橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土自動鑿毛施工工法

1、橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土自動鑿毛施工工法（寧夏路橋工程股份有限公司）1 前言新、舊混凝土接觸面保持粗糙，是保證結(jié)構(gòu)整體受力的關(guān)鍵所在。在橋梁預(yù)制空心板安裝前，對空心板腹板混凝土進行鑿毛，可以保證空心板安裝完成后，新澆筑的空心板鉸縫混凝土與預(yù)制空心板的腹板混凝土良好結(jié)合，以此實現(xiàn)已安裝的空心板整理受力。對橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土的鑿毛，常規(guī)方法是利用人工進行腹板混凝土鑿毛。采用人工鑿毛1片20m長度的預(yù)制空心板，需要5名工人1天才可以完成，施工效率低，不僅嚴重影響了梁板轉(zhuǎn)存及梁板預(yù)制臺座使用周轉(zhuǎn)率，而且鑿毛的深度或露骨度、均勻度等都難以達到要求；另外，從職業(yè)健康角度來講，人工鑿毛造成的粉塵、噪聲

2、等，嚴重危害作業(yè)人員的身心健康。寧夏路橋工程股份有限公司依托銀川至青銅峽高速公路LJ1合同段（以下簡稱“銀青LJ1標(biāo)”）空心板預(yù)制廠，對橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土鑿毛的方法及工藝進行改進，并結(jié)合現(xiàn)場施工經(jīng)驗，最終總結(jié)形成了本工法，并利用本工法完成了銀青LJ1標(biāo)1805片空心板的腹板鑿毛工作。本工法中涉及的主要成果已經(jīng)申報并獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)的實用新型專利，專利名稱為“橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土自動鑿毛的設(shè)備”（專利號：ZL 2014 2 0655998.4）；另外，名稱為“橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土自動鑿毛的設(shè)備及施工方法”（專利號：2014 1 0619007.1）的發(fā)明專利已被國家知識產(chǎn)權(quán)局

3、受理。2 工法特點橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土自動鑿毛施工工法有如下特點：1）鑿毛設(shè)備的構(gòu)造簡單、操作方便、自動化程度較高；2）鑿毛的深度或露骨度、均勻度均能達到要求；3）鑿毛效率高：使用本工法，1名操作工人只需操作按鈕，1天可以完成6片20m長度的空心板腹板混凝土的鑿毛。3 適用范圍本工法適用于任意結(jié)構(gòu)尺寸的橋梁預(yù)制空心板中板腹板混凝土的鑿毛。4 工藝原理依據(jù)設(shè)計圖紙中空心板橫斷面結(jié)構(gòu)尺寸，自行加工制造橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土自動鑿毛設(shè)備，人工操作自動鑿毛設(shè)備，實現(xiàn)對空心板腹板混凝土的鑿毛工作。鑿毛前對空心板頂板灑水養(yǎng)生，待兩側(cè)腹板有均勻流水時開始鑿毛，不僅可以消除因鑿毛產(chǎn)生的粉塵，避免對操作工

4、人身心健康造成危害，而且能將鑿毛處理后的混凝土面沖洗干凈。5 施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土自動鑿毛施工工法的施工工藝流程如圖1所示。加工空心板腹板混凝土自動鑿毛設(shè)備對鑿毛的空心板腹板彈線，確定鑿毛區(qū)域安設(shè)并調(diào)整鑿毛設(shè)備打開空氣壓縮機，開始鑿毛改變鑿毛設(shè)備行走方向，重新調(diào)整鑿毛設(shè)備重復(fù)上一道工序，直至完成整個空心板腹板鑿毛移出鑿毛設(shè)備圖1 施工工藝流程圖5.2 加工制作橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土自動鑿毛設(shè)備本工法中涉及的主要成果：橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土自動鑿毛設(shè)備，是由承載裝置、鑿毛裝置、行走裝置、控制裝置以及動力裝置五部分組成。1）承載裝置是由規(guī)格不一的槽

