滑模技术在混凝土排水工程中的应用

孙子育

（甘肃威远路业（集团）有限公司，甘肃 定西 743000）

1 滑模施工工艺的发展趋势

1.1 节能技术的发展

（1）滑模机制造商开发出来的系列化产品，为用户提供多种选择，有效地解决在滑模施工过程中的问题，进一步节省资源，降低施工成本。（2）履带行走为转移工作面浪费了大量的时间以及燃油消耗，设计过程中尝试加入轮式转换。（3）施工过程中材料的浪费，在机械结构设计时逐步完善。（1）由于所铺筑的结构物尺寸差异大，施工过程中经常出现中大型滑模机摊铺小型构筑物，燃油消耗不对称，未解决能源消耗问题，在设计中、大型滑模机的的过程中引入合理的功率匹配技术，采用更先进的电控油门发动机，使发动机与液压油门达到最优匹配。

1.2 智能监控技术的发展

（1）进一步完善高精度差分和GPS无线控制技术在滑模机械系统中的应用，彻底取代传统的挂线施工，进一步节省所花费的人力资源投入。（2）无线遥控技术的引用，使得操作人员可以选择特殊施工要求下的位置控制滑模机，安全且方便。（3）引入多种传感器，并且采用GPRS技术将各部件工作情况及施工情况传输至监控中心，对机械的工作状态及工程质量进行监控。

1.3 滑模施工技术的应用市场及展望

近年来，中国在滑模施工技术的推广与应用中取得了一些成绩，但相比于国外对此技术的应用程度，我国在许多方面还存在很大差距。（1）滑模施工技术在国内的应用领域有限。滑模机在国内大多用于公路两侧路缘石、水沟以及防撞栏等小型构筑物的建设。在河坝、铁路等工程中的应用还是一片空白。（2）滑模施工技术在国内的认知度低。大部分业主、施工企业还不太熟悉该项工艺，仍停留在传统的施工工艺中。（3）国产的滑模机系列化产品不健全。国内的制造商仅有少数几家，且产能有限，自动化程度不高。 （4）国内人口基数大，大面积的机械化施工将取代该工种大量的工作岗位。（5）国内的滑模施工技术还应该进一步推广与应用，同时应加大步伐投入研究新型产品，使得基础建设中的能源消耗、时间消耗等进一步降低，从而提高工程质量。

2 滑模技术在混凝土排水工程中的应用

2.1 工程概况

甘肃某公路A标段共计43Km，采用双向四车道高速公路标准，设计时速100Km/h。排水工程采用纵向排水沟、路缘石及急流槽等构造物，工程原设计路缘石为预制块安装，纵向排水沟为支模现浇，而后为加快施工进度，提高质量控制，标段积极采用新工艺，引进滑模施工技术，对混凝土排水工程中全部采用滑模机施工。

2.2 工程中的应用及影响

该标段通过引进滑模施工技术，采用机械为德国WirtgrnSP-15型滑模摊铺机。在路基段落水稳基层施工时提前为滑模施工准备了操作空间，当底基层施工完毕后，采用滑模机施工纵向排水沟，相比于采用传统施工工艺的标段节省了1/2的时间，极大地提升了施工效率，同时为下、上基层提供了充足的工作面。滑模施工工艺使得纵向排水沟强度提高，剩余水稳层施工时无需立模施工，节省了人力物力投入成本，同时避免了传统施工工艺中排水沟经压路机挤压的现象。在水稳基层施工完毕以后，路缘石施工过程中相比传统工艺效率提升了2倍，平均日完成量2Km以上，有效地保证了后续沥青施工工作面，其施工后的产品 “横平竖直”，且强度高、抗挤压、整体美观度好，在沥青施工过程中未出现错位现象。

