纖維混凝土配合GPS高精度滑模機(jī)黑山項(xiàng)目施工的應(yīng)用研究

楊凱 王文要

摘要：隨著滑模機(jī)在路面路緣石和排水溝中的推廣應(yīng)用，國內(nèi)滑膜機(jī)的類型和型號也層出不窮。本文通過對合成纖維混凝土和GPS高精度的滑膜機(jī)結(jié)合的綜合應(yīng)用研究，在滿足質(zhì)量和性能要求的前提下，通過替換隧道路面排水溝的結(jié)構(gòu)鋼筋，充分發(fā)揮纖維混凝土抗拉和滑膜機(jī)快速施工的優(yōu)點(diǎn)，保證了施工進(jìn)度與質(zhì)量。此成功課題可推廣應(yīng)用在更多的小型結(jié)構(gòu)物上。

關(guān)鍵詞：合成纖維混凝土 高精度滑模機(jī) 融合應(yīng)用 抗拉性能 高工效

Application of Fiber Reinforced Concrete Combined With GPS High Precision Slip Form Machine in Heishan Project

YANG Kai? ?WANG Wenyao

（CCCC Second Navigation Bureau No.4 Co.， Ltd.， Wuhu， Anhui Province， 241000 China）

Abstract：With the popularization and application of slip form machine in pavement curb and drainage ditch， the types and models of domestic slip form machine are also emerging one after another. This paper is the analysis studies for the fiber concrete and trimmer slipform paver comprehensive application， the fiber concrete instead of the reinforcement and concrete for the gutter of the tunnel， through the trimmer slipform paver to make the product， and the quality of the product met the requirements of the standard， the construction time has been saved in this combined method. Based on this study， the fiber concrete and trimmer slipform paver comprehensive application could be used for more types of the concrete structures.

Key Words：Fiber concrete;Trimmer slipform paver;Comprehensive application;Tensile strength;Efficiently

1. 引言課題研究的背景及目的意義

1.1 課題研究的背景

隨著滑模機(jī)在路面路緣石和排水溝中的推廣應(yīng)用，國內(nèi)滑膜機(jī)的類型和型號也層出不窮，性能不一[1]。而滑膜機(jī)的創(chuàng)造和使用推廣最早開始于國外的施工項(xiàng)目，目前歐洲推廣最多的是GPS高精度多功能履帶滑模機(jī)。在推廣應(yīng)用高精度滑模機(jī)的同時(shí)，歐洲項(xiàng)目也開始進(jìn)行一些新嘗試，以合成纖維混凝土優(yōu)異的性能，替換結(jié)構(gòu)物的鋼筋抗拉性能要求，并結(jié)合滑模機(jī)快速施工的效率，節(jié)省成本和資源投入，推廣綠色環(huán)保施工[2-4]。

1.2 課題研究的目的意義

本課題通過對合成纖維混凝土配合GPS高精度滑模機(jī)綜合應(yīng)用的創(chuàng)新研究，進(jìn)一步拓寬纖維混凝土和GPS高精度滑模機(jī)的工程使用范圍，為“一帶一路”工程企業(yè)施工研究提供一定的借鑒。

1.3 課題研究的對象

高速公路建設(shè)在國內(nèi)國外都是重要的交通工程內(nèi)容，而長距離的路線結(jié)構(gòu)物施工是保證項(xiàng)目施工效率的關(guān)鍵部分，針對這種情況，一般采用快功效的滑模機(jī)施工，加快現(xiàn)場施工效率，減少對木模板的浪費(fèi)使用。

本課題以歐洲黑山南北高速公路項(xiàng)目中隧道內(nèi)路面排水溝為研究對象，通過對合成纖維混凝土配合比的性能確認(rèn)，并根據(jù)滑模施工成型的要求，確認(rèn)合適穩(wěn)定的配合比例。同時(shí)利用滑模機(jī)簡單快速施工的特點(diǎn)，達(dá)到滿足質(zhì)量要求，且快速施工的目標(biāo)[3-6]。

