自动智能化设备在高速公路桥面铺装中的应用

于宏利

（中交四航局第二工程有限公司）

1 引言

随着科技的进步，智能施工装备不断推陈出新，为更好地提升工程品质，高质量、高标准完成工程建设，高速公路建设积极探索、创新思维，推广应用新型自动智能化施工设备。文章以荣乌高速公路新线为例，介绍了轮式超声波高频振捣摊铺机在桥面混凝土铺装施工中的应用。

2 技术特点

荣乌高速公路新线箱梁桥面铺装采用桥面现浇施工，铺装层厚度为8cm～12cm，标准段宽度18.48m，变宽段19.48m～31.5m，服务区匝道段宽度7.95m（小半径曲线）。混凝土浇筑采用泵车浇筑，摊铺采用激光桁架摊铺机及三滚轴摊铺机，铺装层平整度要不大于5mm/3m。

2.1 三滚轴摊铺机施工工艺及应用分析

2.1.1 设备介绍

滚轴式摊铺机是比较传统的路面摊铺设备，可适用于各种混凝土面层摊铺工作，构造简单，仅有滚轴和制动系统构成，造价成本较低，使用广泛。

2.1.2 施工工艺

1）准备工作

基底清理干净后，浇筑标高带作为铺装层顶面标高控制线和摊铺机行走通道。标高带的高度受作业人员技术水平限制较大，影响整平效果。可以采用钢模板作为标高带，但是由于基底高低不一致，标高调整较难。

2）施工作业

①将机器运至施工现场，使用吊机或者叉车将设备放在施工部位，两行走辊平放于标高带上。

②启动设备，使用之前要空运转2min～3min，检查设备是否可以正常作业，如若正常方可施工。

③混凝土摊铺时，混凝土泵送至施工部位，布料过程中大致摊平（，局部过高需要安排工人配合施工），摊铺高度要略高于设计标高2cm～3cm，然后开动机器进行前后行走、碾压与振动，直至达到所要求的平整度。

④曲线段摊铺：通过方向盘操纵转向系统，进行转向和纠偏，使机器行走方向保持与模板平行。具体操作方法是通过摊铺棍的旋转方向+方向盘组合操作，以确定摊铺机的行走方向和左右两端行进速度，从而达到转弯行进的效果。

2.1.3 应用效果分析

①设备自重较小，周转方便，但施工过程中容易因混凝土布料厚度过大而上浮，导致混凝土顶面起伏，影响摊铺效果。

②施工过程中出现偏差，可以通过人工作业调整，操作方便。

③变宽段桥面施工中，通过调节标高带宽度实现整幅或半幅铺装，灵活性强。

④标高带施工中，人员操作因素影响大，标高控制易出现偏差，影响铺装效果。

⑤当铺装宽度较大时，必须分幅摊铺，受到一定的局限，影响总体施工速度。

⑥工序较多，人工投入成本较高。

2.2 激光智能一体机施工工艺及应用分析

2.2.1 设备介绍

混凝土激光摊铺机的基本结构包括以下部分：

电机，电动机是混凝土激光摊铺机的动力装置；

传动系统，主要是由变速器、万向节、传动轴和驱动桥等组成；

变速器，用于混凝土激光摊铺机变速、输出扭矩；

行驶系统，保证混凝土激光摊铺机的行驶（见图1）。

图1 自行走系统

钢板弹簧，使车架和车身与车轮或车桥之间保持弹性联系；

减震器，混凝土激光摊铺机受到震动冲击时使震动得到缓和；

起动机，将电能转化为机械能，带动曲轴旋转，启动发动机；

高程控制系统，通过超声波及激光仪自动控制设备高度（见图2）。

图2 超声波+激光双控高程控制仪

2.2.2 施工工艺

①准备工作。在底层凿毛、钢筋绑扎、模板安装等工作完成后，调试激光整平机，设置基准水准点；放置激光发射器，通过基准水准点，将地面标高导入摊铺机激光控制系统，与基准点标高对比调整数据，调整好基准点的标高参数。