2.3 工艺原理

根据工作原理的不同，滑模摊铺机主要分为挤压式、振捣式、锤捣式和振动式。挤压式滑模摊铺机的工作原理是：混合料被螺旋推进器或往复缸不断地推入成型模具，并充分地挤满，混合料内部产生一定的挤压作用力，形成具有一定密实度、强度及一定形状的构造物。在构造物形成的过程中，混合料对螺旋输送器的水平反力传给机架、行走轮，使整机沿着路面前进。锤捣式滑模摊铺机的工作原理是：在滑模机成型模具的前面安装有锤捣装置，该系统将混凝土锤捣挤压进入与主机相连的成型模具里；机器的行走是靠自撞锤运动的反作用力。振捣式滑模摊铺机的工作原理是：在滑模机成型模具的前面加有振捣棒，通过振捣棒的作用使水泥混凝土达到一定的密实度。振动式滑模摊铺机的工作原理是：在模具上安装一个高频低幅的振动器，通过振动器使水泥混凝土达到一定的密实度；机器的行走是靠本身的动力，而不依赖混合料对机器的反作用力，因而行走相对比较稳定。各种滑模机的工作原理虽然有所不同，但其结构一般都由料斗、喂料器、成型模具、密实机构、升降系统及控制系统等组成。

2.4 施工工艺流程及控制要点

2.4.1 施工工艺流程

工作面处理—导线布设—混凝土拌制与运输—摊铺—收光、修整—覆膜养生—切缝。

2.4.2 控制要点

（1）混凝土的精确配料

在施工过程中需要对混凝土的原材料砂、石、水泥等材料的质量进行严格的控制，并且要求砂和石集料、水泥和水的配料精确度控制在1%和0.5%误差范围内。这是因为不够精确的配料误差会导致干硬性混凝土演变为塑性混凝土。同时，为了确保拌和的质量要求。在进行上料的时候，料不可以串仓。搅拌站每工作5h左右需要全面检查拌和楼各项工作是否正常，尤其检查是否有堵塞问题出现。

（2）坍落度的控制

每拌搅拌时间不宜低于60s，需要专人控制砼料坍落度，随时检测，即时控制由于原材料因素引起的坍落度变化，保持出场坍落度在10mm～20mm范围内，这样可以很好的确保混凝土的工作性能。

（3）混凝土的运输

砼料出场至摊铺完毕时间不宜超过3h，否则将会出现不同程度的拉裂现象。

（4）振动参数的设置

结合试验表明，干硬性混凝土经过振动后，其改变了混合料的物理性能，开始具备一定的流动性液化。同时经过其自重作用下，骨料重新排列，从而混合料的密实度提高。结合实践经验表明，振幅越大，其液化程度越高，流动性越明显。但过大的流动性会导致混合料颗粒排布散乱，从而造成产品的严重变形。而过小的振幅难以达到理想的密实效果。结合工程实践，滑模机的振幅应控制在0.2mm～0.4mm。

（5）摊铺和抹面

在滑模机进行摊铺之前，需要严格的检查基层质量，对所存在的缺陷及时进行人工修整，以免影响摊铺效果。导线架设要求直线段间距小于10m，弯道小于5m。开始施工前，应对滑模机内部模板洒水润湿，这样可以避免砼料粘结于模具上。滑模机摊铺起步速度应控制在 0.5m/min～1.0m/min，行驶正常后控制在 1.0m/min～2.0m/min。同时，现场施工人员应该结合砼料的实际情况及摊铺效果及时调整参数施工，对部分缺陷进行人工修饰。施工过程中应尽可能少的出现停车、大幅度转向等情况，确保施工连续性。

（6）养生和切缝

养生应覆盖薄膜，由于天气及现场砼料情况其开始时间需要现场施工人员结合经验确定。一般在摊铺成型后1h左右，养生应持续5d～7d；同时切缝应尽早进行，以切缝时不崩边为原则。

3 总结

滑模技术在公路工程中的应用起步较晚，但是在这些年的发展过程中，应用的领域也越来越多，比如说在上文工程项目的排水工程中，滑模技术的应用有效提高了施工进度和质量，但是在应用的过程中，需要综合考虑各方面的因素，做好施工工艺和施工技术，确保项目的质量。