2. 合成纖維混凝土配合GPS高精度滑模機(jī)實(shí)例類型

根據(jù)黑山南北高速公路項(xiàng)目隧道路面排水溝設(shè)計(jì)中荷載的要求，主設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。一般現(xiàn)場施工將采用預(yù)制安裝或者現(xiàn)澆混凝土施工。因黑山項(xiàng)目部隧道數(shù)目較多，且累計(jì)路面排水溝長度較長，投入的資源和人力較多，同時(shí)因場地和模板浪費(fèi)等導(dǎo)致成本的投入也較大。

因此，項(xiàng)目部研究人員在結(jié)合當(dāng)?shù)匦袠I(yè)特點(diǎn)和內(nèi)部團(tuán)隊(duì)研究后，決定采用纖維混凝土替換鋼筋混凝土的組合，并采用滑模機(jī)現(xiàn)場澆筑施工。這樣既可以簡化工序，又減少資源人力的投入，同時(shí)加快了施工效率，對項(xiàng)目部施工進(jìn)度有很大的助力（見圖1）。

3合成纖維混凝土配合比性能

合成纖維混凝土目前在國內(nèi)外應(yīng)用較多，在提高混凝土耐久性上性能優(yōu)異，而本項(xiàng)目把合成纖維混凝土用于滑模機(jī)中，同時(shí)又取消了結(jié)構(gòu)物中的鋼筋結(jié)構(gòu)。而合成纖維的作用在增加混凝土強(qiáng)度的同時(shí)，也要達(dá)到鋼筋的抗彎抗拉的效果。其中本項(xiàng)目合成纖維的參入量達(dá)到每立方混凝土2kg摻入量。

合成纖維摻量在大于1.5kg/m3后，纖維的摻入能使纖維與混凝土內(nèi)部的粘結(jié)性能增強(qiáng)，使之聯(lián)系緊密，成為一個(gè)內(nèi)部交錯連接的整體結(jié)構(gòu)。同時(shí)也增加了混凝土的早期強(qiáng)度，能夠滿足滑模施工的固型的要求。在本項(xiàng)目現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果中得到合成纖維混凝土的28d抗壓強(qiáng)度值提高了12%～15%，最高28d強(qiáng)度達(dá)到50MPa，纖維的摻入量大大提高了混凝土的韌性，改變了混凝土脆性破壞的形態(tài)[2]，具體配合比情況如表1所示。

在合成纖維混凝土使用過程中，根據(jù)滑模機(jī)成型的特點(diǎn)，項(xiàng)目部對合成纖維混凝土的攪拌時(shí)間和坍落度進(jìn)行了嚴(yán)格控制，根據(jù)纖維混凝土摻入量較多的情況，每方混凝土攪拌時(shí)間基本為2min，而現(xiàn)場坍落度一般控制在4～6cm。

4 GPS高精度滑模機(jī)的類型和特點(diǎn)

在歐洲滑模機(jī)施工工藝傳入國內(nèi)后，國內(nèi)有較多的滑模機(jī)施工應(yīng)用，有專門針對路面路緣石、路面排水溝或排水渠的各種振動成型的滑模設(shè)備。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，能夠根據(jù)公路曲線完成高精度標(biāo)高和曲線控制的GPS高精度滑模機(jī)設(shè)備并不多。

歐洲的滑模機(jī)是以GPS定位人工微調(diào)的高精度履帶多功能滑模機(jī)，它需要事先通過對混凝土結(jié)構(gòu)的3D模型輸入到GPS定位設(shè)備中，然后根據(jù)已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)高和線形的實(shí)時(shí)控制，這樣才能盡快高效地完成現(xiàn)場施工。其具體優(yōu)點(diǎn)如下。

4.1 資源的節(jié)省和高效的施工

滑模機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)物特點(diǎn)配套加工成型模板，并配置整體震動密實(shí)設(shè)備，在混凝土成型后快速震動成型，根據(jù)現(xiàn)場施工精度要求，滑模機(jī)施工每天最少可以完成800m施工。而根據(jù)傳統(tǒng)的施工工藝，一個(gè)班組6人，鋼筋綁扎和模板固定，再完成混凝土澆筑，一天能夠完成50m。如果是預(yù)制安裝，還需要考慮預(yù)制場地、鋼筋模板加工、混凝土輸送和成品運(yùn)輸保護(hù)等，各個(gè)工序需要一定的人力設(shè)備資源的投入。因此，纖維混凝土配和滑模機(jī)的工效有很大的提高和改善。

