34滑模摊铺水泥砼路面钢筋植入机施工工法.docx

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34滑模摊铺水泥砼路面钢筋植入机施工工法

滑模摊铺水泥砼路面钢筋植入机施工工法

GGG（鲁）B2034-2008

杨玉民郝洪升胡富吕梅琳王书明

（山东省路桥集团有限公司）

1、前言

我国目前的高速公路主要以沥青砼路面为主，随着高速公路建设水平的不断提高，路面设计寿命越来越长，等级也越来越高。

2004年初，尉许高速的路面施工任务为每间隔4m设纵向拉杆一组（38根），间隔0.8m设横向拉杆一组（3根）；砼路面为最底层，厚度为28㎝；中间为2㎝厚的沥青与砼的结合层，上部为7㎝厚的沥青铺装层。

设计寿命为120年。

根据工程需要，在对市场做了相应的调研之后，决定自行研制开发CADBI—12000型钢筋植入机。

经河南尉许高速公路路面的使用，CADBI-12000型钢筋植入机具有结构合理，操作简单、灵活，工作安全、可靠，性能优良等优点。

为尉许高速公路的竣工通车提供了可靠的保证。

该钢筋植入机具有很强的市场竞争力和推广前景。

2006，CADBI-12000型钢筋植入机的浮板横梁装置、悬挂连接装置、拉杆植入装置获得三项国家实用新型装置；年底，CADBI-12000型钢筋植入机通过省交通厅的技术鉴定，鉴定为科技成果。

2007年，获得获得“山东公路学会科技创新一等奖”。

2008年，CADBI-12000钢筋植入机获得国家发明专利。

2、工法特点

2.1、CADBI-12000钢筋植入机采用悬挂形式与滑模摊铺机组合为一体，用滑模摊铺机的自身重量（80吨左右）抵抗传力杆植入倾翻力，从而减轻了本机自重；两机一体、同步作业，有效把握传力杆植入时机和精度，可实现摊铺中不停机植入；采用自动布料车，减小人工劳动强度；采用振动搓平梁，自动找平因传力杆植入造成的路面不平度。

长沙理工大学设计一套自行式钢筋植入机，在其它标段使用。

自行式钢筋植入机的优点是可独立行走，但没有振动搓平梁，需人工抹平；与滑模摊铺机工作速度不一致，难以控制传力杆植入时间，由于砼塌落度的因素，传力杆的植入精度就很难保证。

比本机（CADBI-12000）的自动化程度低，而且重量大，造价高，路面后期处理工序增加，施工人工投入增加。

2.2、CADBI-12000钢筋植入机的创造性和先进性

2.2.1、浮板横梁装置主要由两根矩形钢管构成的横向主梁以及安装在横向主梁上的浮板装置和液压装置组成。

2.2.2、拉杆植入装置安装在钢筋植入机的悬挂连接主梁上。

2.2.3、悬挂连接主梁与滑模摊铺机间为悬挂连接方式。

即在悬挂连接主梁后端焊接法兰与滑模摊铺机液压后支腿液压缸外伸法兰上的联接。

2.2.4、在植入机的后部加装振动搓平梁，即在主纵梁的后部设两组法兰连接孔，与振动搓平梁的吊杆连接在一起，吊杆上设有导向套，内装液压缸，通过手动开关调节液压缸，来达到调节振动搓平梁高度的目的。

3、适用范围

钢筋植入机适用于高等级路面传力杆及拉杆的植入，既可保证植入的位置与深度，又可节省大量的人力、物力。

4、工艺原理

CADBI-12000钢筋植入机是一种用于砼路面传力杆及拉杆植入的路桥施工设备。

钢筋植入机（简称DBI）在国内属于新兴产品。

CADBI-12000型钢筋植入机采用了如下技术方案：

由梁架系统构成的整机，整机上安装有液压执行系统、电气控制系统等部分，其特征是：

整机通过悬挂方式与滑模摊铺机连接；整机的梁架系统为矩形管，梁架系统上还安装有钢筋植入系统。

5、施工工艺和操作要点

钢筋植入机是一种自动化程度很高的设备，适用于设计寿命高，带传力杆及横向拉杆的路面。

钢筋植入机的主要结构包括如下几个部分：

底纵梁、横梁，植入小车，纵向植入系统，振动搓平梁系统，悬挂连接系统，电器控制系统等部分组成。

5.1、钢筋植入机结构简介

5.1.1基本构造如图5.1.1所示

图5.1.1

如图所示CADBI-12000钢筋植入机由梁架系统由浮板横梁系统、植入主梁系统、悬挂连接主梁系统组成；钢筋植入系统由振动搓平梁系统、拉杆植入系统、植入导向梁系统、自动布料系统组成；拉杆植入系统通过悬挂的方式与悬挂连接主梁系统连接在一起，振动搓平梁系统通过吊杆装置与悬挂连接主梁系统连接在一起，自动布料系统通过浮板横梁系统上的道轨与整机连接在一起。

