高速公路路基边沟及排水沟快速施工

刘 帅，张焕涛，马思涛，许展飞

(1.山东省交通科学研究院，山东 济南 250002;2.山东高速建设管理集团有限公司，山东 济南 250002;3.山东省路桥集团有限公司，山东 济南 250002)

1 工程概要

潍日高速公路潍坊连接线工程主线线路总长16.07 km，其中以路堑形式通过共2.45 km，以路堤形式通过共10.74 km，总共占线路全长的83.7%。路基两侧排水系统70%以上设计为梯形排水沟。沟渠均设计于坡脚外1 m处，沟身采用C25混凝土浇筑，典型排水沟断面沟底厚0.18 m，底宽0.8 m，顶宽2.4 m，沟深0.8 m，坡率1∶1；典型边沟底宽0.6 m，近路基侧坡率1∶1.5，远路基侧坡率1∶1。

为改进边沟及排水沟施工工艺、提高施工速度，本项目结合已有文献，在传统人工砌筑的基础上进行探索，开展了一种路基边沟及排水沟机械化一次成型的快速施工方法。

2 工艺原理

本工艺原理为：通过制作尺寸可调的梯形挖斗进行沟槽开挖，经人工修整合格后铺砂砾垫层，然后采用滑模机进行机械化浇筑、振捣、砌筑，最后经人工整修后切缝、养生。

梯型挖斗开挖过程一次成型，施工前须做好测量放线，开挖过程中严格控制沟槽断面的高程、尺寸、平整度及纵坡；滑模机铺筑时首先起动电动振动器，待混凝土通过喂料斗进入螺旋送料装置后启动液压泵，由螺旋送料装置将混凝土推进梯形内外模板空腔内，混凝土经滑模机自重挤压成型并吸附在沟槽砂垫层上，再经液压油缸的推力挤压及附着式振动器的振动后混凝土达到密实，从而完成一次性浇筑成型。工艺所需机具设备及参数见表1。

表1 边沟、排水沟快速施工机具设备及参数

3 工艺要点

3.1 工艺流程

平整场地→测量放样→开挖沟槽→铺沙垫层→浇筑混凝土→人工收光抹面→切缝→混凝土养护。

3.2 平整场地

根据路基边坡坡脚及防护结构的基础标高对原地面进行清理和平整，并根据排水方向合理设置纵向排水坡度。

3.2 测量放样

依据施工图纸对边沟及排水沟的中心与边桩进行放样，一般情况下直线段每隔20 m设置一桩，曲线段适当增密可每隔10 m设置一桩，并在开挖内边线处撒白灰进行标识。

3.3 沟槽开挖

路基边沟及排水沟的开挖采用带有特制铲斗的挖掘机，其铲斗根据沟槽的尺寸进行设计，本项目中典型铲斗为梯形，上部设有深度限位杆避免超挖，确使深度误差不超过3 cm，水平误差不超2 cm，能够保证沟槽的尺寸及槽边平顺且一次开挖成型。

3.4 滑模机具设置

为保证滑模机具能够快速稳定施工，根据滑模机两侧滑轮的实际滑轮宽度在沟槽的两侧分别安放槽钢作为滑模机的行走轨道，并用钢筋头将槽钢轨道固定。将滑模机置入开挖好的梯形槽模内，并全面见检查机具性能，确保油料、液压等装置配件良好。

3.5 混凝土的浇筑

混凝土浇筑时应严格控制其坍落度，坍落度过大将会引起经滑模滑出后的混凝土变形较大，导致外观尺寸不符合设计要求；坍落度过小，将会导致滑出的混凝土不易成型且极易出现蜂窝麻面现象，同时对滑模机具的磨损也较大。一般情况下，到达现场的混凝土坍落度应控制在40～60 mm范围内。

现场浇筑时滑模机作业应设专员操作，在落料前首先启动附着式振动器，然后用吊车将混凝土吊运至滑模机进料斗内，当混凝土进入至推进器后再启动液压泵，由推进器将混凝土推至沟槽砂垫层与成型模所形成的梯形腔内，同时经压顶挤压、油缸推力及振动器振动完成梯形渠内混凝土的成型与密实。由此，滑模机械依靠沟槽两侧的槽钢轨道，移动前行进行连续作业，完成路基边沟与排水沟一次性成型浇筑。

3.6 人工修整与养护

滑模机的尾部设有人工修整平台，使得在滑模机浇筑成型后人工二次压光收面，保证沟槽内壁的光滑顺直与美观。待混凝土终凝后，进行人工切缝，切缝间距设置原则为每10 m设置一道，缝宽5 mm，深度为3 cm。切缝完毕及时做好养护工作，宜采用薄膜覆盖并定期洒水，洒水的次数通过以混凝土表面保持湿润状态来确定，养护期应大于14 d。

4 质量控制

4.1 控制标准

(1)测量放样时应保证其精度及准确性。

(2)沟槽开挖宽度应符合滑模机施工要求。

(3)施工过程中滑模摊铺机应严格按操作规程及混凝土实际情况选择行走速度、振捣频率。

(4)滑模机施工应有专人，随时协调解决混凝土搅拌、浇筑及收面等问题。

(5)准确控制现场混凝土的坍落度，要求混凝土的坍落度变化量稳定在±10 mm的要求。

(6)修筑完后混凝土强度应符合设计要求，表面平整美观，缝宽大体一致。

(7)应做好特殊地段的防渗抗冲刷加固措施，特殊地段包括地质不良地段和土质松软、透水性较大或裂隙较多的岩石路段、沟底纵坡较大的土质截水沟及截水沟的出水口。

4.2 检验标准

本路基边沟及排水沟快速施工质量检验项目及标准见表2。

表2 排水沟施工质量标准

5 工程效果

潍日高速潍坊连接线路基边沟及排水沟采用本快速施工工艺后在经济和质量方面有了很大提高。具体如下。

经济方面，传统预制安装法配置1名技术人员和8名工人的条件下，每安装100 m梯形水沟需4 h；而同种人员配置下滑模机施工中安装滑模摊铺时间为1 h，浇筑速度为1 m/min，按最慢衔接换算每浇筑100 m所需时间为1 h+100 min=2.67 h。由此可见采用本方法施工比传统预制安装速度提高了近150%，大大缩短了施工工期。

质量方面，传统预制安装虽然码砌方便但需要一定的施工空间且接缝容易漏水渗透，而本方法施工方便且整体性好后期不易渗漏。

6 结 语

(1)路基边沟及排水沟槽采用特制的梯形挖斗开挖成型，其断面能符合设计要求且连续美观，较传统开挖方式效率上大大提升。

(2)混凝土浇筑采用滑模机对槽底及槽壁一次浇筑成型，整体性好，施工质量有保证。

(3)与传统预制拼装法相比，本施工方法能够快速便捷施工，有效节约人工、加快施工进度。