黃 為 梁

（中鐵十七局集團(tuán)第六工程有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

隨著社會的發(fā)展，交通需求量不斷上升，越來越多的現(xiàn)澆箱梁橋面應(yīng)用于城市道路建設(shè)中。傳統(tǒng)的梁面板混凝土澆筑施工工藝是由人工整平收面完成的，效率和控制水平較低，不能滿足橋面平整度和坡率的要求。為了解決此問題，本文圍繞激光攤鋪機(jī)在現(xiàn)澆箱梁頂板混凝土澆筑和提漿整平中的應(yīng)用進(jìn)行研究，以此提升該項(xiàng)施工技術(shù)水平，保證橋梁施工整體質(zhì)量。

1 工程概述

廈門市第二東通道工程A4 合同段主要以高架橋現(xiàn)澆箱梁施工為主，其中翔安西路互通主線橋共計(jì)19 聯(lián)，起訖樁號為K30+611.900 ～K32+686.900，橋長2 075 m。上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用花瓶墩、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁（31.5～38）m 跨為等高箱梁，（48+65+48）m 跨、（40+50+35）m 跨為變高等寬度箱梁，箱梁頂板厚度為25 cm～50 cm，底板厚度為22 cm～45 cm，腹板寬度為40 cm～80 cm；箱梁設(shè)計(jì)高程點(diǎn)為距主線路線設(shè)計(jì)線50 cm 處橋面鋪裝。橋面寬度為30 m～54 m，主線橋梁面寬度較寬。箱梁采用鋼管柱+貝雷梁支架現(xiàn)澆法施工，采用商品混凝土?；炷敛捎梅謱臃侄螡仓?，先澆筑底、腹板至距離頂板50 cm 處，再澆筑頂板，單聯(lián)現(xiàn)澆連續(xù)箱梁頂板澆筑混凝土方量較大，達(dá)到1 500 m3。

現(xiàn)澆箱梁施工前需進(jìn)行地基處理與支架預(yù)壓，以防止支架及基礎(chǔ)不均勻沉降或非彈性變形造成箱梁頂面開裂。同時(shí)需對混凝土澆筑施工、預(yù)應(yīng)力工程及混凝土養(yǎng)生等關(guān)鍵工序進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，從而提高箱梁整體施工質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求，箱梁頂面允許高差應(yīng)控制在±0.5 cm，以便后續(xù)橋面鋪裝層施工與梁面更好結(jié)合。

2 梁頂混凝土平整度重要性

橋面防水層施工對于梁面的平整度要求較高，在采用傳統(tǒng)的人工作業(yè)對梁面混凝土進(jìn)行整平施工時(shí)，存在較多的不可控因素。例如混凝土的攤鋪厚度不均勻、振搗不均勻等，易導(dǎo)致橋面混凝土收縮不一致，造成局部平整度控制不均勻，影響橋面施工整體質(zhì)量。另外，工人的技術(shù)水平存在差異，也會對平整度造成較大影響，主要表現(xiàn)在振搗時(shí)間控制不均、小型攤鋪機(jī)操作不熟練、收面時(shí)機(jī)掌握不當(dāng)?shù)确矫?。通過引進(jìn)激光攤鋪機(jī)，可對橋面混凝土進(jìn)行一次性攤鋪，提高攤鋪的均勻性，同時(shí)，利用超聲波智能控制系統(tǒng)，大幅提高梁面平整度的控制水平，使橋面混凝土施工的整體質(zhì)量顯著提升。通過實(shí)踐證明，與傳統(tǒng)的人工作業(yè)相比，采用激光攤鋪機(jī)作業(yè)在橋面混凝土施工質(zhì)量控制、施工效益提升、改善施工工藝等方面具有更加明顯的優(yōu)勢。

因此，在現(xiàn)澆箱梁施工中，控制梁頂混凝土的平整度，對提高橋面防水層、鋪裝層的施工質(zhì)量，進(jìn)而提升橋梁整體施工質(zhì)量具有重要意義[1]。

3 梁板攤鋪施工技術(shù)

箱梁頂板混凝土施工及梁面平整度檢測流程見圖1。

圖1 箱梁頂板混凝土施工及梁面平整度檢測流程圖

3.1 激光攤鋪機(jī)

激光攤鋪機(jī)是混凝土施工的一種新型機(jī)器（見圖2），是在攤鋪機(jī)基礎(chǔ)上，安裝激光、液壓控制系統(tǒng)，通過振動(dòng)刮板實(shí)現(xiàn)自動(dòng)推料，利用激光測控系統(tǒng)控制標(biāo)高，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。采用軌行自動(dòng)行走系統(tǒng)，振動(dòng)頻率為4 000 次/min，帶動(dòng)整個(gè)振動(dòng)板同時(shí)對混凝土產(chǎn)生振搗作用。通過攤鋪整平機(jī)，對澆筑混凝土刮平、提漿、壓實(shí)，實(shí)現(xiàn)大面積攤鋪整平。同時(shí)，在混凝土初凝后，采用駕駛型抹光機(jī)進(jìn)行抹面找平，增加表面強(qiáng)度和密實(shí)度，提高橋面的平整度。使用激光攤鋪機(jī)完成的混凝土澆筑面，平整度誤差小、梁面整體性好、混凝土密實(shí)均勻，為后續(xù)橋面鋪裝施工質(zhì)量控制奠定基礎(chǔ)。

