纤维混凝土配合GPS高精度滑模机黑山项目施工的应用研究

杨凯 王文要

摘要：随着滑模机在路面路缘石和排水沟中的推广应用，国内滑膜机的类型和型号也层出不穷。本文通过对合成纤维混凝土和GPS高精度的滑膜机结合的综合应用研究，在满足质量和性能要求的前提下，通过替换隧道路面排水沟的结构钢筋，充分发挥纤维混凝土抗拉和滑膜机快速施工的优点，保证了施工进度与质量。此成功课题可推广应用在更多的小型结构物上。

关键词：合成纤维混凝土 高精度滑模机 融合应用 抗拉性能 高工效

Application of Fiber Reinforced Concrete Combined With GPS High Precision Slip Form Machine in Heishan Project

YANG Kai   WANG Wenyao

（CCCC Second Navigation Bureau No.4 Co.， Ltd.， Wuhu， Anhui Province， 241000 China）

Abstract：With the popularization and application of slip form machine in pavement curb and drainage ditch， the types and models of domestic slip form machine are also emerging one after another. This paper is the analysis studies for the fiber concrete and trimmer slipform paver comprehensive application， the fiber concrete instead of the reinforcement and concrete for the gutter of the tunnel， through the trimmer slipform paver to make the product， and the quality of the product met the requirements of the standard， the construction time has been saved in this combined method. Based on this study， the fiber concrete and trimmer slipform paver comprehensive application could be used for more types of the concrete structures.

Key Words：Fiber concrete;Trimmer slipform paver;Comprehensive application;Tensile strength;Efficiently

1. 引言課题研究的背景及目的意义

1.1 课题研究的背景

随着滑模机在路面路缘石和排水沟中的推广应用，国内滑膜机的类型和型号也层出不穷，性能不一[1]。而滑膜机的创造和使用推广最早开始于国外的施工项目，目前欧洲推广最多的是GPS高精度多功能履带滑模机。在推广应用高精度滑模机的同时，欧洲项目也开始进行一些新尝试，以合成纤维混凝土优异的性能，替换结构物的钢筋抗拉性能要求，并结合滑模机快速施工的效率，节省成本和资源投入，推广绿色环保施工[2-4]。

1.2 课题研究的目的意义

本课题通过对合成纤维混凝土配合GPS高精度滑模机综合应用的创新研究，进一步拓宽纤维混凝土和GPS高精度滑模机的工程使用范围，为“一带一路”工程企业施工研究提供一定的借鉴。

1.3 课题研究的对象

高速公路建设在国内国外都是重要的交通工程内容，而长距离的路线结构物施工是保证项目施工效率的关键部分，针对这种情况，一般采用快功效的滑模机施工，加快现场施工效率，减少对木模板的浪费使用。

本课题以欧洲黑山南北高速公路项目中隧道内路面排水沟为研究对象，通过对合成纤维混凝土配合比的性能确认，并根据滑模施工成型的要求，确认合适稳定的配合比例。同时利用滑模机简单快速施工的特点，达到满足质量要求，且快速施工的目标[3-6]。

2. 合成纤维混凝土配合GPS高精度滑模机实例类型

根据黑山南北高速公路项目隧道路面排水沟设计中荷载的要求，主设计采用钢筋混凝土结构。一般现场施工将采用预制安装或者现浇混凝土施工。因黑山项目部隧道数目较多，且累计路面排水沟长度较长，投入的资源和人力较多，同时因场地和模板浪费等导致成本的投入也较大。

因此，项目部研究人员在结合当地行业特点和内部团队研究后，决定采用纤维混凝土替换钢筋混凝土的组合，并采用滑模机现场浇筑施工。这样既可以简化工序，又减少资源人力的投入，同时加快了施工效率，对项目部施工进度有很大的助力（见图1）。

3合成纤维混凝土配合比性能

合成纤维混凝土目前在国内外应用较多，在提高混凝土耐久性上性能优异，而本项目把合成纤维混凝土用于滑模机中，同时又取消了结构物中的钢筋结构。而合成纤维的作用在增加混凝土强度的同时，也要达到钢筋的抗弯抗拉的效果。其中本项目合成纤维的参入量达到每立方混凝土2kg掺入量。

合成纤维掺量在大于1.5kg/m3后，纤维的掺入能使纤维与混凝土内部的粘结性能增强，使之联系紧密，成为一个内部交错连接的整体结构。同时也增加了混凝土的早期强度，能够满足滑模施工的固型的要求。在本项目现场试验结果中得到合成纤维混凝土的28d抗压强度值提高了12%～15%，最高28d强度达到50MPa，纤维的掺入量大大提高了混凝土的韧性，改变了混凝土脆性破坏的形态[2]，具体配合比情况如表1所示。

在合成纤维混凝土使用过程中，根据滑模机成型的特点，项目部对合成纤维混凝土的搅拌时间和坍落度进行了严格控制，根据纤维混凝土掺入量较多的情况，每方混凝土搅拌时间基本为2min，而现场坍落度一般控制在4～6cm。

