邢 浩，吳佳潤，李 瀚，郭冬冬

（1.中鐵七局集團第四工程有限公司，湖北 武漢；2.中南大學 土木工程學院，湖南 長沙）

引言

近年來，我國交通運輸事業(yè)發(fā)展迅速，公路里程大規(guī)模地增加，與水泥路面相比，瀝青路面由于其具有平整無接縫、行車舒適性良好等優(yōu)點而得到廣泛使用[1]，但其使用性能會隨著時間的延長逐漸退化。在降雨量豐富的地區(qū)，路面的排水不暢會導致瀝青路面出現松散、坑槽等問題，影響行車安全以及路基的穩(wěn)定[2]。因此，為保障公路工程排水通暢，通常在道路兩側或者一側路基的坡腳外側設置排水溝。傳統(tǒng)路基排水溝施工工序繁多且復雜，導致施工時間長、施工效率低、施工成本高、施工質量較差。機械化快速施工技術從溝槽開挖和混凝土澆筑兩方面改進傳統(tǒng)路基排水溝施工工藝，改善了傳統(tǒng)施工工藝造成的工程問題，提高施工效率，降低施工成本。

1 工程概況

由中鐵七局承擔施工的勐綠高速公路位于中國云南省，其跨越2 個縣級行政區(qū)域，起止里程為：K63+424（干溝寨山1 號大橋起點）～ZK86+884（YK86+871）(石樓梯山隧道進口)，線路正線全長19.678 Km。該工程通過設置排水溝、截水溝以及邊溝等排水設施，形成完善的高速公路路面排水系統(tǒng)。全線排水溝的形式以沿線地形地貌以及水文氣象條件確定，其斷面形式、尺寸也與其所接水溝相同，采用底邊長l1為0.6 m、上邊長l2為0.8 m、深h 為0.6 m 的梯形排水溝，排水溝設計技術如圖1 所示。

圖1 排水溝設計技術

2 機械化快速施工工藝要點

路基排水溝快速機械化施工技術流程如圖2 所示。

圖2 排水溝快速機械化施工技術流程

2.1 施工準備

在路基水溝開始施工前，組織技術員、實驗員等有關人員對設計圖紙以及相關施工技術規(guī)范熟悉了解，并對施工人員進行技術交底，組織參建人員參與上崗前技術培訓。施工前對拌制砂漿的水泥、水砂等原材料進行進場檢驗，檢驗合格后方可使用。

2.2 測量放樣

在測量放樣前，需要對基層進行檢查，確保基層表面平整、無雜物，保證滑模設備行走部位的穩(wěn)定堅固，其高程與設計要求一致。技術人員根據設計要求確定排水溝設計斷面尺寸、縱坡、伸縮縫位置，并使用全站儀對路基排水溝的中軸線以及滑模設備兩側的基準線進行放樣，測出相應標高，放樣后沿線路方向，用撒白灰或拉線的方式標識平面輪廓線與開挖線，并在地面上標出里程樁號，根據測量控制樁的標高確定開挖深度，避免超挖。

2.3 溝槽開挖

溝槽開挖采用小型挖掘機配置特異型挖斗進行開挖，特異型挖斗根據排水溝的尺寸設計進行定制，如圖3 所示，其底板和側板與設計的水溝輪廓尺寸相匹配，將特異型挖斗取出倒土之后，排水溝即可滿足設計要求，達到一次性開挖成型的效果，并且溝槽的平整度較高。溝槽開挖達到設計標高時，立即報監(jiān)理單位檢查驗收，并及時做好溝槽保護措施，減少雨水對溝槽的沖刷，盡量防止溝槽土體的擾動，保證溝槽的平整度。