圖2 激光攤鋪機(jī)

3.2 行車軌道安裝

攤鋪機(jī)走形裝置與門式起重機(jī)原理相似，采用梁面兩側(cè)布設(shè)行走軌道工鋼。由于攤鋪機(jī)自重較大，行車軌道安裝在未澆筑的橋面上，需對軌道走形裝置進(jìn)行專項(xiàng)方案設(shè)計(jì)，以保證攤鋪機(jī)行走的穩(wěn)定性及操作的便捷性。軌道支撐系統(tǒng)主要由豎向支撐鋼管、頂部可調(diào)托撐、行走鋼軌及鋼軌固定裝置等四部分組成。豎向支撐鋼管外徑48 mm、壁厚3.5 mm，沿線路行進(jìn)方向每間隔1 m 設(shè)置1 處支撐點(diǎn)，為滿足支撐鋼管的穩(wěn)定性及受力要求，在箱梁腹板混凝土首次澆筑時(shí)進(jìn)行預(yù)埋，鋼管底部埋入混凝土澆筑面不少于30 cm。鋼管頂部設(shè)置可調(diào)托撐，鋼軌可直接坐落在可調(diào)托撐上，同時(shí)在每個(gè)支撐點(diǎn)處通過兩側(cè)鋼筋進(jìn)行加固，以保證走形系統(tǒng)的穩(wěn)固。軌道底部距梁面鋼筋約10 cm，防止鋼軌觸碰鋼筋。攤鋪機(jī)安裝前，每3 m 測量軌道頂面標(biāo)高，進(jìn)行精調(diào)，確保鋼軌標(biāo)高滿足要求。

箱梁混凝土施工完成后，拆除行車軌道，同時(shí)采用切割機(jī)切除預(yù)埋支撐鋼管，避免影響后續(xù)護(hù)欄施工。

3.3 梁面標(biāo)高控制

通過攤鋪機(jī)自帶的超聲波+激光測控系統(tǒng)可以精確控制梁頂高程。該系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、操控面板、感應(yīng)裝置、液壓閥組、振動(dòng)馬達(dá)、補(bǔ)料螺旋等組成。

箱梁混凝土攤鋪施工時(shí)，激光發(fā)射器產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)激光，攤鋪機(jī)自帶的激光接收器接收到信號，由激光測控系統(tǒng)進(jìn)行分析，其偏差反饋給整平機(jī)上靈敏的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，左右液壓缸將調(diào)整刮板的高度，保證整平精度?；炷良す鈹備仚C(jī)通過刮板將高出的混凝土帶走并初步刮平，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高。液壓驅(qū)動(dòng)振動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生高頻振動(dòng)，帶動(dòng)整個(gè)振動(dòng)板對混凝土產(chǎn)生振搗。激光攤鋪機(jī)找平不需要拉控制線，也不需要支側(cè)模板來控制地面標(biāo)高，而由攤鋪機(jī)上的激光測控系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制。施工時(shí)需確保激光發(fā)射器不受干擾，以保證鋪筑后的梁面整體標(biāo)高不受影響。

3.4 混凝土澆筑及收面拉毛

采用商品混凝土，由混凝土罐車運(yùn)送至現(xiàn)場，根據(jù)梁面寬度及混凝土澆筑量，安排1 臺～2 臺汽車泵車澆筑。澆筑方式為分層、分段、對稱澆筑。由人工配合汽車泵車布料，通過激光攤鋪機(jī)前振動(dòng)刮板推平混凝土，振動(dòng)滾軸產(chǎn)生高頻振動(dòng)對混凝土進(jìn)行振搗。通過觀察梁面整平效果，調(diào)整振搗提漿遍數(shù)，確保混凝土振搗密實(shí)，梁面平整度達(dá)到要求。由于混凝土澆筑方量大，施工時(shí)間長，要確保后續(xù)有罐車在現(xiàn)場等待。澆筑過程中，同時(shí)檢查及觀測混凝土面標(biāo)高是否在控制線范圍內(nèi)，若產(chǎn)生較大偏差，及時(shí)采取措施糾偏[2-3]。

待混凝土達(dá)到初凝狀態(tài)后，采用自動(dòng)拉毛機(jī)進(jìn)行整幅梁面拉毛作業(yè)，避免由人工拉毛造成混凝土面拉毛深淺不一、不均勻的狀態(tài)。

