GomacoGP-4000四履带滑模摊铺机(带IBDI装置)在梅河高速公路路面施工中的应用
摘 要:结合梅河高速公路第一合同段24 km水泥混凝土路面滑模机械施工情况,从满足平整度要求的角度论述GomacoGP-4000四履带滑模摊铺机(带IBDI装置)的配置技术特点及在连续配筋、双钢混凝土路面滑模施工的应用、效果。
1 工程简介
广东梅河高速公路程江至蓝口段全长118. 41km,路面工程分东西两段(即程江—华城段和华城至蓝口段)。我公司承建东起程江的第一合同段,路面为水泥混凝土路面,全长24 km,工期14个月。
该段工程地形复杂,段内有葵岗和鸡雄山2座隧道、径南和程江2个大型互通立交以及鸡雄山特大桥等结构物,加大了水泥路面滑模摊铺施工难度。
高速公路水泥混凝土路面的施工,采用大型滑模机械施工是保证高速公路平整度严格要求的前提条件,从设备选型、合理配套以及施工进度和质量要求等多方面进行论证,决定购买美国进口的GomacoGP—4000四履带滑模摊铺机(带IBDI装置)这一关键设备。
2 GomacoGP—4000四履带滑模摊铺机的技术特点
根据水泥混凝土路面工程滑模摊铺施工的需要及设备设计的要求,GomacoGP—4000的配置和性能有如下特点:
2.1 摊铺工艺合理
1)水泥混凝土路面滑模施工的工艺是摊铺机将混凝土混合料用震捣棒连续振捣密实、挤压底板压实成型的工艺过程。Gomaco GP—4000四履带滑模摊铺机在标准GP—4000配备16个震捣棒及液压回路的基础上,在机架左、右侧加装2组各1. 22m的机架延伸,并加装两组各16个震捣棒,使之达到48个震捣棒,震捣棒具有随机器同步运动的自动通、断功能,最高转速可达11 000 r/min,同时可以通过液压装置灵活的调节震捣棒的高低位置。每个震捣棒的震捣频率均可调节,每组附加震捣棒有一个单独的液压油冷却系统来冷却其液压油。这样,通过附加震捣棒组件可以在满足震动工艺理论的前提下,满足水泥混凝土路面不同的密实程度和摊铺宽度需要。
2) Gomaco GP—4000四履带滑模摊铺机配备5000系列搅龙/计量板模具,来控制料位仓高度,左右独立式螺旋搅龙的转向和速度均为独立控制,可将混凝土混合料有效的分布到预定宽度,搅龙转速可以达到62rpm。Gomaco GP—4000的计量板也是按照左、右独立控制设计的,通过液压装置调节升降高度来控制混凝土混合料进入料仓内,且Gomaco专门设计的过渡搅龙,能有效地控制进入路拱或超高路段的混合料布料,避免混凝土浆料堆积或塌边。
3)超摊铺控制:通过调节超铺板的角度大小来满足不同塌落度和不同的混凝土。
4)为了保证高速公路混凝土路面要求的密实度、平整度和外观,通过GomacoGP—4000配置的夯板、搓平直板、摊铺模板、不锈钢尾板一系列装置,使用较干硬(2~4 cm坍落度)的混凝土,利用较长的边侧模板、挤压底板前部的圆弧保证多进料,维持足够的挤压变形力,同时采用强大激振力和挤压成型力来保证混凝土路面板密实,这样新拌混凝土本身的较低的坍落度和超长边模板就可以尽量的避免混凝土面板边沿的塌边掉角现象。
5) Gomaco专门设计的超级自动浮动抹光板用于摊铺过程中自动抹光混凝土路面,抹光板长度为3. 66m,对提高路面平整度极其重要;同样,浮动抹光板也是液压驱动的,可以随着摊铺机的停止而自动停止。浮动抹光板与成型模板一样,可调整成相应的路拱,以满足设计的横坡要求。
6) GomacoGP—4000在抹光底板前加装了一套搓平直板,并将传力杆安装槽上的弹性钢片改为橡胶纤维板,增加其耐用性和传力杆定位的准确性,便于安装调整。夯板、搓平直板、摊铺模板、不锈钢尾板一起共同修复在摊铺过程中被传力杆破坏的混凝土路面。其结构见图1。
2.2 GomacoGP—4000的配置特色
1)GomacoGP—4000的动力选择为475HP的卡特彼勒发动机,具有足够的摊铺驱动力,否则在动力不足的情况下会影响摊铺路面的平整度,可以满足各种不同的设计需求。