圖3 特異型挖斗

2.4 填砂礫墊層

監(jiān)理單位對溝槽開挖驗收合格后，為減少水溝土體的擾動，保證溝底與溝身的平整度，立即均勻鋪攤砂礫墊層，再用人工夯實，砂礫墊層厚度為10 cm。

2.5 混凝土澆筑

混凝土澆筑采用液壓動力式滑模法，在混凝土正式澆筑前，根據滑模機兩側的滑輪在溝槽兩側安裝滑模機的行走軌道，將滑模設備安裝就位，如圖4 所示?；ＴO備通過液壓裝置擠壓受料倉中的混凝土, 完成混凝土的自動鋪設，并通過擠壓產生的反力行走，行走過程中滑模機配備的附著式平板振動器對混凝土不斷振搗。在液壓動力式滑模設備澆筑混凝土的過程中，嚴格控制設備的走行速度（最佳攤鋪速度1 m/min左右），以確保澆筑質量，如果速度過快或過慢，都會造成鼓包、斷裂等缺陷的產生。此外，滑模設備帶有收光抹面裝置，在澆筑混凝土的過程中自動完成收光，局部不平整的位置可由人工收光抹面。

圖4 液壓動力式滑模設備安裝就位

2.6 設置沉降縫

混凝土容易出現收縮、沉降，導致產生裂縫，因此需要在適宜的位置設置沉降縫。每隔10～20 m 采用切縫刀切割一道縫寬為2 cm 的伸縮縫，確保上下貫通，保持縫內干凈，填塞瀝青麻筋，然后用水泥砂漿進行嵌縫處理。

2.7 混凝土養(yǎng)護

路基水溝混凝土終凝后，為防止混凝土表面開裂干縮，強度達不到設計標準，需要對混凝土進行養(yǎng)護。養(yǎng)護采用在混凝土表面均勻噴涂養(yǎng)護液，并用塑料薄膜覆蓋其表面，養(yǎng)護時間不得小于7 天。

3 施工工藝對比

3.1 溝槽開挖工藝對比

傳統(tǒng)溝槽開挖主要采用機械開挖方式為主，人工開挖方式為輔的挖土方式，小挖機配置傳統(tǒng)挖斗按測量灰線進行開挖，預留10 cm 人工修槽清理，棄土隨時清運。這種開挖方式容易造成超挖、欠挖，同時二次返工現象嚴重，施工效率低下，且施工成本較高[3]。

機械化快速施工的溝槽開挖技術則采用挖機配置特異型挖斗的開挖方式，特異型挖斗根據設計的排水溝形狀進行定制，能夠達到溝槽的一次性開挖成型，并且溝槽的平整度較高，不需要配置人員對溝槽進行修整，減少了人工的投入，加快溝槽開挖施工進程。

3.2 混凝土澆筑工藝對比

傳統(tǒng)支模法混凝土澆筑施工工藝為：立?！炷翑嚢琛炷吝\輸→混凝土卸落→混凝土澆筑→拆模，如圖5 所示。其中，立模采用現場拼接，首先需要架設側壁模板，然后將側壁模板上方拼接，再安裝縱橫圍檁，最后架設模板支撐。該工藝需要大量鋼模板，增加施工成本，且工序復雜、工效低下、周轉次數低，最后澆筑的混凝土成型質量差，容易出現蜂窩麻面。

圖5 傳統(tǒng)支模法混凝土澆筑施工流程

機械化快速施工技術采用液壓動力式滑模法，省去了立模與拆模的工藝流程，加快了施工進程，減少鋼模板的使用，節(jié)約了施工成本。液壓動力式滑模設備還帶有自動收光抹面裝置，只需配置少量人員在局部不平位置收光，減少人工的投入。

兩種方法施工工藝對比結果如表1 所示。

表1 傳統(tǒng)路基水溝施工法與快速機械化法的工藝對比結果

4 施工效益對比

4.1 施工質量對比

傳統(tǒng)溝槽開挖工藝的溝身平整度較低，且存在超挖欠挖等工程問題。混凝土澆筑分兩次澆筑，整體性較差，容易漏振形成蜂窩麻面[3]。機械化快速成槽技術將挖斗取出倒土之后，即可得到平整度較高的溝槽。液壓動力式滑模技術采用整體澆筑，附著式振搗器不間斷振搗，結合設備前進的反向液壓力對混凝土擠壓密實，外觀質量好，水溝的整體性較高，減少了漏振、蜂窩麻面等現象。