5.1.2浮板横梁系统

浮板横梁系统结构包括两根矩形管横向主梁，每根横向主梁的端部内设液压缸，两根横向主梁间由传力杆定位板连接；布料轨道采用挂钩形式和横向主梁连接在一起，两根轨道之间连接传力杆横推压板，传力杆横推压板由横推液压缸推动，在布料轨道的两侧各有十个导向滑块。

5.1.3植入主梁系统

植入主梁系统结构包括厚壁方管的主梁，主梁外部焊接四根角铁；主梁下连接附着式振动器，附着式振动器下连接振动器连接架，在每个连接架上加设4个橡胶缓冲垫块，主梁的两侧安装三组靠轮。

5.1.4悬挂连接主梁系统

悬挂连接主梁系统结构为，在悬挂连接主梁后端焊接的连接法兰，它与滑模摊铺机的液压后支腿联接；在所悬挂连接主梁的前端焊接连接法兰，该法兰与滑模摊铺机上的联接板固联，从而将整机与滑模摊铺机以前点配合后支撑点的方式与滑模摊铺机悬挂连接。

5.1.5振动搓平梁系统

振动搓平梁系统包括振动搓平梁，它由H型钢构成，安装在整机的后部，在悬挂连接主梁的后部设两组法兰，与振动搓平梁的吊杆装置连接在一起，吊杆装置包括吊杆，该吊杆上设有导向套，内装液压缸；在振动搓平梁下部焊接一块前后均翘头的钢板；在振动搓平梁上还有液压马达座，其上安装液压马达，液压马达的输出轴上安装偏心轴，偏心轴上安装一个轴销联接摇臂连杆，摇臂连杆的另一头安装在吊杆上；

5.1.6拉杆植入系统

拉杆植入系统包括由小型方管组成的拉杆框架，在框架的上部，焊接两组吊耳，与悬挂连接主梁前端焊接出的吊耳连接在一起；液压缸安装在主框架上，通过管道将至少两组拉杆植入机构连接在一起，在拉杆框架内部两侧，焊接两块滑板，中间安装一个振动器架，上面安装一台振动器，振动器架的上部通过液压缸与拉杆框架连接在一起，下部安装三根插入杆。

5.1.7植入导向梁系统

植入导向梁系统包括三根植入导向梁，两端的植入导向梁内安装液压缸，中间植入导向梁由丝杠手动调节，两端的植入导向梁内部悬挂主液压缸，主液压缸的上、下部分别与植入导向梁上部焊接的吊耳连接在一起。

5.1.8自动布料系统

自动布料系统包含布料小车和液压驱动马达两部分，车体安装在布料轨道上，由两台液压马达控制布料的速度。

5.1.9液压系统

液压系统由泵站、油路块和液压缸、液压马达构成，液压缸为活塞式液压缸，液压缸根据工作需要,分两种控制方式,分别由手动控制和换向阀控制。

5.1.10电气控制系统

电气控制系统，安装可编程控制器来控制钢筋植入机的动作过程。

5.2、工艺流程如下图

5.2.1、钢筋植入机的连接、调试：

钢筋植入机在运往施工现场之后，先与滑模摊铺机的液压后支腿联接；在所悬挂连接主梁的前端焊接连接法兰，该法兰与滑模摊铺机上的联接板固联，从而将整机与滑模摊铺机以前点配合后支撑点的方式与滑模摊铺机悬挂连接，然后，将钢筋植入机与滑模摊铺机的水平位置通过位移传感器调平，进行空车试验。

5.2.2小车自动布料

将一组需要植入的传力杆摆放在布料小车的料斗中，启动液压马达，液压马达牵动钢丝绳，带动布料小车前进，每前进到一个传力杆的植入位置，就有一根传力杆落入浮板横梁的槽中。

5.2.3液压缸横推

小车自动布料完成后，横推液压缸工作，将传力杆推到需要植入传力杆的水泥表面。

5.2.4传力杆植入

主液压缸带动植入主梁动作，将传力杆植入水泥中间，通过位移传感器控制传力杆的植入深度。

5.2.5横梁复位

到达规定的深度后，主缸自动带动植入主梁复位，横梁复位。

5.2.6振动搓平梁工作

植入机的后部加装振动搓平梁，即在主纵梁的后部设两组法兰连接孔，与振动搓平梁的吊杆连接在一起，吊杆上设有导向套，内装液压缸，通过手动开关调节液压缸，来达到调节振动搓平梁高度的目的。

液压马达的输出轴上安装偏心轴，偏心轴上安装一个轴销联接摇臂连杆，摇臂连杆的另一头安装在吊杆上，通过液压马达的单向运动，使振动搓平梁与植入机之间产生相对运动来达到搓平的效果。