2) Gomaco由计算机控制的路拱调节器,可实现摊铺机从路拱平滑过渡到超高、平面横坡,满足日益增长的高质路面摊铺的需要。路拱调节器最小和最大拱度在垂直方向的变化范围是0~152mm,采用液压动力进行操控,操作人员只用在GomacoGP—4000上的电脑中输入拱度的最小值和最大值,位于履带上的译码盘就会测量拱度,由电脑自动按平均值由最小拱度向最大拱度变化,拱度过渡平顺。
3) Gomaco智能转向控制系统便于机器在工地就位、转移和运输、机动灵活,可选择自动转向模式和侧行、前履带、后履带4种手动转向模式。
3 新一代IDBI装置
新一代的标准长度的摊铺模具内的传力杆插入装置,简称IDBI(In-the-pane DowelBar Inserter),其传力杆的插入由电脑控制,生产效率高,代替了DBI需要另外加长后支架长度的设计,不再是一套单独的插入器跟随与摊铺机之后,而是改装在摊铺机上。
带IBDI装置GomacoGP—4000四履带滑模摊铺机能够独立完成摊铺、传力杆插入、修复和抹光等工序。摊铺机操作、传力杆的压入及路面的修复抹平工作完全由触摸式电脑统一控制,操作人员可任意预先设定前后传力杆之间的距离和传力杆的数量,以满足各种不同的工程设计要求;并且还有故障显示及诊断功能,大大提高工作可靠性。IDBI装置安装于四履带摊铺机的模板之后,,不需要人工预制钢筋支架就位,便于卡车直接将混凝土倒卸于摊铺机前,而不需要布料机预先布料,方便快捷,生产效率高,而且传力杆是在混凝土经过振捣后插入的,提高了混凝土的密实度。三脚插入叉确保传力杆定位的准确性及混凝土的密实度。另外,通过调整IDBI的设定还可以跳过纵向联结拉杆、路肩等障碍物。
4 根据路面工程需要结合GomacoGP—4000的技术特点得出的结论
梅河高速公路路面第一合同段水泥砼面层设计厚度为28 cm,主车道为双车道宽8. 5m。施工中的难点是钢筋、钢纤维混凝土路面(桥面)、连续配筋混凝土路面隧道混凝土路面滑模摊铺施工,路面当中要求每隔0. 6m插入1根直径16mm长800mm横向中间拉力杆。以及每间隔5m插入直径32mm长500mm的纵向传力杆。每根传力杆间隔300mm,混凝土坍落度要求是3~3. 5 cm。加上路线长度达24 km,面层施工计划6个月,但是路槽的交验和桥梁隧道如不按期交验和贯通,路面工程及整体工期无法保证,因此工期要求比较紧。
GomacoGP—4000配备四履带,摊铺宽度最大可达16. 40m,摊铺厚度最大可达483mm,正常摊铺速度达1~1. 5m/min,在发达国家每天能够完成1 500m以上的混凝土路面摊铺。选用Gomaco GP—4000能够按照梅河高速公路的设计要求一次性成型,再配备其他的混凝土路面施工设备完全能够满足梅河高速公路路面施工为平整度和外观以及进度要求。
5 GomacoGP—4000在梅河高速公路路面中的应用
经过设备购置论证,购买了Gomaco GP—4000型水泥混凝土滑模摊铺设备。该设备于2005年3月中旬到位,经安装调试1个月,于2005年4月26日正式投入工程使用,并于7月28日结束路面摊铺施工,其实际使用时间仅为3个月。能在短短的3个月的时间内完成24 km双幅水泥砼路面,且面临的技术难点有葵岗隧道和鸡雄山隧道、钢纤维混凝土桥面(双钢砼)、钢筋、连续配筋混凝土路面滑模施工,主要应归功于这一智能化、现代化、快速机械化、生产率高、工作可靠的GomacoGP—4000四履带滑模摊铺机(带IBDI装置)。
5.1 连续配筋混凝土路面滑模施工
为了减少路面开裂、断板、沉陷等破坏,本标段在k7+745~k7+900高填方路段面层采用了连续配筋砼面层。在滑模摊铺水泥混凝土路面施工中,布料方式选择比较简单易行的料斗和挖掘机联合卸布料方式。摊铺时注意摊铺机振捣棒底部位置必须在钢筋网面层上,防止震捣棒扰动钢筋网和推移胀缝木板,同时保证振捣板不刮伤。两侧钢筋网不得接触滑模摊铺机侧向模板,滑模摊铺机履带行进在预制轨迹上,传感器要接触良好,反应正确无误。
