王曉峰 周偉勝 張國祥

山東正元建設(shè)工程有限責(zé)任公司 山東 煙臺 264000

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，土地資源被大量的開發(fā)利用，土地供應(yīng)也變的日趨緊張。尤其在一些山區(qū)丘陵地帶，適于直接興建土木的場地更是非常有限，經(jīng)常需要人為的削高填低、開山修路，在獲得寶貴土地資源的同時也行成了眾多人工邊坡。由于邊坡開挖時改變了原有的地形地貌和排水路徑，極易導(dǎo)致地表水集中匯流，引發(fā)洪災(zāi)，因此做好邊坡截排水措施意義重大。邊坡防洪設(shè)計時，在頂部或底部設(shè)置截排水溝是目前最行之有效的方法，尤其建在復(fù)雜山地里一些重要的大型工礦企業(yè)，因匯水面積較大常在邊坡頂部和底部設(shè)置大斷面的梯形溝渠，為保證其防滲性能，一般采用混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。由于地形地貌條件復(fù)雜，坡頂有較大起伏，排水溝現(xiàn)場施工條件差，尤其是大斷面現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)梯形排水溝，支模難度較大，效率低、成本高。

2 現(xiàn)有工藝優(yōu)缺點(diǎn)分析

針對當(dāng)前存在的實(shí)際問題，對國內(nèi)、外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研，目前混凝土排水溝的施工方法主要有三種：現(xiàn)澆[1]、預(yù)制[2]和一次成型滑模機(jī)[3]，這三種方法的顯著不同在于施工模板形式存在差異。

2.1 現(xiàn)澆法

現(xiàn)澆法的優(yōu)點(diǎn)是施工靈活方便，模板一次性可以支護(hù)很長的距離；受場地條件的約束較小，外觀容易保證；接縫少，施工質(zhì)量更有保障。但一般而言，尺寸越大，模板的膨脹力越大，施工難度越大，成本越高，施工效率也會大大降低。因此，從模板施工的便利性來講現(xiàn)澆法更適于施工一些斷面為矩形的中小型排水溝。

圖1 現(xiàn)澆法施工

2.2 預(yù)制法

預(yù)制法的優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)，不同尺寸規(guī)格的定型模具均可定制，單個預(yù)制件的施工質(zhì)量易于控制，現(xiàn)場安裝速度快。不過其缺點(diǎn)也較為明顯：需要較大的預(yù)制場地，接縫質(zhì)量難以控制，運(yùn)輸過程易造成構(gòu)件損壞，體積較大的構(gòu)件安裝麻煩、二次搬運(yùn)難度大?？傮w而言，預(yù)制法更適用于對質(zhì)量要求較高的單體構(gòu)件或?qū)Ψ浪蟛桓叩男⌒褪姓?、水利排水設(shè)施。通常情況下預(yù)制法的施工速度比現(xiàn)澆法快，但成本較高。

圖2 預(yù)制法施工

2.3 一次成型滑模機(jī)[4]

一次成型滑模機(jī)是目前較為先進(jìn)和流行的排水溝施工方法，在農(nóng)田水利及市政、公路工程領(lǐng)域被廣泛利用，效果良好。該方法機(jī)械化程度高、工序簡單、施工效率高，一次成型、外觀光滑、澆筑質(zhì)量好，施工順利的情況下能夠節(jié)約成本。其缺點(diǎn)為：施工設(shè)備需特殊定制，模具復(fù)用率低，易造成浪費(fèi)；對施工人員的技術(shù)水平要求高，需進(jìn)行專門培訓(xùn)指導(dǎo)；對地面平整度及溝槽開挖形狀要求極為苛刻，適用于土質(zhì)地層，不適用于巖石等堅硬地層；對混凝土塌落度有嚴(yán)格要求，過大會發(fā)生溝壁坍塌，過小會產(chǎn)生蜂窩麻面甚至出現(xiàn)縫隙空洞，影響施工質(zhì)量。

圖3 一次成型滑模機(jī)

2.4 當(dāng)前存在問題

在大斷面梯形現(xiàn)澆排水溝施工中存在以下問題：

（1）傳統(tǒng)的現(xiàn)澆方法模板支設(shè)難度大，不好固定，極易漲模，所付出的人工及材料成本高，且模板的周轉(zhuǎn)速度慢，施工效率低。

（2）若采用預(yù)制法，預(yù)制構(gòu)件的二次運(yùn)輸及安裝非常麻煩，接縫過多，處理質(zhì)量難以保證，綜合成本較高。

（3）一次成型滑模機(jī)專門定制的模具復(fù)用率低，易造成浪費(fèi)，對施工場地、混凝土塌落度、人員素質(zhì)要求高，在地形起伏和有巖石的地區(qū)不便或無法使用。