4 GPS高精度滑模机的类型和特点

在欧洲滑模机施工工艺传入国内后，国内有较多的滑模机施工应用，有专门针对路面路缘石、路面排水沟或排水渠的各种振动成型的滑模设备。根据调查发现，能够根据公路曲线完成高精度标高和曲线控制的GPS高精度滑模机设备并不多。

欧洲的滑模机是以GPS定位人工微调的高精度履带多功能滑模机，它需要事先通过对混凝土结构的3D模型输入到GPS定位设备中，然后根据已有的数据进行标高和线形的实时控制，这样才能尽快高效地完成现场施工。其具体优点如下。

4.1 资源的节省和高效的施工

滑模机根据结构物特点配套加工成型模板，并配置整体震动密实设备，在混凝土成型后快速震动成型，根据现场施工精度要求，滑模机施工每天最少可以完成800m施工。而根据传统的施工工艺，一个班组6人，钢筋绑扎和模板固定，再完成混凝土浇筑，一天能夠完成50m。如果是预制安装，还需要考虑预制场地、钢筋模板加工、混凝土输送和成品运输保护等，各个工序需要一定的人力设备资源的投入。因此，纤维混凝土配和滑模机的工效有很大的提高和改善。

4.2 绿色环保施工

绿色环保施工作为建筑全寿命周期中的一个重要阶段，是实现建筑领域资源节约和节能减排的关键环节。在保证质量、安全等基本要求的前提下，通过科学管理和技术进步，最大限度地节约资源并减少对环境负面影响的施工活动，实现节能、节地、节水、节材和环境保护（“四节一环保”），而GPS高精度滑模机施工不仅效率高，同时施工过程中降低了现场混凝土的浪费，并减少了对木模板的浪费使用，且现场施工能够达到低噪音、无污染施工等，其中减少了对钢筋的消耗使用，完全可以作为绿色环保施工的工艺进行推广使用。

5 应用结果分析

在对纤维混凝土和滑模机综合使用的现场结果反馈分析中，纤维混凝土结构的强度和抗压强度经试验验证后，都满足设计要求，且根据欧洲法规EU-No.305-2011中成品尺寸误差要求，现场实测数据都满足要求。

在对纤维混凝土和滑模机应用中发现，虽然纤维混凝土能够相应的减少结构裂纹，但结构物长度较长，所以滑模施工的分段切割分离还是必须执行的。现场以2m一个节段进行切割分离，避免裂缝的出现。因排水沟系统必须封闭的性能要求，本项目采用西卡-flex材料进行切缝封堵，确保路面排水沟的封闭性。

综合本课题研究，纤维混凝土配合GPS滑模机的使用是可行的，在极大地提高了施工工效后，还确保了施工质量，此应用在本项目中也是有创意的结合创新施工。

6在本项目其他结构物的应用和推广

在本项目施工过程中，因项目部路面排水和隧道排水沟结构物多，项目部引进了第二台GPS高精度滑模机，因纤维混凝土优异的性能，项目部在调整了配合比后推广此应用于“L”型路面排水路缘石，路面开挖区“U”型路面排水沟等。在推动纤维混凝土和滑模机的使用后，极大地提升了路面工程的施工进度，并保证了质量，减少了小型结构物的裂缝产生，得到了较好的评价反馈[6-8]。

7结语

本课题通过对纤维混凝土和GPS高精度滑模机的综合应用进行研究，并成功地通过对隧道路面排水沟中钢筋性能的替代完成了滑模机的高速施工，充分发挥了纤维混凝土优异的抗压和抗拉强度性能，在其配合比中，还添加了防止合成纤维老化的添加剂，增加了纤维混凝土的耐久性。在纤维混凝土的性能下，配合欧洲高精度GPS滑模机使用，极大地提高了施工效率，并减少了对资源的使用，是个比较优异的组合施工方案。针对此工艺的施工性能，基本可以满足国家倡导的绿色施工工艺，值得推广到更多的施工领域，且能够发挥更多的创新作用，为后续绿色环保施工提供更好的参照借鉴。

参考文献

[1] 赵国普，何慧国.路缘石滑模摊铺机在国内外的发展与应用[J].筑路机械与施工机械化，2009，26（11）：16-20，53.

[2]黄政宇，李操旺，刘永强.聚乙烯纤维对超高性能混凝土性能的影响[J].材料导报，2014，28（20）：5.

[3]朱峰.混杂纤维混凝土冲击性能试验研究[D].武汉：湖北工业大学，2020.

[4]王海彦，孟江，高文山，等.硫酸盐腐蚀环境下湿喷塑钢纤维混凝土劣化模型研究[J].硅酸盐通报，2020，39（5）：1498-1502.

[5]冯古雨.抗老化聚丙烯格栅增强混凝土结构裂缝演化行为研究[D].无锡：江南大学，2020.

[6]向安乐，明维，王孟波.高分子合成纤维在地铁管片混凝土中的试验研究[J].混凝土与水泥制品，2019（6）：41-44.

[7]王栋.房屋建筑工程中混凝土施工技术研究[J].住宅与房地产，2021（7）：190-191.

[8]万琛，唐逸.预拌混凝土企业的混凝土工程项目质量管理方法初探[J].中国管理信息化，2020，23（19）：127-129.