km），占线路全长的51.1%，其中路基两侧排水系统80%以上设计为梯形排水沟。为了改善水沟传统施工工法功效低、整体性差的特点，经过多次探索与试验形成了本发明所述的梯形水沟滑模一次浇筑成型的施工方法。该方法功效高、质量好，技术先进，具有明显的社会效益和经济效益。

其中在青连铁路三标改DK149+900-改右DIK154+024.51段路基中进行了充分的应用，该段路基设计于坡脚外2m设置梯形排水沟，沟身采用C30混凝土浇筑，厚0.2m，底宽0.6m，顶宽1.8m，沟深0.6m，每10m设置一道伸缩缝，缝宽0.02m。

该段落采用传统工法施工了300米，采用滑模施工方法施工了800米，两种工法对比明显。在质量方面，传统工法分两次浇筑，先浇筑底板再浇筑边墙，整体性较差，而且振捣时容易漏振形成蜂窝麻面或烂根；滑模工艺为整体浇筑，内有附着式振捣器不间断振捣，每个小的行程浇筑长度8cm,之后通过液压力反作用于砼上推动设备前进（设备重3.5t），如此循环，砼通过振捣及反复挤压后非常密实，通过对水沟砼进行回弹法检测及取芯法检测，其结果均满足设计及规范要求。在效率方面，传统工艺平均每人每天可完成1.25米，滑模工艺可以达到平均每人每天4.5米，速度是传统工艺的3.6倍。在经济方面，传统工法每完成100米水沟需要80个工天，而采用滑模工法只需要22工天，将各种费用都考虑进去之后算出的综合单价也是滑模工法占有优势。因此，无论从质量、效率以及经济方面均是滑模工法要略胜一筹，在现场取得一定成果的同时也得到了各参建单位的一致好评。

Claims (7)

1.一种利用振搅式自行滑模连续浇筑路基边沟的施工方法，其特征是包括以下步骤：

1）场地平整：施工前对施工段落水沟的原地面进行平整，根据排水方向调整出纵向的排水坡度，利用压路机压实水沟，根据施工图纸，对施工段落水沟中心及边桩进行放样；

2）沟槽开挖：根据水沟沟槽尺寸定制标准定型挖斗，沟槽开挖采用挖机装配定型挖斗实现水沟沟槽一次性开挖成型；

3）振搅式自行滑模吊装：在沟槽顶面安装滑模行走轨道（5），吊装振搅式自行滑模，将其放置在水沟沟槽初始浇筑位置，振搅式自行滑模前端梁走行轮（4）落在行走轨道内，振搅式自行滑模中线、行走轨道中线与水沟沟槽中线重合；

4）混凝土连续浇筑：混凝土集中拌制，采用专用运输车运输到施工现场，用吊车将混凝土吊运并灌注至振搅式自行滑模的进料仓（12）内，振搅式自行滑模通过其内部的液压油缸（7）挤压已灌注的混凝土，并利用其产生的反向推力行走，进行连续的作业运动，水沟一次性浇筑成型，浇筑方向和标高通过水沟沟槽两侧安放的行走轨道控制；

5）人工收光抹面：振搅式自行滑模浇筑成型后，由人工随后进行二次压光收面；

6）置沉降缝：水沟内间隔设置沉降缝，在水沟混凝土收完面之后经尺量确定沉降缝设置位置，利用切刀切出沉降缝；

7）养护：混凝土浇筑并收面后6h内覆盖塑料薄膜全封闭进行养生。

2.根据权利要求1所述的一种利用振搅式自行滑模连续浇筑路基边沟的施工方法，其特征是所述步骤4）利用振搅式自行滑模进行混凝土连续浇筑时，具体过程如下：

a. 混凝土到达现场后其坍落度应控制在40-50mm；

b. 在水沟沟槽初始浇筑位置，振搅式自行滑模工作时，首先启动附着式振动器为落料做准备，用吊车将混凝土吊运到振搅式自行滑模的进料仓内，在进料仓内通过螺旋搅拌叶片进行二次搅拌；

c. 在浇筑第一模灌注砼时，混凝土通过进料仓灌注至由挤压封堵仓、灌注仓及槽形成型仓构成的浇筑料道（14）内，直至浇筑料道内混凝土达到90%；启动液压泵站，油缸活塞杆开始伸出，将混凝土挤压至由作为内模的槽形成型仓外壁与水沟沟槽内壁所形成的梯形浇筑空腔（15）内，油缸活塞杆伸出长度50mm~80mm之间，此时先推动滑模架体前移；留出空隙后，油缸活塞杆再缩回，缩回长度50mm~80mm之间，此时拖动槽形成型仓、灌注仓、挤压封堵仓前移，前移过程中持续灌注混凝土；再次伸出油缸活塞杆以挤压水沟沟槽浇筑断面，使已浇筑段混凝土密实后推动滑模架体前移，伸出长度50mm~80mm之间；然后油缸活塞杆再缩回，缩回长度50mm~80mm之间，此时拖动槽形成型仓、灌注仓、挤压封堵仓前移，前移过程中持续灌注混凝土；然后按照油缸活塞杆完成一次伸缩动作为一个循环，不断重复，以完成整个水沟沟槽的混凝土连续浇筑，每一循环混凝土施工时间为5-15秒，灌注挤压行程约为50mm~80mm之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种利用振搅式自行滑模连续浇筑路基边沟的施工方法，其特征是置沉降缝时，水沟沟槽内每10m设置一道沉降缝，缝宽2cm，待混凝土经养护强度达到设计要求后，将沉降缝内多余混凝土凿除并用水冲洗干净，内侧10cm填塞沥青麻筋，外侧10cm采用M10水泥砂浆填塞并勾出凹缝。

4.根据权利要求1或2所述的一种利用振搅式自行滑模连续浇筑路基边沟的施工方法，其特征是所述步骤2）中的定型挖斗结构包含与水沟沟槽尺寸相互吻合的梯形挖斗（18），梯形挖斗的上部钢板上增设与挖机伸缩臂铰接的连接杆件（19）。

5.根据权利要求1或2所述的一种利用振搅式自行滑模连续浇筑路基边沟的施工方法，其特征是所述步骤3）中的振搅式自行滑模结构包含位于水沟沟槽内的滑模架体（1），滑模架体依靠固定卡环（2）紧靠在水沟沟槽基坑内壁，滑模架体顶部后方设置前端梁（3），前端梁两端安装走行轮（4），走行轮分别放置在沟槽顶面的行走轨道（5）内；滑模架体内间隔水平安装有与液压泵站（6）连接的液压油缸（7），液压油缸的活塞杆（8）上由右向左依次固定有制成一体的挤压封堵仓（9）、灌注仓（10）、槽形成型仓（11），灌注仓顶部设有进料仓（12），槽形成型仓顶部焊接有压顶密封盖板（13），其中挤压封堵仓的横截面与开挖后沟槽的断面相互配合，槽形成型仓的横截面与浇筑混凝土后沟槽的断面相互配合，挤压封堵仓、灌注仓及槽形成型仓之间构成浇筑料道（14），作为内模的槽形成型仓外壁与开挖后沟槽内壁形成梯形浇筑空腔（15）。

6.根据权利要求5所述的一种利用振搅式自行滑模连续浇筑路基边沟的施工方法，其特征是进料仓（12）内增设螺旋搅拌叶片（16）。

7.根据权利要求5所述的一种利用振搅式自行滑模连续浇筑路基边沟的施工方法，其特征是槽形成型仓（11）内部安装有附着式振动器（17）。