高頻振搗攤鋪機(jī)在橋面平整度中的應(yīng)用

文章依托廣西南天高速公路納合2#高架大橋工程，介紹了激光超聲波高頻振搗攤鋪機(jī)橋面施工關(guān)鍵流程，認(rèn)為該機(jī)械相對(duì)傳統(tǒng)攤鋪機(jī)在提升橋面平整度和密實(shí)度方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了橋面鋪裝的精確控制和高效施工，對(duì)高質(zhì)量的橋面鋪裝、提升工程的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義，可在工程實(shí)踐中應(yīng)用推廣。

激光超聲波高頻振搗攤鋪機(jī)；橋面；提升平整度；施工技術(shù)

U445.33A591922

作者簡(jiǎn)介：

劉" 剛（1985—），助理工程師，主要從事高速公路工程管理工作。

0" 引言

隨著高速公路建設(shè)數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，如何提升橋面平整程度，提升行車舒適性和安全性已成為當(dāng)前建設(shè)單位關(guān)注的主要目標(biāo)。提升橋面平整度需要在設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)階段進(jìn)行全面的管理和控制，通過合適的材料選擇，先進(jìn)的施工工藝和設(shè)備，嚴(yán)格的質(zhì)量控制和定期的維護(hù)，有效提高橋面的平整度［1-3］。徐桂興等［4］為進(jìn)一步改善超寬橋面現(xiàn)澆混凝土平整度，提升橋面行車舒適性，全面分析了超寬橋面現(xiàn)澆混凝土平整度施工工藝、相關(guān)規(guī)范和實(shí)體工程，系統(tǒng)對(duì)比了振動(dòng)梁整平機(jī)配合抹面設(shè)備、三輥軸整平機(jī)配合抹面設(shè)備、懸架式整平機(jī)配合抹面設(shè)備和四機(jī)聯(lián)動(dòng)4種超寬橋面現(xiàn)澆混凝土平整度施工工藝。張海峰［5］通過對(duì)復(fù)合橋面混凝土鋪裝過程中容易出現(xiàn)的平整度問題進(jìn)行分析，找出影響復(fù)合橋面混凝土鋪裝平整度的主要因素，采取切實(shí)有效的措施，提高復(fù)合橋面混凝土鋪裝平整度。宋永強(qiáng)［6］從平整度控制理論、結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)、控制技術(shù)等角度，闡述提高瀝青橋面鋪裝平整度控制關(guān)鍵施工技術(shù)。

目前，從機(jī)械方面提升橋面平整度的研究較少，本文主要介紹了激光超聲波高頻振搗攤鋪機(jī)進(jìn)行橋面鋪裝的施工技術(shù)流程及其在提升橋面平整度方面的特色優(yōu)勢(shì)，為后續(xù)提升橋面鋪裝施工質(zhì)量提供參考。

1" 工程概況

廣西南丹至天峨下老公路是《廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃》（2018—2030）高速公路網(wǎng)布局方案中的橫2線。項(xiàng)目位于河池市的南丹縣（36.7 km）、天峨縣（63.5 km），百色市樂業(yè)縣（4.7 km）境內(nèi)，東接G75蘭海高速公路（六寨至河池段），西接G69銀百色高速公路（樂業(yè)至百色段）。主線全長(zhǎng)約104.9 km。全線共設(shè)置橋梁79座（匝道橋梁23座），其中特大橋6座、大橋68座（剛構(gòu)橋11座，600 m拱橋1座）、中橋5座；共設(shè)置隧道30座（互通匝道隧道4座）。項(xiàng)目采用4車道高速公路技術(shù)指標(biāo)，主線路基寬26 m，設(shè)計(jì)速度為100 km/h，橋涵設(shè)計(jì)汽車荷載采用公路-Ⅰ級(jí)。

