高坡大跨度边坡的混凝土施工技术

高坡大跨度边坡的混凝土施工技术

樊浩

中铁六局集团长沙路桥分公司天陇铁路项目经理部

摘要：

随着建筑技术的飞速发展以及国家对基础建设的不断投入，建筑体量不断加大，工程逐渐延伸到地质条件较差的区域，所涉及到边坡支护也呈现出高度和跨度的双重增加，这都对原先的边坡支护设备提出了更高的挑战。例如边坡支护台车的体积与边坡的高度成正比，边坡高度越大，台车的体积越大，不仅大大增加了台车的制造成本，而且过大的台车对场地的要求也更高。为了便于施工，我们引进了适用于高坡大跨度边坡的混凝土浇筑装置，很好地解决了传统工艺存在的问题，并成功应用于工程施工中。

关键词：边坡防护  混凝土浇筑 高坡大跨度  自动走形 浇筑模架

作者简介：樊浩，男，工程师，于2013年毕业于兰州交通大学，联系电话：15331565406

一、引言

现有道路的边坡防护工程中，常见的方式包括灌砌石、浆砌石等，此类方式完全依靠人工操作，不仅施工成本大，而且随着使用时间的不断推移，施工质量难以得到有效保证，尤其是对于高陡大跨度边坡、土体和山体稳定性较差，含水量较大的地域尤为突出。为保证边坡工程质量并排除今后可能存留的安全隐患，国家逐渐采用混凝土浇筑予以代替。由于边坡多呈梯形设置，在对边坡基底面进行处理后，在混凝土浇筑前最重要的工作便是模板的架设以及施工完一模以后模板的挪移并重新架设过程。可见，是否存在一种适用于高坡大跨度边坡的混凝土浇筑装置就显得极其重要。高坡大跨度边坡混凝土浇筑模架的应用解决了现有高坡大跨度边坡支护中缺少高性价比混凝土浇筑装置的问题，较传统工艺，不仅降低了成本，保证了施工质量，而且科学环保，是项目中边坡防护混凝土施工的一项很实用的施工技术。

二、边坡模板支撑体系现状

在传统边坡混凝土工程施工中基本使用单层模板支架，主要为木模、钢模以及新型的塑料高分子模板。这种支撑体系受力简单，结构不是很复杂，技术比较成熟，应用较为广泛，施工安全性可靠性较强，但是对于高陡、大跨度边坡来说不太适用，安拆极为不便利，工效较低且存在较大的安全隐患。这就促使了整体式可移动支架体系出现，受力的复杂度较高，所以在设计与施工上难度提高很多，很多施工单位使用多层模架施工的时候，对模板的刚度与结构计算存在问题，或者直接凭经验来布置，这就造成了一定的安全隐患。

施工过程中，现场管理人员及作业人员水平参差不齐，劳务队伍管理及技术水平偏低，“重现场，轻内业；重成本工效，轻安全质量”的错误管理理念持续存在，尤其是一线作业人员，若交底、培训不到位，作业人员一知半解的进行操作极易出现使用问题。例如模板支架偏移甚至发生垮塌事故，是因为现场操作人员没有严格按照设计及规范要求进行支架搭建，加固不牢导致模板支架受力结构不均匀、整体稳定性差。

三、边坡模架施工原理

高坡大跨度边坡的混凝土浇筑模架，包括下部支撑行走单元、上部支撑行走单元、模板支架和模板组成，利用下部支撑行走单元和上部支撑行走单元实现了混凝土浇筑模架的支撑与行走，由于其具有特殊的构件和结构形式，使得模板支架受力稳定，同时通过液压调节杆和电葫芦实现了模板的伸缩可调，便于其在混凝土浇筑前后的各种定位，可适应不同的边坡斜度。

其中，下部支撑行走单元和上部支撑行走单元分别设置在边坡的底部和顶部，下部支撑行走单元和上部支撑行走单元间设置有模板支架；轨道轮设置在轨道上，轨道为钢轨，钢轨下部间隔垫设有枕木，枕木设置在混凝土硬化路面上，混凝土硬化路面的标号不低于C20。详见下图：