4.2 綠色環(huán)保施工

綠色環(huán)保施工作為建筑全壽命周期中的一個(gè)重要階段，是實(shí)現(xiàn)建筑領(lǐng)域資源節(jié)約和節(jié)能減排的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在保證質(zhì)量、安全等基本要求的前提下，通過科學(xué)管理和技術(shù)進(jìn)步，最大限度地節(jié)約資源并減少對環(huán)境負(fù)面影響的施工活動，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)（“四節(jié)一環(huán)保”），而GPS高精度滑模機(jī)施工不僅效率高，同時(shí)施工過程中降低了現(xiàn)場混凝土的浪費(fèi)，并減少了對木模板的浪費(fèi)使用，且現(xiàn)場施工能夠達(dá)到低噪音、無污染施工等，其中減少了對鋼筋的消耗使用，完全可以作為綠色環(huán)保施工的工藝進(jìn)行推廣使用。

5 應(yīng)用結(jié)果分析

在對纖維混凝土和滑模機(jī)綜合使用的現(xiàn)場結(jié)果反饋分析中，纖維混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證后，都滿足設(shè)計(jì)要求，且根據(jù)歐洲法規(guī)EU-No.305-2011中成品尺寸誤差要求，現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)都滿足要求。

在對纖維混凝土和滑模機(jī)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，雖然纖維混凝土能夠相應(yīng)的減少結(jié)構(gòu)裂紋，但結(jié)構(gòu)物長度較長，所以滑模施工的分段切割分離還是必須執(zhí)行的?，F(xiàn)場以2m一個(gè)節(jié)段進(jìn)行切割分離，避免裂縫的出現(xiàn)。因排水溝系統(tǒng)必須封閉的性能要求，本項(xiàng)目采用西卡-flex材料進(jìn)行切縫封堵，確保路面排水溝的封閉性。

綜合本課題研究，纖維混凝土配合GPS滑模機(jī)的使用是可行的，在極大地提高了施工工效后，還確保了施工質(zhì)量，此應(yīng)用在本項(xiàng)目中也是有創(chuàng)意的結(jié)合創(chuàng)新施工。

6在本項(xiàng)目其他結(jié)構(gòu)物的應(yīng)用和推廣

在本項(xiàng)目施工過程中，因項(xiàng)目部路面排水和隧道排水溝結(jié)構(gòu)物多，項(xiàng)目部引進(jìn)了第二臺GPS高精度滑模機(jī)，因纖維混凝土優(yōu)異的性能，項(xiàng)目部在調(diào)整了配合比后推廣此應(yīng)用于“L”型路面排水路緣石，路面開挖區(qū)“U”型路面排水溝等。在推動纖維混凝土和滑模機(jī)的使用后，極大地提升了路面工程的施工進(jìn)度，并保證了質(zhì)量，減少了小型結(jié)構(gòu)物的裂縫產(chǎn)生，得到了較好的評價(jià)反饋[6-8]。

7結(jié)語

本課題通過對纖維混凝土和GPS高精度滑模機(jī)的綜合應(yīng)用進(jìn)行研究，并成功地通過對隧道路面排水溝中鋼筋性能的替代完成了滑模機(jī)的高速施工，充分發(fā)揮了纖維混凝土優(yōu)異的抗壓和抗拉強(qiáng)度性能，在其配合比中，還添加了防止合成纖維老化的添加劑，增加了纖維混凝土的耐久性。在纖維混凝土的性能下，配合歐洲高精度GPS滑模機(jī)使用，極大地提高了施工效率，并減少了對資源的使用，是個(gè)比較優(yōu)異的組合施工方案。針對此工藝的施工性能，基本可以滿足國家倡導(dǎo)的綠色施工工藝，值得推廣到更多的施工領(lǐng)域，且能夠發(fā)揮更多的創(chuàng)新作用，為后續(xù)綠色環(huán)保施工提供更好的參照借鑒。

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