本次工程實(shí)踐研究選定廣西南天高速公路納合2#高架大橋，該橋位于天峨縣境內(nèi)紅水河上游，處于廣西丘陵與云貴高原的過渡地段，屬鳳凰山脈和東鳳嶺山脈交錯(cuò)區(qū)。結(jié)合地形、地質(zhì)、水文、施工條件等因素，本橋型方案為：左幅上構(gòu)采用（5×40+3×40+4×40+4×40）m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土橋面連續(xù)和結(jié)構(gòu)連續(xù)變寬T梁，右幅采用（4×40+4×40+4×40+4×40）m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土橋面連續(xù)和結(jié)構(gòu)連續(xù)變寬T梁，交角為90°，橋梁全長(zhǎng)649 m，最大墩高55.7 m，下構(gòu)橋墩采用雙柱式圓墩、實(shí)心墩，方柱墩及空心墩，樁基礎(chǔ)；下構(gòu)橋臺(tái)采用樁柱式橋臺(tái)。T梁采用預(yù)制吊裝施工；橋墩采用翻模施工，樁基為鉆孔樁。項(xiàng)目以納合2#高架大橋?yàn)檩d體，在橋面鋪裝施工中深化創(chuàng)新，采用新設(shè)備“激光超聲波攤鋪機(jī)”進(jìn)行橋面鋪裝施工，并使橋面平整度指標(biāo)得到成功提升。

2" 施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1" 超聲波高頻振搗攤鋪機(jī)

超聲波高頻振搗攤鋪機(jī)，是在激光攤鋪機(jī)基礎(chǔ)上安裝了超聲波控制系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)雙系統(tǒng)共同運(yùn)行在同一攤鋪機(jī)上。在豎曲線或匝道曲面橋上，可直接以按鍵切換成超聲波控制系統(tǒng)，在橋面上做感應(yīng)線，通過控制器感應(yīng)標(biāo)程線的傳輸方式，直接傳輸給液壓系統(tǒng)，來調(diào)整桁架輥軸的高低。MOBA-matic控制器適用于測(cè)量距離和坡度的傳感器，其操作方便、可靠，對(duì)水泥攤鋪機(jī)的控制更加簡(jiǎn)便、有效。本系統(tǒng)采用了較先進(jìn)的微處理器技術(shù)，工作方式實(shí)現(xiàn)軟件化，被稱作是“CAN-bus”（網(wǎng)絡(luò)區(qū)域化控制），代表了機(jī)電領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)，在工作時(shí)，可以最大化保證系統(tǒng)安全。此外，因?yàn)槭悄K化設(shè)計(jì)，便于系統(tǒng)的中央控制和擴(kuò)展升級(jí)，所以可以在任何時(shí)候采用新的傳感器，最大限度地滿足客戶的需要。系統(tǒng)的中心是數(shù)字控制器，當(dāng)系統(tǒng)接電時(shí)，可以自動(dòng)識(shí)別連接的傳感器，以便于日后客戶系統(tǒng)升級(jí)使用。此套系統(tǒng)解決了橋面在豎曲線彎道或匝道橋面的鋪裝問題，有效控制了橋面標(biāo)程，實(shí)現(xiàn)曲面平順精度的要求。

2.2" 關(guān)鍵施工技術(shù)

使用超聲波高頻振搗攤鋪機(jī)進(jìn)行橋面施工的詳細(xì)施工流程如圖1所示。具體來說，主要分為以下幾個(gè)步驟。

（1）橋面鑿毛：采用尖頭鑿毛機(jī)對(duì)橋面進(jìn)行整體鑿毛，鑿除其他工序施工時(shí)掉落在梁面的混凝土塊和梁體表面浮漿，直至露出骨料。

（2）橋面沖洗：鑿毛后，采用人工清掃橋面廢渣，再利用高壓水槍對(duì)橋面進(jìn)行沖洗，清除梁體表面的泥土、砂石和油污等。

（3）鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片及墩頂鋼筋：鋪裝D12鋼筋網(wǎng)片（規(guī)格：9 m×2.4 m、7 m×1.5 m；橫橋向6塊9 m×2.4 m+1塊7 m×1.5 m）按照“品”字型布置，保證鋼筋網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度，并且使搭接位置相互錯(cuò)開，控制鋼筋網(wǎng)片高度保證保護(hù)層厚度。

