一种路缘石伸缩缝灌缝施工装置

李 岩

(广东省水利水电第三工程局有限公司，广东 东莞 523710)

路缘石伸缩缝常规施工方法一般采用两块木模板，搭配2支F形夹具组成路缘石伸缩缝灌缝模板体系，每次灌缝完毕后都需要拆除夹具和模板，转移至下一道伸缩缝，再重新支设模板及安装夹具。由于伸缩缝缝宽极小，灌料较为困难，一般由人工在伸缩缝顶部用手反复揉搓，将水泥砂浆塞入伸缩缝内[1-2]；另外，由于缝内水泥砂浆难以压实，需人工采用钢钎配合钉锤反复扦插、敲打进行压实作业，以上问题造成常规灌缝方法施工效率低下(如图1所示)。为此，结合本工程伸缩缝特点，研制出一种新型灌缝装置，解决了灌缝模板重复安拆与灌缝料难以灌入、压实的问题。

1 工程概况

某水治理工程干流治理总长为9.2 km，支流治理总长为3.6 km，主要施工内容有生态框护岸、植生混凝土护坡、抛石护脚、河道清淤等等，其中河岸景观碧道长11.2 km，作为本项目的一个亮点打造，其断面如图2所示。

图2 碧道断面示意(单位：mm)

本工程景观碧道路缘石长22.4 km，由混凝土预制块现场组装而成，伸缩缝约36 800道，采用M10干硬性水泥砂浆进行灌缝，缝宽20 mm，灌缝体积约500 cm3，伸缩缝尺寸如图3所示。

图3 路缘石伸缩缝示意

为提升路缘石的整体和挡水效果，需对其伸缩缝进行灌缝作业。采用常规路缘石伸缩缝灌缝方法施工工序繁琐，效率低下，且施工质量难以保证，为此，本工程采用一种新型路缘石灌缝装置进行灌缝作业。

2 灌缝装置技术原理

2.1 方案比选

根据本工程路缘石结构形式，参考类似工程中路缘石伸缩缝灌缝作业方法，确定灌缝装置主要由压实机具部分、侧模部分及进料斗部分组成，而压实机具的结构形式则成为灌缝装置是否具有实用意义的关键，因此，经过讨论，提出以下4种围绕灌缝装置压实机具的总体设计方案(见表1)。

表1 路缘石伸缩缝灌缝装置设计方案

现对上述4种方案从使用性能、安全性、施工效率与资源投入方面进行对比分析(见表2)，以确定灌缝装置最终方案。

表2 灌缝装置设计方案对比分析表(一)

经过对比分析可知，方案4，即基于杠杆原理+齿条传动原理压实的灌缝装置，在使用性能、安全性和施工效率方面均优于其他3项方案，其资源投入偏高，但在合理范围内，因此，选择方案4作为灌缝装置的最终实施方案。

2.2 具体要求

本灌缝装置是基于杠杆原理和齿条传动原理[3]进行压实的一种灌缝工具，其组成包括侧模及附件、压实装置及进料斗3部分，各组成部分的具体要求如图4所示。

图4 灌缝装置要求示意

2.3 灌缝装置结构组成及工作原理

本路缘石伸缩缝灌缝装置包括料斗、压实器、吊杆、复位弹簧、支撑板，侧模以及进料斗[4]，进料斗底部具有方形出料口；方形出料口具有两条长边缘和两条宽边缘；两条短边缘均设置有条形板；压实器具有滑动座、齿条、减速齿轮组和手柄；齿条的下端设置有按压头；料斗利用两个条形高韧性锰钢板[5-6]配合夹紧在路缘石伸缩缝处，以防止水泥砂浆从伸缩缝的两侧竖缝处溢出；水泥砂浆灌入料斗后可从方形出料口处伸缩缝中，此时可通过驱动压实器的手柄并配合复位弹簧[7]，使得齿轮带动齿条和按压头来回升降，从而将更多的水泥砂浆灌入伸缩缝内，并将伸缩缝内的水泥砂浆压实，提高水泥砂浆填充质量，灌缝更加密实饱满，减少渗水现象。灌缝装置结构组成如图5所示。

