小型预制U 型排水沟快速填缝装置研制与应用

张 响

该项目排水沟断面尺寸为30 cm×50 cm×40 cm，预制块间接触缝宽1.5 cm，缝内填M7.5 砂浆，预制排水沟构件安装先从一端开始，然后再安装下一块，靠近渠坡侧回填土进行夯实。目前排水沟为人工安装，接缝处采用木板支护，扁铲进行缝隙填塞捣实，填缝的快慢直接影响整个工程的工期。

1.问题产生原因

此工程受施工现场作业面狭窄，施工线路长的条件限制，工程现场无法进行交叉作业，根据工程进度安排，排水沟维修只有在30 天以内完成才不会影响后续工作，小组成员对现有的做法进行了实验，目前相邻排水沟预制块之间采用木板支护,填缝采用砂浆直接倒入，扁铲捣实，每条缝平均单次工作时间约为6.13 min、单次工作人数为4 人，完成排水沟工作约3 个月，不能满足预制排水沟安装完成时间≤30 天的要求，因此迫切需要一种工具提高工作效率。

2.采取措施

2.1 借鉴查新

小组成员通过关键词“排水沟填缝工具”“排水沟填缝”在中国专利网、中国知网、维普数据库、万方数据库、SooPAT 专利搜索、国家科技成果网等进行了检索，没有发现类似的专用工具。QC 小组在项目部召开讨论会，根据多年施工经验，经研究分析，烧结砖装卸夹手对我们有很大的借鉴意义，可伸缩卸砖夹手装置，包括活动砖夹、连接板、握持手柄、固定砖夹以及拉伸弹簧，通过夹片固定，配合拉伸弹簧张开或收拢达到夹持目的，我们通过借鉴此原理引发创新。

2.2 确定最佳方案

QC 小组成员经过多次讨论，提出了两种研制方案，方案一注射式排水沟填缝装置；方案二漏斗式排水沟填缝装置，并对两种研制方案进行了可行性分析及评估，以确定最佳方案，见表1。

表1 方案对比分析表总体方案对比分析

3.主要研究方法

结合南水北调总干渠中线临城、石家庄段右岸运行维护道路工程的施工进程，从技术改进、排水沟模板支立工序进行了总结研究。研究方法采用技术攻关与生产项目相结合，调研分析与具体实际相结合，项目组技术人员分工负责。

3.1 夹板材料选用

结合现场材料优先选用，配以外部采购的原则，填缝工具的夹板部分采用外径25 mm的空心圆钢2根，一块100 mm×30 mm×3 mm 钢板、一个0.8 mm×6 mm×40 mm 弹簧组合。钢管外径25 mm，钢板采用30 mm×3mm 固定钢管上部尺寸，弹簧弹性模量为0.5≤d≤4 Mpa。材料选择完成后，通过现场试验，确定了外径25 mm 钢管满足缝宽1.5 cm 的支护要求，钢板及弹簧满足定位及放张要求。

3.2 确定排水沟尺寸

此工程排水沟尺寸如图1 所示，内侧尺寸为30 cm，外侧尺寸为40 cm，根据排水沟断面尺寸，小组成员对排水沟的内外侧尺寸及缝宽进行了现场测量统计，根据施工图测量的统计结果，确定了填缝工具的精确尺寸和标高。

图1 现场排水沟尺寸图

3.3 确定工具加工尺寸

根据施工图对现场的排水沟实际缝宽、按预制块内、外侧长度增加20 cm，即外侧长60 cm、内侧长50 cm、宽10 cm，钢板在上，弹簧在下制作填缝工具。

3.4 夹板加工、制作

施工现场选择在平整的场地进行，依据图纸尺寸进行加工、制作，钢管进行打孔，钢板通过铆钉固定，弹簧利用钢管孔口固定。

根据图纸加工制作完成的夹板部分，钢管尺寸满足排水沟内外侧支护要求，钢板及弹簧连接牢固。工具制作完成后对弹簧的受力、钢管的固定情况及夹板的稳定性进行了试验，经过现场试验该装置满足使用要求。

3.5 确定注射枪尺寸

小组成员通过现场测量相邻排水沟的实际缝宽，统计出现场相邻排水沟平均填缝宽度为15.5 mm，确定扁嘴注射枪枪口尺寸为10 cm。经过现场实际操作，并进行了填缝实验，扁嘴注射枪填缝实验10 次，砂浆饱满度达到98%，填缝砂浆无外露，缝面美观，不用再进行人工清缝，说明扁嘴注射枪满足填缝要求。

3.6 调试运行

小组成员对制作完成的填缝装置在施工现场进行试验，并进行了数据统计，见表2。

表2 使用排水沟填缝工具数据统计

平均操作时间为1.08 min/条，操作人员为2 人，排水沟不受外力损伤，通过使用排水沟填缝工具的填缝试验证明，创新制作的新型填缝装置，工作效率平均为1.08 min/条，操作人员2 人可完成。

4.效果检验

该工具运用到U 型预制排水沟安装工作中，数据统计显示，排水沟填缝装置工作效率平均为1.08 min/条，操作人员为2 人，与传统施工方法比较节约了施工成本，缩短了施工工期。

5.结语

预制U 型排水沟填缝装置的成功研制，满足了工期要求，取得了良好的经济效益和社会效益，该装置简单易用，可应用于预制件之间填缝工作，具有较强的推广价值。