施工結(jié)束后，立即清理撒落在梁面上的混凝土、油污等雜物，對局部整平或拉毛不到位的部位進(jìn)行處理（見圖3）。

圖3 混凝土收面（圖片來源：作者自攝）

3.5 混凝土養(yǎng)護(hù)

待箱梁頂板拉毛完成后，在橋面上安裝自動(dòng)噴淋系統(tǒng)，同時(shí)覆蓋土工布，進(jìn)行噴淋養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)用水采用自來水，養(yǎng)護(hù)周期≥14 d。噴淋系統(tǒng)在需養(yǎng)護(hù)期安排專人值守，根據(jù)天氣變化和養(yǎng)護(hù)效果調(diào)整噴淋時(shí)間，并及時(shí)填寫混凝土養(yǎng)護(hù)記錄表。

3.6 箱梁頂板平整度檢測

養(yǎng)護(hù)結(jié)束后進(jìn)行頂板平整度檢測[4-5]。采用3 m直尺檢測法對樁號K30+961.900～K31+101.900 第5聯(lián)連續(xù)箱梁頂板進(jìn)行平整度檢測，要求允許誤差±5 mm。每個(gè)檢測斷面測量10 個(gè)點(diǎn)，每處連續(xù)檢測3 m，根據(jù)要求計(jì)算合格率，并計(jì)算10 個(gè)最大間隙平均值。通過對測量成果進(jìn)行綜合分析，梁面標(biāo)高控制效果良好，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，平整度檢測合格率達(dá)96.1%。平整度測試結(jié)果如圖4 所示。

測試步驟：①沿橋梁縱向?qū)? m 直尺擺放在橋面上；②測量3 m 直尺底部與橋面間的最大間隙，記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)，精確到0.2 mm；③確定下一個(gè)檢測斷面位置，并重復(fù)以上①～②步驟，直至所有斷面測量完成。

平整度檢測注意事項(xiàng)：測試之前應(yīng)將測定位置處的污物清掃干凈；應(yīng)正確選擇測試位置；檢查打開的3 m 直尺尺身是否平直；連續(xù)檢測時(shí)要注意首尾相連；測間隙時(shí)，保證塞尺檢測處為最大間隙處。

4 技術(shù)特點(diǎn)

激光攤鋪機(jī)施工具有以下特點(diǎn)。

1）標(biāo)高自動(dòng)控制：通過液壓控制系統(tǒng)，預(yù)先設(shè)定雙坡參數(shù)，由激光機(jī)電腦自動(dòng)控制。在混凝土鋪裝過程中，根據(jù)現(xiàn)場施工情況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，嚴(yán)格控制梁面標(biāo)高，降低人為因素或施工模板振動(dòng)產(chǎn)生的誤差。

2）橋面坡度調(diào)整：能夠有效調(diào)整箱梁頂板混凝土澆筑的起拱度，實(shí)現(xiàn)對橋面的橫坡及縱坡的雙向控制。

3）提升振搗質(zhì)量：通過攤鋪機(jī)自身配備的高頻振搗器，根據(jù)混凝土澆筑速度的不同，調(diào)整振搗頻率，實(shí)現(xiàn)均勻振搗，提升整體振搗質(zhì)量。避免因振搗不充分或過振引起的變形而產(chǎn)生應(yīng)力集中，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土橋面板裂縫。

4）實(shí)現(xiàn)機(jī)械攤鋪：通過攤鋪機(jī)攤鋪系統(tǒng)自動(dòng)推料，減少人工成本的同時(shí)，大幅提高攤鋪效率。

5）提高平整精度：根據(jù)梁面標(biāo)高控制線，通過現(xiàn)場檢查與復(fù)核，對誤差較大的部位進(jìn)行調(diào)整，可精確控制梁面整體平整度。

6）提升工作效率：以整體梁面30 m 為例，采用人工攤鋪，每個(gè)作業(yè)面需要10 人，單班完成工作量在1 000 m2左右，而采用激光攤鋪機(jī)5 人便可完成整體攤鋪，單班完成工作量在2 500 m2～3 000 m2，顯著提高了工作效率、節(jié)省了人工成本、提升了整體效果。

7）實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排：人工攤鋪使用的抹光機(jī)、振搗棒等設(shè)備多、持續(xù)時(shí)間長，能耗更高，而使用激光攤鋪機(jī)能有效降低能耗，響應(yīng)國家“節(jié)能減排”的要求。

5 結(jié)語

現(xiàn)澆箱梁頂板施工采用激光攤鋪機(jī)，大幅提升了橋面施工質(zhì)量和工作效率。橋面混凝土振搗充分，表面平整度滿足要求，解決了人為操作施工帶來的不確定因素，為后續(xù)鋪裝層施工奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，采用激光攤鋪機(jī)自動(dòng)化程度高，在降低人工成本、提高工作效率等方面效果顯著。經(jīng)檢驗(yàn)，該技術(shù)具有較強(qiáng)的實(shí)用性，可在現(xiàn)澆箱梁頂板混凝土施工中應(yīng)用和推廣。