（4）防撞墻成品保護(hù)：橋面鋪裝作業(yè)前，現(xiàn)場(chǎng)采用土工布對(duì)防撞墻覆蓋保護(hù)，避免澆筑過程中混凝土濺到成品護(hù)欄上，影響護(hù)欄外觀。

（5）標(biāo)高控制線布置：利用防撞墻對(duì)拉桿孔固定標(biāo)準(zhǔn)線立桿（間距為3 m），按照測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行立桿標(biāo)高調(diào)整，布置完成后進(jìn)行二次標(biāo)高復(fù)核，保證標(biāo)高控制的精確度。

（6）混凝土澆筑：采用泵車澆筑橋面混凝土，澆筑時(shí)先兩側(cè)后中間，攤鋪厚度控制約為13 cm（設(shè)計(jì)厚度10 cm），從而確?；炷恋恼罱蛹盎炷撩軐?shí)性。

（7）混凝土收面：采用XD-JX189型機(jī)械駕駛抹光機(jī)對(duì)鋪裝層進(jìn)行收面。此工藝節(jié)省人力、縮短時(shí)間，保證施工質(zhì)量。

高頻振搗攤鋪機(jī)在橋面平整度中的應(yīng)用/劉" 剛

（8）混凝土養(yǎng)護(hù)：鋪裝層混凝土采用薄膜或土工布覆蓋養(yǎng)生，沙袋壓實(shí)，安排專人定時(shí)進(jìn)行補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)。

2.3" 施工困難和對(duì)策

具體施工過程中，遇到如下問題：納合2#高架大橋左幅1～5跨、右幅1～4跨屬于加寬段攤鋪機(jī)寬度無法滿足整幅攤鋪。鋪裝混凝土由于標(biāo)號(hào)較高，厚度較薄，再加上橋面溫度、橋面潤(rùn)濕程度，以及天氣溫度變化和混凝土坍落度的不穩(wěn)定影響，有時(shí)在攤鋪時(shí)會(huì)出現(xiàn)混凝土初凝不均勻，造成收面質(zhì)量差的問題。

由此采取的措施主要是：在進(jìn)行加寬段橋面鋪裝時(shí)，通過與機(jī)械廠家商討，最終確定采用一邊上行式、一邊下行式、在橋面打孔設(shè)置感應(yīng)標(biāo)高線、半幅攤鋪的方案并順利完成左幅鋪裝。面對(duì)混凝土初凝不穩(wěn)定的問題，從源頭進(jìn)行把控，嚴(yán)格要求拌和站鋪裝混凝土的坍落度，在鋪裝前對(duì)橋面均勻?yàn)⑺疂?rùn)濕，鋪裝前段混凝土坍落度控制得小一點(diǎn)，后期可以在不影響強(qiáng)度的前提下適當(dāng)調(diào)大坍落度，保證前后收面銜接起來。

2.4" 施工過程中的創(chuàng)新點(diǎn)

新型設(shè)備的應(yīng)用，能避免傳統(tǒng)施工通病，提高施工質(zhì)量。在傳統(tǒng)橋面鋪裝施工過程中，機(jī)械化和智能化程度比較低，對(duì)鋪裝標(biāo)高和平整度控制效果較差，并且需要大量的人工作業(yè)。激光超聲波攤鋪機(jī)的應(yīng)用極大地提高了鋪裝質(zhì)量，標(biāo)高和平整度實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)調(diào)控監(jiān)測(cè)，攤鋪機(jī)設(shè)行走軌道兩部電機(jī)，可同步或異步控制行走，且攤鋪機(jī)自帶的布料橫梁加裝有高頻振搗器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布料振搗，節(jié)省人工，在布料振搗和機(jī)械行走環(huán)節(jié)節(jié)省大量時(shí)間，配合駕駛型抹光機(jī)收面進(jìn)一步提高收面質(zhì)量，縮短施工用時(shí)，使整體工效水平較傳統(tǒng)施工有了大幅提升。