连续钢筋网混凝土的滑模施工,在施工中途是不能中断的,以提高铺装层的平整度。为了防止摊铺中断,我们加强对Gomaco GP—4000滑模摊铺机和其它配套设备的维修保养,配备足够的人力、财力和物力,利用Gomaco GP—4000滑模摊铺机灵活的震捣棒的高低位置调节和优良的设备性能确保连续摊铺完毕。
5.2 双钢混凝土(钢纤维混凝土桥面滑模施工)
在双钢混凝土这一特种路面结构,即同时使用了钢纤维和钢筋网的桥面和搭板,它是抗冲击性能最好的复合增强混凝土材料,在梅河高速公路鸡雄山特大桥等桥面上应用。对双钢混凝土的滑模铺装施工,我们采用桥面主线行车道8. 5m宽度连续一次性摊铺的施工方法。
具体的方法是:利用Gomaco GP—4000滑模摊铺机超常的摊铺宽度,让一侧履带跨过桥面防撞栏,落在另一半幅桥面上,另一侧履带在待摊铺的桥面行车道外侧,行车道8. 5 m宽度连续一次性摊铺。在离待摊铺桥面10m前,摊铺机根据防撞墙或桥台的宽度对行驶方向作相应的改变,以使其左侧滑模可以顺利通过桥面,叠加上侧模上的操纵杆、传力杆分布的车轨道等都要占用一定空间。
上桥时,两边侧模相应升高,以底板刚碰触钢筋网为宜,提得过高会造成漏浆过多,若压住时,又会造成摊铺成型后钢筋因弹性变形复位时损坏混凝土。振动棒组位置升至最高位,即底边与模板底边平齐,严格控制在桥面铺装面上。
在摊铺开始时要测准摊铺机底板高程,滑模摊铺机起步时,应先启动振捣1~2min,再缓慢匀速、连续不间断地推进,滑模摊铺机的摊铺速度应控制在0. 7~1. 2m/min,滑模摊铺机振捣频率尽可能控制在10 005 r/min,考虑到钢纤维混凝土流动性较差,振动频率要尽可能大,不宜低于10 000 r/min,达11 000 r/min。振捣棒组的位置严格控制在桥面铺装层表面上,摊铺后的桥面表面不得有裸露的钢纤维。摊铺时要用铁凳子垫住摊铺机履带,以免压变形钢筋网。
布料方式采用罐车将钢纤维混凝土运至设在邻幅桥面的布料机接料斗内,再通过布料机侧向供料皮带将其输送到桥面铺装位置,罐车卸料前快速旋转1~2min,将其拌和均匀出料,同时配备挖掘机进行补充布料。
为安全起见,如果不拆卸轨道至少需让最外端的轨道比防撞墙有5~10 cm距离,因为考虑到实际施工中左边控制标高与方向的基准线工作环境极其恶劣。采用挖掘机布料从另一侧桥面将混合料运至待摊铺桥面时,不可避免地会散落少许碎石等砸在基准线上,装载机作侧向运料时也会偶尔碰到基准线。有时需预振的混合料上,由于人工预振,发电机、振动棒等小型机具附带的电缆线皆跨过基准线,加上布设基准线时存在一定的误差、传感器灵敏度与比例阀精度等因素影响,不可将侧模太靠近防撞墙,预留有调整空间。
在桥梁伸缩缝位置事先预埋尼龙砂袋,高度在桥面铺装层厚度以下20mm,整条缩缝垫好,令滑模摊铺机连续铺装通过,然后在砼没有硬化时,将桥梁伸缩缝位置尼龙砂袋扒开或凿除,切齐伸缩缝预留宽度的边沿。
6 使用效果
2005年7月27日11时梅河路面一标水泥混凝土面层主线摊铺在k15+030合拢,提前15 d完成业主下达的施工计划,并在全线五个路面标中第一个实现主线贯通,成功完成主线摊铺的最后冲刺任务。
根据完成的水泥混凝土路面平整度检测结果:水泥砼路面用3m直尺检测, 90%以上的路段检测结果小于等于3mm,δ≤1. 1,小于规范要求的1. 2。
7 结论
工程实践证明:通过使用Gomaco GP—4000型水泥混凝土滑模摊铺机,在梅河高速公路路面第一合同段24 km的主线路面上摊铺效果好,并且该设备操作灵活方便,方便移动运输,全液压控制,性能安全可靠,实用性强,能够很好的控制混凝土路面的摊铺质量。适用于各种结构的水泥混凝土路面滑模摊铺施工。
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