滑模设备在混凝土防撞护栏施工中的应用

王建军

(山西路桥市政工程有限公司，山西 晋中 030600)

在公路工程中，混凝土防撞护栏实际上属于一种矮墙结构，能防止车辆失控后从公路中冲出，并能吸收一定碰撞能量，以免殃及其他。若采用传统的模筑法进行施工，因护栏作为条状结构物，长度很大，所以需要投入大量劳动力，并且质量也难以保证。而滑模机的出现，可以从本质上解决以上问题，为混凝土护栏的施工提供一种新方法。

1 工程概况

某公路工程A5标段防撞护栏采用两种形式，分别为中间护栏与路肩护栏，其总长度为64 km。该段防撞护栏施工全部采用滑模机进行，这项工艺从最初的探索阶段到实践应用积累了很多经验，有必要进行认真总结和分析。

2 基于滑模机的防撞护栏施工主要特点

采用滑模机进行防撞护栏施工主要具有以下几个方面特点。

(1)能提高施工的机械化水平，无需反复支模，由此能节省大量劳动力与材料，尤其适合大规模施工，可大幅降低成本，缩短工期，为之后的施工创造良好条件。

(2)滑模机采用柴油作为动力，并利用橡胶履带行进，作业时不会给已经成型的结构层造成破坏，且能快速进行转场[1]。

(3)防撞护栏作为典型的条带状结构物，采用滑模机能实现连续施工，进而使结构物有良好整体性，提高工程质量，并且还能解决采用传统技术无法保证曲线段圆顺度的问题。

(4)路侧混凝土护栏外形构造尺寸要求如表1所示，中分带混凝土护栏外形构造尺寸要求如表2所示。

3 材料与配合比

3.1 材料要求

(1)水泥

以普硅水泥为宜，单位体积混凝土的水泥剂量不能低于300 kg。

(2)砂

其洛杉矶磨耗值不能超过30，其砂当量应达到75以上。

表1 路侧混凝土护栏外形构造尺寸要求

表2 中分带混凝土护栏外形构造尺寸要求

(3)中、粗骨料

其含泥量不能超过2%，洛杉矶磨耗值不超过40，且微狄法尔磨耗值不超过35。

(4)水

混凝土拌和建议采用饮用水。

(5)外加剂

防撞护栏用混凝土的外加剂以引气剂为主，辅以必要的减水剂，根据施工要求掺加。

(6)钢筋

以HA12螺纹钢为主，要求不低于FeE400。

3.2 配合比

混凝土配合比是决定施工能否取得成功的关键，基于此，开工前要结合设计要求及滑模机各项参数标准，在实验室进行多次试配与试铺，以此确定最佳的配合比。在确定了最终使用的配合比后，不得以任何理由进行更换，同时在拌和过程中要对各类材料实际掺量予以严格控制。该标段共提出以下四种配合比：

1#配合比：8/15碎石∶/8碎石∶砂∶水泥∶减水剂(BASF RHEOBUILD 820)∶引气剂(BASF MICRO-AIR120)∶水=991∶290∶664∶350∶4.2∶1.1∶126，其坍落度为3.0 cm，28 d龄期后强度为34.9 MPa；

2#配合比：8/15碎石∶3/8碎石∶砂∶水泥∶引气剂(SIKA AER5)∶水=825∶345∶850∶360∶1.5∶156，其坍落度为2.0 cm，28 d龄期后强度为32.4 MPa；

3#配合比：8/15碎石∶3/8碎石∶砂∶水泥∶减水剂(BASF RHEOBUILD 820)∶引气剂(BASF MICRO-AIR120)∶水=844∶366∶852∶360∶2.9∶1.1∶126，其坍落度为3.5 cm，28 d龄期后强度为46.4 MPa；

4#配合比：8/15碎石∶3/8碎石∶砂∶水泥∶减水剂(BASF RHEOBUILD 820)∶引气剂(BASF MICRO-AIR120)∶水=785∶350∶953∶335∶2.8∶1.0∶120，其坍落度为3.0 cm，28 d龄期后强度为36.7 MPa。

