新型激光桁架摊铺机在长大桥梁宽幅桥面铺装一次成型中的应用
韩耀伟
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韩耀伟,. 新型激光桁架摊铺机在长大桥梁宽幅桥面铺装一次成型中的应用[J]. 光电子进展,2025.1. DOI:10.12721/ccn.2025.160624.
摘要:
当今社会高速行业迅速发展,作为桥梁工程中的重要环节之一的桥面铺装,对其技术要求和平整度要求越来越严格,桥面铺装施工方法及其设备选择尤其关键。在某黄河特大桥桥面首件铺装施工中,采用单幅全联一次性浇筑混凝土桥面铺装施工工艺,同时为了解决传统设备缺陷,项目使用新型激光混凝土摊铺机进行施工。此论文通过对超声波桁架摊铺机在桥面铺装整体应用进行分析,对其施工控制要点,施工质量效果,并结合工程质量检测指标的对比, 验证新型激光混凝土摊铺机在一次成型施工工艺的优点和质量可控性。
关键词: 平整度;质量效益;高效
DOI:10.12721/ccn.2025.160624
基金资助:

1概述

某黄河特大桥全长4500m,设计双向六车道,设计行车速度 80km,混凝土桥面铺装工程为41756m²,单幅桥面铺装净宽 15m,采用 10 cm 厚 C50 混凝土桥面铺装。依据传统施工设备的桥铺装作业对于桥面施工缝、平整度等项目的质量控制不容易把握。传统设备在一次性成型施工中效率低、质量不易把握。为解决传统施工方法及设备缺陷,结合现有技术及施工特点,孟州黄河大桥项目率先在黄河特大桥北引桥第一跨右幅150m实行新型激光桁架混凝土摊铺机水泥混凝土桥面铺装一次成型工艺。

2技术方案

根据项目总体施工部署安排,施工工期紧张,对桥铺质量要求高,因此项目施工选用新型XD-JGHT219型悬挂式激光混凝土摊铺机一次性浇筑成型,该机器是在传统摊铺机基础上,安装激光系统控制装置、液压控制系统,能够准确设定双面坡坡度和标高,根据施工图纸设计,北引桥施工顺序为先施工桥面铺装,后浇筑护栏,桥铺铺装的平整度要求会更加严格,该新型设备利用自身独有的激光及液压系统调整高低,解决了施工过程中的不确定因素,全面提升混凝土铺装的平整度。

施工季节正逢高温天气,为了确保收面的及时性、效率性。施工现场决定采用采用摊铺机配套的XD189型驾驶性抹光机,机器采用双圆盘,为人工驾驶操作,相对传统手推抹光机,效率显著提高,另外机器自重300公斤,驾驶员重量约为75kg,相比传统抹面机自重更大可以有效地增加表面强度和密实度,进一步提高铺装平整度。

2.1施工准备工作

桥面混凝土铺装之前,首先完成桥面湿接缝及墩顶现浇连续段的施工,并且保证混凝土强度及龄期7天以后才能进行桥铺工作。清除梁板顶面的浮尘及杂物工作,并用水枪冲洗干净, 以充分保证桥面混凝土与梁板顶面的充分粘结。由于是新设备,现场工人经验不足,项目部在做好各级技术交底的同时,又特别安排厂家人员现场指导,确保摊铺作业顺利进行。

2.2钢筋网片绑扎及标高控制

桥面钢筋为现场绑扎,采用间距为 10cm ×10cm的Φ14 钢筋构成,主要控制绑扎过程搭接长度,满足设计规范要求49cm,钢筋网片的保护层厚度不小于3cm。

桥面梁体顶面高程由现场技术人员进行测量,然后与桥铺高程作比较求出摊铺厚度,可以在保证钢筋保护层厚度的前提下微调标高。确定以后就可以进行高程定位钢筋的施工, 依据设计高程横纵方向每间隔2米焊接钢筋头支撑点,支撑钢筋网片, 钢筋焊接应该牢固可靠确保不变形,保障桥面施工过程中钢筋网片高程, 水平高程定位筋安装完毕后进行高程复测。利用护栏预埋筋悬挂激光桁架摊铺机行走挂线,顺桥方向每5米焊接调节螺杆进行标高精确定位,用于施工中摊铺机标高控制,在后续施工过程中也应随时复核,确保标高控制。

2.3机器运行机理

根据图纸设计标高、横纵坡率及现场实际测量情况,由技术人员将测量数据数据输入到控制系统中,在摊铺作业时摊铺机由机器两侧的超声波感应装置将标高数据实时反馈给控制系统,控制系统根据之前的标高数据进行指令控制从而进行摊铺行走过程中的标高控制,当摊铺机正常摊铺混凝土时控制系统上的灯光指示灯会呈现绿色,机器控制平台如图7所示;当摊铺作业出现异常时,控制系统会发出红色警报灯光暂停作业,查明原因后方可作业,做到随时校核,这样更加确保了桥铺的平整度质量。摊铺作业正常行进过程中,对铺装混凝土面进行标高、横纵坡调整。

