高速公路新泽西预制护栏自动化生产关键技术研究

赵兴华，梁广振，付立勇

(1.中交一公局第四工程有限公司，广西 南宁 530033；2.广西新祥高速公路有限公司，广西 崇左 532200)

0 引言

新泽西护栏是一种广泛用于道路上的护栏，用以区隔车流、阻断通行[1]。随着国家经济社会的持续快速发展，交通压力剧增，为了确保交通安全，我国许多高速公路、国省道公路均设置了新泽西护栏进行交通管理。

经过调研，当前新泽西护栏预制施工大都采用人工安装模板，人工安装钢筋笼，振捣平台振捣，混凝土浇筑，经过自然养护至龄期后由人工拆除模板，喷淋养生后转运至存放区。这一流程主要存在以下几个缺点：(1)场内模板转运均依靠叉车辅助人工实现，预制生产区域机械与施工人员往来穿梭，交叉施工，极易发生安全事故；(2)需要经过自然养护至龄期后方可拆除模板，因此一套模板一天只能生产一片预制护栏，生产效率不高；(3)人工安装拆除模板，随意性大，易发生成品缺棱少角现象，品质无法得到保证和提升。

鉴于新泽西护栏预制施工的现状，如何确保新泽西护栏预制施工安全，实现机械化减人，提高生产效率和产品品质迫在眉睫。经过多次调研类似预制块施工机械化、数字化和信息化应用，本文结合新泽西护栏自身特点，对该护栏自动化生产关键技术进行了研究并应用于实际工程，成功实现了新泽西护栏机械化、程序化、高效率施工生产。

1 工程概况

大凭高速公路项目某合同段地处广西崇左市龙州县境内，紧邻越南边境。路面工程中央分隔带新泽西护栏设计数量为55 000 m，单块预制长度为4 m，施工周期约为10个月。经过对预制生产线产能与工期进行分析，预制场采用彩钢板房全封闭建成，规划占地5 300 m2，紧邻高速公路主线，成品护栏运输方便。自动化预制场由自动化预制生产区、养护窑养护区、喷淋养护区和成品存放区共4个施工区域组成。

自动化预制生产区按照其使用功能设置原材料堆放区、钢筋加工区、半成品存放区、成品堆放区、全自动护栏生产线和运输通道等。各区域画地面标线，用护栏分隔，分区设置标识牌。各个区的使用面积和空间满足施工高峰期的场地要求。在原材料、半成品和成品堆放区底部设置底座，上面悬挂标识牌，采用全封闭式管理，四周采用彩钢围挡，并设置透光窗口，外侧四周设置环绕排水沟。

2 预制护栏自动化生产工艺流程(图1)

图1 预制护栏自动化生产工艺流程图

3 自动生产线关键技术

新泽西护栏预制自动生产线包括轨道行走系统、自动钢筋笼安装系统、自动布料振捣系统、摆渡转运系统、养护窑蒸汽养生系统和全自动开合模配合真空液压吸盘脱模系统六个部分，整体为“回字形”流水线，生产效率高，成品质量好。

3.1 轨道行走系统

轨道行走系统的设计为了便于安装和后期拆除，未采用常规的下卧式设计，而是采用基础预埋件与型钢立柱焊接的设计。轨道为分段连接的箱式方钢结构，结构强度大、防变形，行走采用程序电动力摩擦轮驱动，减少了链带传动张紧结构。轨道行走系统的独特设计，使预制护栏定型模板在轨道上行走稳定性高，有效保证了混凝土未初凝时的内在质量，同时大大降低了模板的维修成本，延长了模板的使用寿命[2]。

3.2 自动钢筋笼安装系统

为了确保施工安全，提高生产效率，钢筋笼安装模拟常规的人工放置方法，优化采用龙门式抓取钢筋笼机械臂。夹爪设有调平结构，抓取牢固。其行走装置采用齿轮齿条配合，精度高、定位准确，可控制停车位置误差<1 mm。

3.3 自动布料振捣系统

为减少预制场内混凝土运输车与人员交叉施工，改善场内工作环境，采用以下措施：

(1)采用自动提升填充料斗装置，提升、翻料一次性完成，利用天轮提升方式将混凝土从场区外侧运至场内布料机布料。该装置结构简单，安全性高。

(2)“行走式”布料，采用齿轮齿条配合，传动平稳、精度高，确保在模板范围内均匀布料，减少撒料至模板外时人工清理的工作量。

(3)振捣平台为浮动设计，采用减震气囊技术成功实现升降和隔震作用。振捣平台代替人工插入式振捣，受力情况比人工振捣单点受力更均匀，确保异形截面护栏混凝土中气泡的顺利排出，产品质地更密实、品质更优良。

3.4 摆渡转运系统

(1)摆渡转运装置设有安全限位结构保证与多条平行轨道无缝衔接，有效解决模板转向难的问题，顺利将模板摆渡至蒸汽养生室内的轨道上。

(2)进出蒸汽养生室推车装置采用多组推爪利用推单车的方式，有效解决模板进出蒸养室时相互碰撞造成养生期内护栏损坏的问题，同时可以节省空载行程段，优化生产线结构。

3.5 养护窑蒸汽养生系统

采用蒸汽发生器进行湿热养护，热效率达97%，具有多重连锁安全保护功能，性能可靠、自动化程度高、使用方便。经过实践，预制护栏混凝土浇筑后在养护窑内蒸养6 h，即可移除养护窑，进行下一道脱模工序施工[3]。

3.6 全自动开合模配合真空液压吸盘脱模系统

(1)全自动开合模装置。经过分析，液压驱动进行模板开合，刚度大，易损坏模板和护栏成品，而优化后使用气压缸驱动连杆旋转模板纵向开合两端挡板，气缸辅助开合横向侧面挡板，可实现三面挡板自动开合模，定位精确、操作简便。

(2)真空液压吸盘。护栏脱模后，用高压风管清理混凝土顶面杂物，采用真空吸盘技术抓取护栏，吸附力大，无污染，不会损伤护栏混凝土表面。行走装置采用齿轮齿条配合，精度高、定位准确，可控制停车位置误差<1 mm，与人工拆装模板相比，优势明显。

4 结语

新泽西预制护栏自动化生产研究还处于起步阶段，通过不断生产实践，在原有施工现状基础上得到了较大提升，成功实现了机械化减人、信息化增效的目的，提升了护栏施工的品质，在以后的施工生产中仍需要持续改进，助力交通强国建设。