②轨道安装。摊铺机行走轨道采用5cm槽钢，槽钢固定在梁体顶板混凝土面上，使用沙袋等措施对轨道进行固定。两条轨道顶面高程的选择要考虑桥面铺装的控制标高和设备可调节高度等综合因素。根据设计的高程、纵坡、横坡及平整度要求，必须严格控制轨道梁的标高，严禁因振捣梁饶度出现“波浪”形混凝土面。

③摊铺机就位。摊铺机就位采用吊机吊装至轨道上，再调整接触式超声波控制器高度，检查控制器与钢丝绳的接触。

④桥面铺装采用C50混凝土，现场坍落度160mm至180mm最佳。混凝土从搅拌站通过罐车运送至施工现场，采用泵车泵到桥面摊铺部位，将混凝土均匀摊平。混凝土摊平高度以高于标高2cm为宜，用激光摊铺机整平，完成摊铺施工[1]。

⑤标高调节。激光摊铺机接收器接收到的激光信号自动对标高进行调整，确保施工标高始终处于设定标准内。激光发射器在设置好之后固定不动，可以保证大面积地面的施工不产生累积误差。

⑥施工中，操杆员使用手持激光接收器对施工后的地面进行检测，再次确保平整度误差在可控范围之内。

⑦为保证摊铺效果，摊铺结束后、混凝土表面初凝前，运用磨光机进行表面抹光，避免表面水泥浆龟裂。

2.2.3 应用效果分析

①摊铺压实效果。采用桁架式结构，设备整体刚性较好，避免中部下沉；自身重量较大，设备行走稳定，不易跳动。

②振捣效果。可以在桁架结构上增设附着式振捣器，增加振捣效果，提高摊铺的压实度，使摊铺的效果更好。

③提浆效果。采用整体偏心式前辊轴击打式振动，可以进行自动修偏，增加振动效果，振捣提浆效果更好。

④整平效果。摊铺机前刮板有效振捣并大致摊平混凝土，后刮板可进行二次刮平，使整平效果更佳。

⑤自动化程度高。设备整体采用自动控制系统，准备工作完成后，一个人即可进行设备操作，减少操作人员，提高了工作效率（见图3）。

图3 自动控制找平摊铺图

⑥作业跨度大。可根据跨度需要增减节段，在大跨度的摊铺施工中，避免了自重不足、设备不稳的情况。

⑦精确控制高程。采用接触式超声波控制器进行精确高程控制，应用固定钢丝调整架控制钢丝绳高程，超声波控制器借助钢丝绳提高铺装高程控制的精度[2]。

3 激光智能摊铺机技术优势

3.1 实现全幅摊铺，提升工程防水质量

新建高速公路主线宽度大，激光智能摊铺设备可以进行整幅摊铺，减少分幅摊铺的施工缝，可以保证摊铺混凝土的施工质量。全宽、整联的桥面铺装形成独立板体，提升了桥面整体防水效果（见图4）。

图4 桥面铺装成品

3.2 设备精度高，提高铺装质量

采用液压设备自动控制系统，通过超声波+激光高程精准控制体系，自动调节设备高度和行进速度，提高摊铺平整度的精准度。通过增加设备自重、采用桁架稳定结构、安装附着式高频振捣器等多项措施，提高铺装混凝土的振捣效果，保证混凝土的均匀和密实度。通过智能一体化桥面铺装、抹光机收面、路面、精铣刨等一系列举措，桥面平整度得到有效提升，提高了桥面铺装混凝土的均匀度和密实度，提升了桥面铺装平整度及与沥青油面的结合度[3]。

4 结语

激光智能摊铺机融合了多种技术，如超声波技术、自动控制技术、液压控制系统、红外感应技术等，极大提高了我国工程建设自动化的技术水平，有效降低了施工作业人员的数量，提高了工作效率，有效降低了人力成本。