3 快周轉(zhuǎn)定型模工藝

3.1 模板支撐體系模塊化

模板支撐體系包含兩大部分：兩翼用于固定模板的矩形格架和用于支撐兩翼矩形格架的梯形格架。

圖4 模板支撐體系示意圖

（1）矩形格架：擬采用高強(qiáng)度多孔角鋼通過螺栓連接固定，間隔一定距離設(shè)置加強(qiáng)豎梁，模板用螺栓固定在矩形格架外側(cè)。矩形格架高度根據(jù)排水溝斷面確定，長度不易超過5m。

（2）梯形格架：擬采用鋼管及扣件進(jìn)行連接，垂直于矩形格架等間距布置，采用鉸支座與矩形格架內(nèi)側(cè)的加強(qiáng)梁進(jìn)行連接。

（3）可移動單元：梯形格架與矩形格架連接牢固后形成一個整體的可移動單元，每單元長度控制在5m以內(nèi)，以便整體移動進(jìn)行快速周轉(zhuǎn)。

（4）構(gòu)件模塊化：格架的所有構(gòu)件均通過分解后進(jìn)行模塊化設(shè)計，可通過螺栓自由調(diào)節(jié)、裝配，實(shí)現(xiàn)不同尺寸的組合形式。

模板支撐體系的模塊化設(shè)計主要優(yōu)點(diǎn)：①同一套構(gòu)件可滿足不同斷面尺寸水溝的施工要求，提高模板加固體系材料的重復(fù)利用率；②施工同一斷面尺寸的水溝僅需要安裝一次，無需頻繁的往復(fù)拆裝加固體系，比通常的木模板加固方式技術(shù)水平要求低，施工效率高，顯著降低人工成本；③模板支撐體系的單元化設(shè)計是提升模板周轉(zhuǎn)效率的核心前提。

3.2 模板快速周轉(zhuǎn)的輔助措施

通過模板支撐體系的單元化設(shè)計，將模板的加固方式由外錨變?yōu)閮?nèi)撐，解決了排水溝施工單側(cè)模加固困難的技術(shù)難題。為實(shí)現(xiàn)模板單元的快速周轉(zhuǎn)，擬采用可移動模板托架結(jié)合微型液壓千斤頂對其實(shí)施整體快速移動。

圖5 手搖千斤頂及可行走模板托架

手搖式液壓千斤頂外觀細(xì)長，重量較輕，便于在狹小的空間進(jìn)行操作，抬升高度不小于20cm，主要用于抬升模板單元。行走式模板托架由方向拖桿、承重輪座、可旋轉(zhuǎn)托架構(gòu)成，具有體積小、承載力高、轉(zhuǎn)動靈活等特點(diǎn)。

圖6 快周轉(zhuǎn)定型模施工流程

快周轉(zhuǎn)定型模施工主要工藝流程包括：溝槽開挖（人工配合清槽）→底板混凝土施工（同時下好定位筋）→下放定型模單元→將定型模單元體固定于預(yù)埋定位筋→混凝土澆筑→模板單元抬升移動。

溝槽開挖后應(yīng)盡量將溝幫兩側(cè)浮土清理干凈，以免混凝土澆筑過程中出現(xiàn)夾土現(xiàn)象。底板混凝土澆筑后應(yīng)立即進(jìn)行人工抹平，并在凝固前預(yù)埋定位筋，預(yù)埋深度應(yīng)抵抗住混凝土對模板單元的浮托力。在底板混凝土凝固并達(dá)到一定強(qiáng)度后再下放模板并與定位筋固定連接，防止定位筋受力后拔出?；炷翝仓^程中應(yīng)兩幫均勻澆筑，避免單側(cè)一次性澆筑過多產(chǎn)生偏移。模板單元要在澆筑混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后再進(jìn)行整體抬升移動，主要操作步驟為：首先將微型液壓千斤頂置于定型模底部橫桿下方將模板一端抬升，空間足夠時，把可移動模板托架至于橫桿下方，然后將千斤頂卸載，使定型模橫桿置于托架凹槽內(nèi)，另一端執(zhí)行相同操作后即可將定型模板整體抬升一定高度，進(jìn)行快速移動。若底板混凝土在模板單元移動前未達(dá)設(shè)計強(qiáng)度，應(yīng)在模板托架底輪經(jīng)過的區(qū)域鋪設(shè)模板，以免產(chǎn)生壓痕。當(dāng)模板單元移動到相應(yīng)位置后再次與預(yù)埋定位筋固定連接，執(zhí)行前述操作直至施工完成。

4 結(jié)論

快周轉(zhuǎn)定型模施工技術(shù)集現(xiàn)有排水溝施工方法的優(yōu)點(diǎn)與一身，適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡單、施工高效、節(jié)約成本。構(gòu)件模塊化設(shè)計，可重復(fù)利用，節(jié)能環(huán)保，有效解決了大斷面梯形混凝土排水溝單側(cè)模板固定困難、周轉(zhuǎn)速率低的技術(shù)難題。