2.4摊铺机轨道安装与就位

采用激光桁架摊铺机施工,提前做好机器行走轨道,两侧分别设立5米行走轨道,摊铺机可以直接坐到轨道上,轨道标高不影响摊铺标高,标高由提前挂设好的钢线控制,摊铺过程的标高通过机器两侧外伸出的感应轴行走在挂线上控制;摊铺机机器本身带有液压装置,当摊铺机行驶到轨道前端时,支腿升起,人工拖拽轨道达到指定位置后支腿下降收起,摊铺机继续前行,相比传统工艺省去了轨道标高控制的时间,节约人力、物力。

2.5摊铺原理

机器的前进后退通过电箱的(前进) (后退) 按钮操作,左右分别有一套行走装置,摊铺混凝土时先打开(油泵开) 按钮—(自动)—(摊铺 正)—(前进) 依次打开即可,当机器偏离轨道时可通过(左开) (左关)  (右开)  (右关) 按钮调整机器的行进方向,机器还配有变频调速系统,可根据混凝土的塌落度适当调整行进速度。

控制铺装横纵坡度在浇筑过程中也可以通过测量设备随时复测挂线,做到精准施工,实施控制。在混凝土浇注时,依据现场实际情况采用汽车泵浇筑,罐车运输,每车布料长度在7m ~8 m,每次布料宽度 1.5 m,来回往返布料,形成循环,做到现场混凝土放料不堆积,混凝土浇注时对边角处安排专人进行找平工作;并对堆料多的地方进行平摊,以防止因部分缺料或者堆料过多影响摊铺机工作效率,及后续收面。激光摊铺机一般施工时反复行走 2 ~3 遍,即可满足设计及规范要求。

2.6混凝土收面

混凝土摊铺整平以后,后续收面工作也是至关重要。传统施工设备为人工手扶抹光机,施工时间长,并且面层的平整度不易控制。新型激光桁架摊铺机配套的 XD189 型抹光机施工特点如下:密实度好:机械自身自重加上操作手重量约有350kg,相比传统设备重力的增加使混凝土密实度更好。平整度好:双盘总体直径达到 190cm,双盘的作业直径比传统设备作业范围大,平整覆盖性更强。工作方便:机械为自动化设备,人员只需要驾驶机械就能够满足收面要求,降低了施工强度,减少了人工投入,加快了收面效率,工作效率更高。

2.7桥面养生与成品保护

混凝土收面以后,采用土工布覆盖洒水养生,安排专人负责养生,养生要求必须做到表面湿润,持续有水,避免干湿交替;做好现场警示牌,禁止任何机械或人员上桥,严格把控成品质量。

3综合分析

在首件150m桥面铺装施工完成后,针对现场施工过程的具体情况以及后续桥面铺装平整度、外观质量、标高检测等各方面分析,通过对比传统的施工方法设备,总结了综合效益分析表,如表1所示。

表1综合效益分析表

18.png人工累计相差 13人、施工时间累计相差 45小时,可以看出新型激光桁架摊铺机具有明显优势,在减少人员投入、施工效率提高的前提下,还对施工质量提供了保障。通过对标高的精确控制,在150米摊铺作业中实际比设计节约了C50混凝土4.5m³。

按当地人工每人200元/天,机械(施工采用汽车泵)按2000元/天,混凝土按500元/m³,求得综合节约成本为6850元(2250m²)。项目桥面铺装作业总计约70000m²,按照该施工机械方法可以节约210000元施工成本,值得全面推广。

施工优点总结:

(1) 机械采用移动式轨道不需要安装,现场施工简单便捷,节省人工、时间

(2) 机械为桁架式结构,能够适用各种施工情况,摊铺的辊轴也可以根据桥铺宽度调节,做到摊铺作业基本无死角,减少了人工修复的平整度误差。

(3)机械设备独有的液压控制系统和超声波感应装置,在机械作业过程中,机器本身具备自我检验功能,通过自我校核,平整度误差可达到正负 3mm 以内,减少了混凝土的浪费。

(4)采压实效果好:全自动桁架式结构坚固不变形,所用材料均为质量好的无缝钢管,使用时间长了也不存在变形情况,自身重量大摊铺出来的效果会更好。

(5)该设备为单滚轴施工,摊铺结合一次成型,极大地提高了摊铺作业效率,并且机械通过数控设备操控行走过程,保证了摊铺速度,混凝土振捣情况更加均匀。

(6)桥面铺装混凝土浇筑完成以后,采用 XD189 型抹光机进行抹面,设备通过自身特有的双圆盘同时旋转收面施工,对桥面平整度的质量有着明显提高。机械化的应用也使施工效率显著提高。

4结束语

随着我国高速技术的高速发展,高度标准也日益提高, 桥面的整体宽度也日益提高,传统的施工设备方法很难适应现有状况,本文通过新型激光桁架摊铺机在水泥混凝土桥面铺装一次成型在孟州黄河大桥北引桥的实际应用, 验证了施工设备方法,在实际施工过程中的显著优点,以及施工质量、经济效益的显著优势,可以为今后类似的施工提供一定得参考性。

参考文献:

[1] JTJ 041—2011,公路桥涵施工技术规范.

[2] JTG F71—2006,公路交通安全设施施工技术规范.

[3]石 峰.桥面铺装注意事项[J].山西建筑,2013,39( 3) :188-189.

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