图1高坡大跨度边坡的混凝土浇筑模架示意图

四、高坡大跨度边坡的混凝土浇筑施工工艺及流程

一是边坡混凝土浇筑前准备工作：（1）现场施工技术交底编制下发，作业人员经过培训且考试合格进场；（2）现场“三通一平”完成，具备作业条件；（3）施工所需各种原材料经检验合格后进场；（4）施工所需各种机具根据方案配置要求进场，且定期进行维修养护。

二是在边坡混凝土浇筑过程中：(1)边坡平整刷坡，将边坡坡率控制在设计要求范围内；（2）边坡防护施工放线定位；(3)按图纸要求进行钢筋安装；(4)模板定位安装以及相关配件安装，模板涂刷脱模剂；(5)复核模板控制线，调整边坡模架坡度；（6)操作平台搭设；(7）将浇筑模板与模板支架进行连接；（8）启动电机和减速机实现轨道轮的转动；（9）模板及支架调整至设计位置；（10）运用泵车或者天泵进行边坡混凝土的浇筑，对已浇筑的边坡混凝土进行养护；（11）当达到设计要求强度后，脱模并对模板进行拆除；（12）进一步的移除铁鞋并解除电机自锁，控制下部支撑行走单元和上部支撑行走单元向未浇筑边坡区域进行移动；（13）当移动到设计位置时，重复上述步骤，完成下一模的边坡混凝土浇筑，直至完成所有的边坡浇筑为止。

五、操作要点

1、施工前准备工作

一是做好现场“三通一平”工作，确保后续施工不受现场作业条件限制；二是严格把控原材料、设备进场验收，经检验合格后方可进场，进场后整齐规划摆放堆码；三是对进场劳务队伍进行严格把关，保证管理人员及作业人员技术水平；四是严格落实技术交底、培训考核及班前讲话制度，为施工过程中安全质量把关奠定扎实基础。

2、施工工艺流程控制要点

（1）边坡开挖及平整

   严格按照图纸控制开挖线，并采用人工机械配合的方式进行逐级开挖，边开挖边防护，且做好周边排水设施，并设置位移沉降观测点，确保边坡稳定性。

（2）边坡防护施工定位

  边坡开挖完成清除浮渣且坡率复核无误后，结合图纸要求边坡防护形式对边坡混凝土工程进行放线定位。

（3）钢筋安装

按设计及规范要求对钢筋进行安装，着重卡控钢筋连接方式以及保护层厚度，按要求进行连接并放置混凝土垫块，确保钢筋安装质量；并做好成品保护防止钢筋污染生锈。

（4）模板定位安装、复核

钢筋安装完成后进行模板合模，模板安装前需进行试拼，安装位置精确定位后进行模板安装，处理好模板接头并涂抹脱模剂，保证平顺、光滑、无缝隙，在模板与钢筋间按要求设置混凝土垫块。

（5）模板安装复核、调整

模板安装完成后，对模板位置、标高、模架坡度进行复核，复核无误后加固完成。

根据设计选定的边坡坡度值来确定模板支架的坡度值，模板支架的坡度值在边坡坡度值的±5°范围之内，以二者的坡度值相同为宜。具体的调节过程，首先根据选定的坡度值确定上部底横梁与模板支架的连接角度，上部底横梁与模板支架的连接处做斜面设置，且二者通过高强螺栓进行固定；与此同时，分别调节第一液压调节杆、第二液压调节杆和第四液压调节杆的伸缩量，使各连接点均满足受力要求。

（6）操作平台搭设

在边坡顶部和底部进行平台修整，并进行硬化，混凝土标号不低于C20，浇筑完成后进行洒水覆盖养护，确保平台强度。

（7）浇筑模板与模板支架的连接

将浇筑模内侧的连接杆与模板支架的相应位置铰接，同时将第三液压调节杆分别与模板支架和连接杆铰接，将第一电葫芦利用钢丝绳依次通过两个第一定滑轮后与就近的吊杆连接，第二电葫芦利用钢丝绳依次通过第二定滑轮和剩余的一个第一定滑轮后与另一根吊杆连接。至此完成边坡浇筑前的所有准备工作。