6、材料与设备

6.1、使用机械设备如表6.1所示

使用机械、设备表

机械、设备名称

型号

产地国

功率/吨

位/容积

单位

数量

砼拌和站

HSL80

80m3/h

套

1

砼搅拌运输车

MR-60S、日本

6m3

辆

4

滑模摊铺机

CMI、美国

12m

台

1

钢筋植入机

自制、济南

CADBI-12000

台

1

钢筋切割机

GC-40、济南

台

2

表6.1

6.2、材料：

钢筋植入机的钢结构件用Q345钢材；；机加工件采用45#；其它辅助结构采用Q235钢材。

7、质量控制

质量控制是施工的重点，控制好施工质量是工程成败的关键。

按以下原则控制质量。

质量控制目标如表7所示

质量控制目标

检查项目

控制目标

混凝土强度（MPa）

在合格标准内

传力杆位置误差（mm）

±10

传力杆深度误差（mm）

≤5

拉杆位置误差（mm）

±5

拉力杆深度误差（mm）

≤5

路面平整度（mm）

±5

表7

8、安全措施

8.1、进行安全教育。

建立健全各项规章制度，加强岗位责任制。

严格施工纪律，严格按规程操作。

8.2、作业人员，人员必须有作业证书，严禁带病上岗。

作业工人穿佩带安全帽、穿着敬示服装。

8.3、设立施工作业警示区，严禁非施工人员及车辆进入施工现场。

8.4、遇有大风、暴雨天气需停止施工，注意保护电源，防止漏电。

8.5、严禁乱抛掷杂物。

8.6、定期检查各种限位开关及液压系统，如有损坏及时更换。

8.7、设专人指挥，设备启动前应鸣笛。

9、环保措施

9.1施工期间噪声的防治措施

　　现场施工噪声主要来自施工机械，为了能有效地降低施工噪声，应从以下几点着手：

　　9.1.1．必须采取相应措施以使施工噪声符合国家环保局颁发的《建筑施工场界噪声限值》（GB12523）要求。

土石方施工阶段的噪声限值为：

昼间75dB，夜间55dB。

　　9.1.2．在可供选择的施工方案中尽可能选用噪音小的施工工艺和施工机械。

　　9.1.3．将噪音较大的机械设备布置在远离施工红线的位置，减少噪音对施工红线外的影响。

　　9.1.．对噪音较大的机械，在中午（12时至14时）及夜间（（20时至次日7时）休息时间内停机，以免影响附近居民休息。

　　9.2施工期间粉尘（扬尘）的污染防治措施

　施工车辆行驶会引起尘土飞扬，使附近的总悬浮颗粒物超过环境空气质量标准。

为了注重环保工作：

　　9.2.1．配备足够数量的洒水车以保证将汽车行走施工道路的粉尘（扬尘）控制在最低限度。

　　9.2.2．定时派人清扫施工便道路面，减少尘土量。

　　9.2.3．对可能扬尘的施工场地定时洒水，并为在场的作业人员配备必要的专用劳保用品。

对易于引起粉尘的细料或散料应予遮盖或适当洒水，运输时亦应予遮盖。

　　9.2.4．汽车进入施工场地应减速行驶，避免扬尘。

　　9.3其他环保措施

　　9.3.1．建立环境保护管理小组，由项目经理主管，成员由专业骨干组成，做好日常环境管理，并建立环保管理资料。

　　9.3.2．建立健全环境工作管理条例，施工组织设计中应有相应环保内容。

　　9.3.3．对地下管线应妥善保护，不明管线应事先探明，不允许野蛮施工作业。

施工中如发现文物应及时停工，采取有效封闭保护措施，并及时报请业主处理，任何人不得隐瞒或私自占有。

　　9.3.4．建立公众投诉电话，主动接受群众监督。

9.3.5．施工期间应防止水土流失，做好废料石的处理，做到统筹规划、合理布置、综合治理、化害为利。

10、资源节约

10.1、钢筋植入机通过悬挂连接装置与滑模摊铺机连接在一起，利用滑模摊铺机带动其行走，有效的节约了能源。

10.2、振动搓平梁的后挡板可以把废料收集起来再利用。

11、效益分析

11.1、新增产值

钢筋植入机的钢结构件总重量25吨，，加工单价8000元/吨，加工费25吨×8000元=200000元。

外购件150000元，液压件150000元，其它费用150000元。

新增产值=加工费200000元＋外购件150000元+液压件150000元+其它费用150000元=650000元。

11.2、新增利税

机械加工行业利润为总造价的10%，上缴税金按企业增值税缴纳，所增利税17%：

650000元×17%=110500元。

11.3、增收节支总额（为公司节约资金）

进口一台钢筋植入机需要26万欧元，折合人民币245万元

2450000元－800000元=1650000元

11.4、项目总投资额：

800000元。

11.5、社会效益

原材料25吨，综合单价3600元/吨，材料费为25吨×3600元/吨=90000元。

外购件150000元。

原材料总投资为：

材料费90000元＋外购件150000+液压件150000元=390000元。

冶金及电子工业利税按20%计，则为其他行业带来的新增利税为：

390000元×20%=78000元。

11.6、经济效益总额

经济效益总额=新增利税110500元＋增收节支1650000元＋社会效益78000元=1838500元。

12、应用实例

应用实例1：

河南尉许高速公路路面四标

2005年3月16日，在河南尉许高速公路路面四标首次使用，铺装200米试验段，现已竣工通车。

安全、质量和进度均收到业主、监理的一致好评。

应用实例2：

河南尉许高速公路路面二标

2005年5月，在河南尉许高速公路路面二标再次使用，铺装10公里，现已竣工通车。

安全、质量和进度均收到业主、监理的一致好评。