3" 與傳統(tǒng)設(shè)備施工對(duì)比分析

3.1" 施工經(jīng)濟(jì)性

傳統(tǒng)攤鋪機(jī)需要1人操作，手扶抹光收面共6臺(tái)需要操作人員6人，攤鋪面積上只有半幅施工，對(duì)于本工程也就是9.7 m；行走方式上，傳統(tǒng)攤鋪機(jī)采用槽鋼做軌道，一般選用10根厚的槽鋼，120 m需40根槽鋼，按現(xiàn)行價(jià)格約為10 400元。而且下邊鋼筋支點(diǎn)焊接，需人工6～8人完成，鋼筋支點(diǎn)為1.5 t/km左右，5 km按現(xiàn)行價(jià)格需要鋼筋31 500元。超聲波桁架攤鋪機(jī)需要1人操作，手扶抹光收面2臺(tái)需要操作人員2人，最大25 m整幅攤鋪，且超聲波桁架攤鋪機(jī)以護(hù)欄作支撐，無需軌道。護(hù)欄上放24 m方鋼（可移動(dòng)），布料人即可完成。

傳統(tǒng)攤鋪機(jī)需要6～8人布料，人工費(fèi)200元/人/d：25人×200元/d=5 000元；整幅19.4 m一聯(lián)橋需分兩幅施工，完成需4 d（按每聯(lián)120 m計(jì)算）。超聲波桁架攤鋪機(jī)需要2人布料，人工費(fèi)按200元/人/d計(jì)算：8人×200元/d=1 600元；每天可以完成一聯(lián)，（按每聯(lián)120 m計(jì)算）。按此計(jì)算完成一聯(lián)橋所需人工費(fèi)用就可節(jié)省4 d。

合計(jì)完成單幅5 km特大橋，按每聯(lián)120 m計(jì)算，折合成聯(lián)數(shù)：5 000/120=41.6聯(lián)，可節(jié)?。喝斯べM(fèi)41.6聯(lián)×18 400元=765 440元；槽鋼軌道費(fèi)10 400元；鋼筋支點(diǎn)費(fèi)31 500元。完成5 km單幅鋪裝可節(jié)省人工和材料約807 340元。

3.2" 施工工效對(duì)比

新型設(shè)備的應(yīng)用，能避免傳統(tǒng)施工通病，提高施工質(zhì)量。傳統(tǒng)橋面鋪裝施工過程中機(jī)械化和智能化程度比較低，對(duì)鋪裝標(biāo)高和平整度控制效果較差，并且需要大量的人工作業(yè)。激光超聲波攤鋪機(jī)的應(yīng)用極大提高了鋪裝質(zhì)量，根據(jù)檢測(cè)，使用新型攤鋪機(jī)后橋面標(biāo)高和平整度實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)調(diào)控監(jiān)測(cè)，駕駛型抹光機(jī)收面使得鋪裝混凝土達(dá)到了鏡面效果，鋪裝平整度合格率可控制在95%以上。

4" 結(jié)語

本文以納合2#高架大橋?yàn)橐劳?，采用新設(shè)備“激光超聲波攤鋪機(jī)”進(jìn)行橋面鋪裝，并詳細(xì)介紹了該攤鋪機(jī)施工關(guān)鍵技術(shù)，首先在鋪裝前，測(cè)量人員在護(hù)欄上放點(diǎn)確定標(biāo)高，在橋面上做感應(yīng)線，通過控制器感應(yīng)標(biāo)程線的傳輸方式，直接傳輸給液壓系統(tǒng)，來調(diào)整璧架輥軸的高低，極大地提高了鋪裝質(zhì)量，避免了傳統(tǒng)施工的通病，標(biāo)高和平整度實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)調(diào)控監(jiān)測(cè)，攤鋪機(jī)設(shè)行走軌道兩部電機(jī)可同步或異步控制行走，并且攤鋪機(jī)自帶的布料橫梁加裝有高頻振搗器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布料振搗，節(jié)省人工，在布料振搗和機(jī)械行走環(huán)節(jié)能節(jié)省大量時(shí)間，配合駕駛型抹光機(jī)收面進(jìn)一步提高收面質(zhì)量縮短施工用時(shí)，使整體施工質(zhì)量和工效水平較傳統(tǒng)施工大幅提升。

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20240422