以上四种配合比所用水泥类型相同，均为CPJ425。经试验，由于1#配合比混凝土无法成型，2#配合比混凝土在滑模机行走过程中发生拉裂，3#配合比混凝土在凝固后开裂，故将4#配合比作为最终使用的混凝土配合比[2]。

4 施工工艺

4.1 测量定位与导线设置

(1)在沿线的中心线上借助全站仪按照4 m的间隔距离设置标桩，经监理检验合格后，将其作为施工放样重要依据。

(2)根据标桩，结合计算结果在与护栏相距70 cm的位置与路面或路肩的表面设置钻孔，为导线支架的固定提供预留孔。对于直线段上的支架，其间距按10 m以内控制，而对于曲线段上的支架，包括平曲线与竖曲线，其间距均按5 m以内控制。

(3)将导线悬挂于支架的横杆上，支架横杆应能在立柱上进行水平或垂直方向的位移，通过对横杆的适当调整确保导线和护栏的水平及垂直方向距离是一个定值。其中，水平方向的距离通常为50 cm，而垂直方向的距离通常为20 cm，即比护栏的顶部低20 cm。

4.2 滑模机就位

(1)滑模机通过自行初步到达指定位置，然后对模具的高程及水平进行调整，与设计要求的位置完全相符后，通过螺栓固定[3]。

(2)对传感器进行适当的调整，使其和导线靠进，并固定传感器，此时即可完成滑模机的对正。

(3)该标段护栏设于2根带肋钢筋，且通过一次性绑扎形成数十米或数百米。对此，在施工中，伴随滑模机不断行走，通过模具前端将钢筋埋入至混凝土当中。

4.3 混凝土生产和运输

(1)实际生产的混凝土，其坍落度和要求之间的差值不能超过±1 cm。在确定了理论配合比之后，还要在现场通过试验进行适当的调整，以确保混凝土顺利成型，并避免垂直开裂与麻点等缺陷的产生。

(2)混凝土拌制在拌和站中借助强制式拌和机进行。

(3)拌制完成且检验合格的混凝土利用罐车运输至现场，因护栏用混凝土的坍落度相对较小，所以在选择罐车时应注意其罐内叶片数量不能太多，且出料过程中要对旋转速度进行严格控制[4]。

4.4 滑模施工

(1)开启滑模机，由接料斗进行接料，同时采用螺旋输送装置将接收到的混凝土输送到振动箱与模具当中。

(2)滑模机在不断行走的同时摊铺并振捣混凝土，并且具有变截面功能的模具还会对混凝土进行挤压，使其成型。

(3)在滑模机后方安排经验丰富的施工人员进行抹灰和缺陷修复。

4.5 伸缩缝、切缝及过水洞的设置

(1)对于伸缩缝、切缝及过水洞，其具体的设置时机需通过试验确定，如果设置太早，会使混凝土发生下沉变形，而如果设置太晚，会因为混凝土发生硬化导致操作困难。

(2)伸缩缝按照200 m的间隔距离设置，其宽度的确定和施工时气温有关，在气温较低的冬季，建议将宽度确定为5 cm左右，而在气温较高的夏季，可适当减小缝宽。切缝的设置先用曲尺进行定位，再用铁抹子进行切割和必要的修边。

(3)过水洞利用顶推入模具支撑并掏挖混凝土的方法设置。

4.6 混凝土养护

混凝土养护方法先喷涂一层养护液，再覆盖一层养护布，然后进行洒水，一般情况下养护时间应达到7 d以上[5]。

4.7 注意事项

若混凝土施工中断时间超过1.5 h， 则要垂直设置施工缝，钢筋从混凝土表面伸出的长度应达到1 m以上，以此为接缝过程中的搭接创造良好条件；采用有效措施做好路面防护，以免给路面造成污染，尤其是要防止水泥浆散落；护栏上的碎渣应及时清理，以确保磨耗层和连接层之间良好黏结。

4.8 施工控制

(1)振捣控制

采用滑模机进行摊铺施工时，对于拌和物的稠度，以可以振动液化为准控制，同时要在行进过程中达到密实。目前常用的滑模机，一般配备3根振捣棒，分布位于下部两侧和上部，在装置正常行进时，将摊铺到位的混凝土振捣至密实状态[6]。