1-复位弹簧；2-滑动座；3-转动轴；4-齿条；5-按压头；6-吊杆；7-第二夹紧片；8-第一夹紧片；9-紧固螺栓；10-手柄；11-安装孔；12-支撑座图5 灌缝装置压实器三维示意

3 路缘石伸缩缝灌缝施工

3.1 灌缝施工工艺

灌缝施工工艺流程如图6所示。

图6 灌缝施工工艺流程示意

3.2 灌缝装置应用

灌缝施工前先缝内的杂质清除干净，并用水湿润[8-10]，然后现场使用灌缝装置对路缘石伸缩缝进行灌缝，仅需1人即可完成灌缝装置就位、投料和压实等全部工序(如图7所示)。

3.3 实施效果

3.3.1施工效率

现场对使用常规方法和新型灌缝装置进行灌缝，分别随机抽测数道伸缩缝记录施工用时(见表3、表4)。

表3 伸缩缝灌缝用时记录(使用常规方法)

表4 伸缩缝灌缝用时记录表(使用新型灌缝装置)

数据表明，使用常规方法灌注一道伸缩缝最大用时为7 min 44 s，最小用时为6 min 20 s，平均用时6 min 57 s；使用新型灌缝装置灌注1道伸缩缝最大用时为75 s，最小用时为64 s，平均用时为70.75 s。经过对比可发现，使用新型灌缝装置灌注1道伸缩缝的平均用时远远小于使用常规方法灌注的平均用时。

3.3.2灌缝砂浆质量

现场对使用常规方法和新型灌缝装置进行灌缝，分别随机抽测数道伸缩缝记录砂浆灌入质量(见表5、表6)。

表5 灌缝砂浆质量统计表(使用常规方法) g

表6 灌缝砂浆质量统计表(使用新型灌缝装置) g

数据表明，使用常规方法灌注1道伸缩缝，灌缝砂浆质量最大值为1 580 g，最小值为1 450 g，平均值为1 519 g；使用新型灌缝装置灌注1道伸缩缝，灌缝砂浆质量最大值为1 682 g，最小值为1 535 g，平均值为1 611.75 g。经过对比可发现，使用新型灌缝装置灌缝，砂浆平均质量更大，更加饱满(灌缝完成效果见图8)。

图8 灌缝完成效果示意

4 结语

1) 采用自夹持侧模及轻量化设计，省去反复安装、拆卸模板步骤，减少操作时间。

2)利用扩大进料口的料斗完成投料，投料效率大大提升，同时减少了水泥砂浆的损耗。

3)基于“杠杆原理+齿轮减速原理”压实的压实装置，省力效果明显，压实压力大，缝内水泥砂浆填充饱满、密实。

4)机械化流水化作业的灌缝工具为路缘石伸缩缝灌缝质量提供了保障，也为管理人员定量考核施工功效提供了依据。

本装置已成功应用于某水治理工程景观碧道施工，根据现场伸缩缝灌缝效果和后期调查分析结果显示，使用本装置进行灌缝作业显著提高了灌缝施工效率及施工质量，且操作简单，质量可靠，经济合理。由于路缘石伸缩缝体量小，往往成为实际施工中一项被忽视的工作，且常规方法工序较为繁琐，从而导致伸缩缝灌缝作业效率低下，作业人员为了提高施工速度，常常会减少插捣压实次数[11]，造成灌缝不饱满、不密实现象[12]，砂浆粘结不牢而脱落[13]，导致产生瞎缝、假缝，而本灌缝装置的成功应用解决了常规方法存在的问题，不仅大大提高了灌缝施工效率，也保证了灌缝施工质量，对类似工程中路缘石伸缩缝灌缝作业具有较好的借鉴及推广意义。