路基梯形水沟滑模施工技术研究

包烨明

（中铁十二局集团第三工程有限公司 山西太原 030024）

1 引言

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［1］。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。究其原因主要为路基水沟作为附属工程，往往在施工过程中没有引起施工单位的足够重视。但在过去几年里，部分已开通运营的铁路及公路的局部段落由于排水设施设置不完善或排水沟施工质量不合格致使水渗入并浸泡路基本体造成路基下沉的现象已成为较为频繁的缺陷及病害类型之一［2］。尤其在软土路基［3］地段，水对路基结构造成的破坏已成为各施工单位极为头疼的问题［4］。传统路基水沟施工采用普通挖掘机开挖人工修边的开挖方式与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、施工进度慢且混凝土不密实等缺点。为了解决上述问题并形成一种既能提升水沟施工质量又能提升施工效率的全新工艺，本文以青连铁路路基工程为依托，对研究形成的梯形水沟滑模施工技术进行了详细阐述。

2 总体方案及工艺原理

通过测量控制确定水沟平面位置、纵坡及标高。采用定型挖斗，水沟开挖一次成型。

安装自主研发的滑模机，通过进料仓灌入混凝土。当混凝土进入推进器后，启动液压泵站、油缸作伸缩运动，推进器将混凝土推进挤压到水沟开挖槽与滑模机模板形成的梯形空腔内，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，对混凝土进行压实和振捣；滑模机利用液压油缸产生挤压的反作用力，沿水沟两侧安放槽钢轨道前行。混凝土连续供应，水沟一次性浇筑成型［5］。

3 具体施工工艺

本技术具体施工工艺流程见图 1［6］。

3.1 场地平整碾压

图1 路基梯形水沟滑模施工工艺流程

施工前对施工段落水沟的原地面进行平整，根据设计要求、排水方向调整出纵向排水坡度，坡脚及栅栏0.5 m范围人工清理，中间地段机械清理。地表土质软弱时，可采用改良土等填料局部换填，碾压密实并予平整，提高场地承载力，碾压完成后按设计要求进行压实系数检测。场地平整见图2。

3.2 测量放线

据施工图纸，采用全站仪对施工段落水沟中心及边桩进行放样，为控制水沟线形，直线段每隔20 m进行放样（曲线段根据曲线半径缩短间距）并及时做引桩，根据控制桩用白灰标出水沟开挖线。测量放线见图 3［7］。

图2 场地平整

图3 测量放线

3.3 水沟开挖

采用特制定型挖斗，水沟开挖一次成型，同时配置小型自卸运输汽车，将开挖土方及时清运。水沟开挖见图 4、图 5［8］。

图4 特制定型挖斗开挖水沟

图5 水沟开挖成型

3.4 设备安装

采用自主研发的滑模设备，利用吊车吊装就位。滑模施工前，先根据开挖线及控制桩安放走行槽钢，走行槽钢规格为 14a槽钢×3 m。滑模机设备参数及结构见表1与图6［9］。现场安装见图7。

表1 滑模机设备参数

图6 自主研发滑模机结构

3.5 混凝土拌制、运输及浇筑

梯形水沟混凝土在拌和站集中拌制，由于滑模工艺所需的混凝土为干硬混凝土，采用传统的混凝土罐车无法运输，故采用自卸斗车运输。混凝土由吊车利用特制料斗吊装入模，在进料仓内通过螺旋装置进行二次搅拌；设备通过液压装置挤压已浇筑混凝土产生的反力行走，方向和标高通过渠槽两侧安放的轨道控制，滑模机移动过程中附着式平板振动器不间断振捣，局部利用手提式平板振动器加强，水沟一次性浇筑成型。混凝土浇筑见图8。

图7 滑模设备安装

3.6 人工收光抹面

滑模机浇筑成型后，人工收光抹面，收面的同时对线形进行修饰，保证直线线形顺直，曲线线形圆顺。第一次收面，抹平，棱角出线；第二次收面，精平，棱角分明；第三次压面，抹出光面，修正局部棱角。人工收光抹面见图9。

图8 混凝土浇筑

图9 人工收光抹面

3.7 设置沉降缝

水沟每10 m设置一道沉降缝，缝宽2 cm。沉降缝设置分两步：第一步，在混凝土强度达到2.5 MPa时用切割机弹线切割，切割时应保证沉降缝上下贯通；第二步冲洗沉降缝，填塞沥青麻筋，然后用水泥砂浆嵌缝。切割机切割弹线见图10［10］。

3.8 养护

混凝土浇筑并收面后6 h内覆盖塑料薄膜全封闭进行养生。混凝土养护见图11。

图10 切割机切割弹线

图11 混凝土养护

4 经济技术对比

4.1 经济费用分析

滑模设备每台套约7.5万元，综合开挖成槽效率100 m／台班；折合每延米折旧费1.89元（设备折旧年限按3年计算，每年施工6个月，每月施工22 d。理论效率可达60 m／h，受混凝土供应、收光抹面等工序制约，实际进度100 m／台班）；每台套设备现场劳力配备共20人，其中测量放样3人，水沟开挖2人，滑模小组15人（混凝土吊装供应3人，滑模机操作司机1人，混凝土收面6人，其他配合人员5人）。

综合考虑配套挖掘机、运输车辆及设备折旧相关费用，采用滑模施工技术，青连铁路每延米综合费用291.5元；太焦铁路每延米综合费用285元。

传统工艺的模筑法施工，采用小型挖机挖槽、人工修整沟型和安拆模板、浇筑混凝土，设备开挖成槽效率100 m／台班，水沟成型每100 m需劳力27人3 d工时，约合80～100个工天。100 m模板投入约6万元，按照循环50次计算并考虑模板摊销，折合每延米折旧费12元。采用传统工艺，青连铁路每延米综合费用327.1元，太焦铁路每延米综合费用300元。

4.2 进度分析

根据青连铁路工程实践，每100 m成型水沟滑模工法较传统工法提前2 d。

4.3 经济技术比较

传统工艺与滑模工艺经济技术比较见表2［11］。

表2 传统工艺与滑模工艺经济技术对比

5 结束语

综上可见，路基梯形水沟滑模施工技术主要具有以下优点：

（1）采用挖机定型铲斗一次性开挖成型，形成的水沟断面规则、沟壁密实、线形美观且工效提升明显。

（2）滑模机设备组装难度小，操作简便，设备投资费用较小。

（3）混凝土浇筑采用滑模机对沟底及侧壁一次摊铺挤压浇筑成型，整体性好，质量可靠。

（4）滑模机采用柴油机作为行走及振捣的动力，不受电力影响，施工方便。

（5）理论摊铺效率可达60 m／h，施工效率高。

（6）施工现场不需要安装模板，减少了材料堆放；施工流水作业，人走料清，无需单独进行场地清理，满足环保要求。

另外，对于工程规模较大的路基梯形水沟施工，滑模技术综合技术经济效益明显，且克服了传统工艺的质量通病，确保了施工质量及技术指标符合要求［12］，工程后期维修养护的成本节约也十分可观。目前，该技术已经在青连、京张、济青、哈牡、太焦、郑万、连镇、连盐、昌吉赣、赣深、银西等十余个客专或高铁项目得到了应用。