(2)摊铺速度

护栏混凝土摊铺速度需综合考虑供料速度、需达到的密实程度和实际摊铺效果来确定，一般不得超过0.75～1.50 m/min。大多数情况下都采用1 m/min的摊铺速度。另外，摊铺速度的确定要使护栏高程及外形都能达到要求。

(3)高程、平整度

护栏摊铺施工中，混凝土从滑模机的模具中脱出后，其顶部塌落量不能超过4±1 mm，同时还要在摊铺时始终保持恒定，不可在发生塌落之后进行薄层找补，这是因为如果在护栏摊铺完成后采用贴补砂浆的方法，虽然能使护栏高程达到要求，但砂浆在温度作用下难免发生温缩和干缩，导致脱落。护栏表面设置长度为5 m的直尺，用于保证摊铺后的平整度。按照欧盟的标准，护栏平整度不能超过3 mm。在过去采用滑模机进行护栏摊铺施工时，最大的难题在于护栏高程无法长时间保持恒定，其原因为很难保证拌和物自身工作性不发生变化。因此，在今后工作中应将重点放在改善拌和物性能上，使其有更高的黏度和稳定性[7]。

(4)表面修整

从滑模机模具中脱出的护栏，其外观已经比较规则，但难免存在部分气泡与石子，此时应采用人工进行适当修整。

(5)几何尺寸校准

采用滑模机进行护栏摊铺施工时，滑模机的操作人员应随时对护栏的几何尺寸与位置进行测量与校准，确定是否发生变异，以此将护栏具体铺筑位置和设计要求位置之间的偏差严格限制在10 mm以内。

(6)特殊养护

按照欧盟标准，采用滑模机摊铺而成的护栏，需采用在其表面均匀喷洒养护剂的方法来养护。为了使整个护栏的表面均覆盖养护剂，可以在小拖车上放置专门的支架，并在顶面和侧面分别布置喷洒口，确保护栏每个表面都能均匀喷洒养护剂，养护剂喷洒厚度按照2～3 mm控制，以此达到理想的养护效果[8]。

(7)切缝、填缝

切缝纵向长度按4～5 m范围控制，具体长度和年温差有关，当年温差较大时，应取较小值，而当年温差较大时，应取较大值。按照标准的要求，切缝总深度应达到80 mm，切缝槽深度为50 mm，而填缝槽深度为30 mm，借助台阶锯片使切割一次性完成。锯片的宽度有3 mm和6 mm两种。另外，在切缝过程中难免产生一定晃动，所以缝槽也有一定宽度，其中，切缝槽的槽宽一般为4～5 mm，而填缝槽的槽宽一般为7～8 mm。

4.9 质量检查

混凝土护栏质量检查项目、要求、频率和方法为：(1)平整度：滑模摊铺或现浇允许偏差为4 mm以内，预制拼装允许偏差为5 mm以内，检查频率为每200 m测4尺，检查方法为3 m直尺测量；(2)顺直度：滑模摊铺或现浇允许偏差为5 mm以内，预制拼装允许偏差为10 mm以内，检查频率为每200 m测4处，检查方法为20 m拉线法；(3)宽度：滑模摊铺或现浇允许偏差为±4 mm，预制拼装允许偏差为±5 mm，检查频率为每200 m测4处，检查方法为尺量；(4)相接顶面高差：滑模摊铺或现浇允许偏差为2 mm以内，检查频率为每200 m测4处，检查方法为采用水准仪测量；(5)相接缝宽：滑模摊铺或现浇允许偏差为±2 mm，检查频率为每200 m测4处，检查方法为尺量；(6)相邻两块高差：预制拼装允许偏差为不超过3 mm，检查频率为每200 m测4处，检查方法为采用水平尺测量；(7)相邻两块缝宽：预制拼装允许偏差为±3 mm，检查频率为每200 m测4处，检查方法为尺量。

5 结 语

综上所述，防撞护栏作为公路的重要组成部分，采用滑模机进行护栏施工能在保证质量的基础上，缩短工期、减少劳动力和成本。目前，该标段护栏滑模施工已经顺利完成，且经过一段时间的使用，验证了其质量符合要求，说明以上施工工艺合理可行，值得更多公路工程参考借鉴。