（8）轨道轮的启动

首先启动电机和减速机实现轨道轮的转动，由于电机和减速机均采用相同的型号，使得分别位于边坡底部和顶部的下部支撑行走单元及上部支撑行走单元能够同步移动，直至设计要求位置后保持停止，为防止浇筑模架后续可能发生移动，电机实现自锁的同时，轨道轮需在与轨道的结合点前后放置铁鞋。

（9）调整模板及支架

浇筑需满足连接杆与模板支架、浇筑模板均垂直，此时浇筑模板面到边坡的距离即为所要浇筑的混凝土厚度，边坡混凝土浇筑前应提前施作锚杆或钢筋网片。浇筑模板的两端分别设置能够与边坡顶部和底部连接的挡板后，满足混凝土浇筑的所有准备工作。

（10）边坡混凝土浇筑

运用泵车或者天泵进行边坡混凝土的浇筑，在浇筑过程中，利用安装在浇筑模板内侧的平板震动器对浇筑过程进行振捣，从而优化混凝土的浇筑质量。

（11）混凝土养护

对边坡混凝土进行洒水覆盖养护，养生期不少于7天。

（12）边坡模架脱模

当达到设计要求强度后，首先拆除位于边坡顶部和底部连接的挡板，再分别控制第三液压调节杆的伸缩和第一电葫芦、第二电葫芦的拉伸，实现浇筑模板相对于模板支架向上或向下的平行移动，此时浇筑模板与连接杆保持垂直，连接杆与模板支架围绕交接点偏移一定角度，完成浇筑模板的脱模。

（13）移动至下个浇筑区域

脱模完成后，移除铁鞋并解除电机自锁，控制下部支撑行走单元和上部支撑行走单元向未浇筑边坡区域进行移动。当移动到设计位置时，重复上述步骤，完成下一模的边坡混凝土浇筑，直至完成所有的边坡浇筑为止。

六、高坡大跨度边坡模架使用亮点

1、边坡模架连接杆与模板支架垂直固定，固定采用高强螺栓，垂直固定有助于浇筑模板与模板支架间保持受力稳定。

2、边坡模架浇筑模板采用若干模板单元拼接组合而成，模板单元间拼接均采用螺栓连接且模板表面连接处无明显缝隙和错台，浇筑模板的两端分别设置有能够与边坡顶部和底部连接的挡板。