4.2 施工效率對比

傳統(tǒng)路基排水溝施工工藝采用常規(guī)挖掘機開挖后，配置人員修整溝槽，混凝土澆筑分兩次澆筑，每次需要立模、拆模以及混凝土振搗等工藝，每個班組配置1 名技術人員和4 名工人，實際進度為一個班組平均一天完成30 m，全線排水溝施工長度為19.678 Km，安排一個班組施工大約需要656 天完成。

液壓動力式滑模設備理論上的攤鋪效率可以達到60 m/h，考慮到混凝土的供應、振搗以及收光抹面等工序，同樣每班組配置1 名技術人員和4 名工人，結合本項目的實踐結果，機械化快速施工技術實際進度為一個班組平均一天完成100 m，完成整個項目的排水溝施工只需要大約197 天，與傳統(tǒng)路基排水溝的施工效率相比節(jié)約了大約459 天，因此滑模施工工藝較傳統(tǒng)支模法的施工速度大幅度提高，施工效率得到保障。

4.3 施工成本對比

兩種排水溝施工方法所消耗的混凝土用量相差不大，在施工總量保持不變的情況下，混凝土的拌和以及運輸成本也大致相同，因此主要由于人工費和機械使用費兩方面的不同造成了施工成本上的差異[4]。以該項目的19.678 Km 排水溝施工進行成本對比分析。人工費用方面：按照人均每日工資300 元進行計算，根據前面施工效率的對比分析，傳統(tǒng)路基排水溝施工工藝需要大約656 天完成，需要人工費用為98.4萬元，而機械化快速施工工藝只需要大約197 天完成全線排水溝施工，只需要人工費用為29.55 萬元。機械使用費用方面：傳統(tǒng)施工工藝每日的機械租賃及相關費用大約900 元，滑模施工每日的機械租賃及相關費用大約1 500 元，則傳統(tǒng)施工工藝與機械化快速施工工藝的機械使用費用分別為59.04 萬元和29.55 萬元。因此，完成該項目的全線排水溝施工，機械化快速施工技術較傳統(tǒng)施工技術節(jié)約成本大約98.34 萬元。兩種方法施工效益對比結果如表2 所示。

表2 傳統(tǒng)路基水溝施工法與快速機械化法的效益對比結果

5 質量控制

測量放樣需精準放樣，確保溝體線形美觀，直線線形順直，曲線線形圓滑。溝槽開挖時其斷面尺寸必須準確，溝底平直，溝內無塌方，轉角符合設計要求。采用液壓動力式滑模裝置施工前應對滑模機進行全面的性能檢查與調試，具體包括模具、行走方向、液壓裝置各配件以及中控箱線路等。施工過程中嚴格按操作規(guī)程操作液壓動力式滑模機，控制滑模機的攤鋪速度在1 m/min 左右，嚴格控制好振搗器的振搗頻率以及安裝位置。混凝土拌和時根據實驗室給出的配合比，確?；炷恋奶涠冗_到要求，混合料坍落度過大，滑出的混凝土變形也大，外觀尺寸與形狀達不到設計要求；坍落度過小，混合料內摩阻力增大，集料間粘結力小，滑出的混凝土不宜成型且表面蜂窩麻面嚴重，同時對模板的磨損較大。制備好的混凝土在運輸過程中要保證混凝土不發(fā)生離析、漏漿、坍落度損失過多等現象，保證混凝土的質量。人工收光抹面要控制好時機與作業(yè)環(huán)境溫度，盡量在混凝土澆筑后1 小時內完成收光抹面，環(huán)境溫度過高時應加快收光抹面的速度。沉降縫切割后，清除縫內的雜物，保持縫內的干燥狀態(tài)，選擇合適的灌縫材料進行灌縫處理，并用水泥砂漿進行嵌縫。

6 結論

路基排水溝的施工通過采用機械化快速施工技術，在施工中用特異性挖斗開挖溝槽代替?zhèn)鹘y(tǒng)挖掘機開挖為主、人工修槽為輔的開挖方式，同時運用液壓動力式滑模設備進行混凝土澆筑，代替了傳統(tǒng)支模法施工，節(jié)省了立模、底板與側板二次澆筑、拆模等工藝流程，同時滑模設備的使用提高了混凝土的澆筑質量，避免了混凝土爛根、蜂窩麻面等現象，施工速度快，同時節(jié)約了施工成本。