3、为保证浇筑模架的整体稳定性，边坡模架第一电葫芦和第二电葫芦两侧设置有配重。

4、边坡模架轨道轮由电机和减速机配合驱动，且位于下部支撑行走单元和上部支撑行走单元的两个轨道轮所用的电机和减速机分别采用相同的型号。

5、边坡模架浇筑模板在靠近模板支架的一侧间隔设置有多个平板震动器。

6、边坡模架可根据设计选定的边坡坡度值来确定模板支架的坡度值，模板支架的坡度值在边坡坡度值的±5°范围之内，且以二者的坡度相同为宜。

七、质量、安全及环保控制措施

1、质量控制措施

（1）边坡混凝土班组作业人员及项目部管理人员需经层层交底，且经培训并考试合格后方可进场，特种作业人员需持证上岗。

（2）选用满足设计、规范及验标要求的原材料，钢筋及混凝土工厂化集中加工运输；过程中加强试验检测，保证各工序合格确保边坡防护工程施工质量。

（3）边坡混凝土施工工序质量验收重点主要包括：钢筋加工及安装、边坡模架安装、模板清洁、混凝土质量、振动时间、收面质量、养护质量。

（4）定期、不定期对拌和站、钢筋加工厂原材料进行检测，对混凝土配合比、坍落度进行检查。

（5）对混凝土振捣过程严格控制，保证钢筋位置准确，混凝土振动要均匀，混凝土的振动时间要充分，保证模具内的气泡完全散尽、混凝土表面平整。

（6）振动完成后，采用人工进行收面，确保顶面平整、均匀，边角整齐。

（7）边坡混凝土初步终凝时，立即安排专人养护，并保证养护周期。

（8）严格控制脱模工艺，做好成品保护。

（9）定期对边坡浇筑模架进行检修养护，保证浇筑装置各项参数偏差在允许范围内，对不合格构配件进行更换。

2、安全控制措施

（1）每工班施工前，必须检查电源线、开关、设备等是否完好，设备完好方可使用。

（2）每工班施工前，需对边坡模架位置及角度进行精准复核，并调试设备各部位是否运转正常，运转正常方可使用；对坡度较陡地段，必须确保制动装置正常运行。

（3）每工班完成后，必须清理干净设备上残留混凝土。

（4）模架安装及拆除时，需劳务人员按规定整齐堆码安放，尤其高达边坡不可随意乱扔，确保安全性。

（5）进入工地的所有人员必须佩戴安全帽、防滑鞋。衣冠整齐防止工作中衣服挂在突出物上引起意外事情的发生。

（6）每周对设备部位进行一次保养，并做好保养记录。

（7）如遇停电、电压下降或设备故障，应将设备电源关闭。

（8）本设备需单独使用电闸，不得与其他设备混用电闸。

3、环保控制措施

（1）现场根据地型设置排水沟、沉淀池等防排水措施，以利排水。

（2）施工车辆和施工机械在场内严格按规定线路行驶，不得随意碾压便道以外的树林、草坪等。场内施工便道指定专人负责维修、养护。

（3）施工完成后，对施工便道两侧的施工遗弃物进行清理，平整便道两侧的地面，对周围环境进行必要的恢复。

（4）在混凝土运输车清洗处设置沉淀池；废水经沉淀后方可排入指定的污水排放处，严禁向河道及附近沟渠、农田直接排放。

（5）施工产生的污水、泥浆、废弃油料不得流出施工区段范围，建筑垃圾及时清运，运输车辆不带泥行驶。

（6）生活污水经收集并采用二级生化或化粪池等措施进行净化处理，经检查符合标准后按当地环保部门规定要求排放。不得向水体排放、倾倒工业废渣、生活垃圾。

（7）砂石料冲洗及构件养护产生的污水，须经沉淀池沉淀后，将沉淀水用于洒水降尘或进一步处理后回收利用，或者排放。

（8）每个工作日完成之前，应将现场清理干净，做到工完场清。

八、结语

高坡大跨度边坡的混凝土模架利用下部支撑行走单元和上部支撑行走单元能够完成边坡混凝土浇筑模架的整体有效定位，且通过二者间连接的模板支架能够悬挂较大规格的浇筑模板，对高坡大跨度边坡的混凝土浇筑具有极大的应用价值。本发明属于边坡施工技术领域，具体涉及一种用于高坡大跨度边坡的混凝土浇筑模架，解决了现有高坡大跨度边坡支护中缺少高性价比混凝土浇筑装置的问题，包括下部支撑行走单元、上部支撑行走单元、模板支架和模板，下部支撑行走单元和上部支撑行走单元分别设置在边坡的底部和顶部，下部支撑行走单元和上部支撑行走单元间设置有模板支架，模板支架下部连接有浇筑模板。本发明利用下部支撑行走单元和上部支撑行走单元能够完成边坡混凝土浇筑模架的整体有效定位，且通过二者间连接的模板支架能够悬挂较大规格的浇筑模板，对高坡大跨度边坡的混凝土浇筑具有极大的应用价值。

高坡大跨度边坡的混凝土模架设备性能先进，自动化程度高，劳动强度低，施工进度快，可以连续作业施工，施工功效提高了2～3倍，且大大降低了施工成本。该工艺采用电力驱动，作业噪音低，不扰民，且无粉尘，比之传统工艺，大大降低了噪音污染和粉尘危害，使得作业不受时间和地点的限制，取得了较好的经济效益和社会效益。

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