5、鋼通過焊接組成，主要是用來安裝或架設(shè)鑿毛裝置、行走裝置及控制裝置的；其中，在承載裝置兩側(cè)底部兩端頭各安裝兩個定位輪。2）鑿毛裝置在橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土自動鑿毛設(shè)備中起著至關(guān)重要的作用，它通過兩個托架將兩個鑿毛器分別固定在承載裝置的左右兩側(cè)。其中，托架上帶有調(diào)節(jié)把手，用來調(diào)整鑿毛器和空心板腹板之間的距離；鑿毛器宜用11個頭的鑿毛器，可在市場上直接購買。3）行走裝置主要起帶動承載裝置沿空心板縱向勻速直線行駛，它包括：提供行走動力的電動機，由電動機通過鏈條帶動齒輪轉(zhuǎn)動而行走的主動輪，調(diào)整行走方向的導(dǎo)向輪，以及調(diào)節(jié)行駛速度的變頻器組成。4）控制裝置主要是利用兩側(cè)的升降電動葫蘆，通過控制手柄（遙控器

6、）來控制鑿毛裝置沿空心板腹板垂直方向上移動的，即調(diào)整鑿毛裝置的高度。5）動力裝置是為自動鑿毛設(shè)備的鑿毛裝置提供鑿毛動力的，可通過購買的空氣壓縮機產(chǎn)生空氣動力，用橡膠壓力管道傳輸給鑿毛裝置實現(xiàn)的。5.3 操作要點1）對鑿毛的空心板腹板彈線，確定鑿毛區(qū)域使用墨盒對空心板：頂板向下50mm、底板向上200mm、距離端頭1300mm內(nèi)的腹板混凝土表面彈線，確定腹板混凝土鑿毛區(qū)域。具體的鑿毛區(qū)域如圖2所示的陰影部分。圖2 空心板腹板混凝土鑿毛區(qū)域圖2）安設(shè)并調(diào)整鑿毛設(shè)備使用汽車吊或龍門吊將腹板混凝土自動鑿毛設(shè)備安設(shè)在待鑿毛的空心板頂板一端上（如圖3所示）。首先，使用控制手柄操作升降電動葫蘆，控制鑿毛裝置

7、在空心板腹板兩側(cè)垂直方向上的高度一致；再利用調(diào)節(jié)把手調(diào)整鑿毛設(shè)備兩側(cè)的鑿毛器，將鑿毛頭與腹板之間的距離固定在1cm左右（如圖4所示）。 圖3 鑿毛設(shè)備就位 圖4 鑿毛設(shè)備調(diào)整3）打開空氣壓縮機，開始鑿毛在鑿毛之前對空心板頂板進行灑水養(yǎng)生，不僅可以消除鑿毛過程中的粉塵，改善工人的作業(yè)環(huán)境，避免對操作工人身體健康造成危害，而且能將鑿毛處理的混凝土面沖洗干凈。使用橡膠壓力管道將空氣壓縮機與鑿毛器連接起來，打開空氣壓縮機，開始鑿毛（如圖5所示）。開始鑿毛時打開行走裝置，先依據(jù)鑿毛經(jīng)驗確定行走裝置的初始行駛速度，待鑿毛了50cm左右時，可根據(jù)已鑿毛區(qū)域被流水沖洗干凈后鑿毛效果的深度或露骨度、均勻度等，確

8、定是否需要通過變頻器重新調(diào)整行駛速度；在行駛當(dāng)中可以利用導(dǎo)向輪調(diào)整行駛方向。 圖5 開始鑿毛4）改變鑿毛設(shè)備行走方向，重新調(diào)整鑿毛裝置待自動鑿毛設(shè)備行駛至空心板的另一端時，通過變頻器調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)動方向，改變鑿毛設(shè)備的行走方向。重新調(diào)整鑿毛裝置，使鑿毛裝置在空心板腹板兩側(cè)垂直方向上的高度一致，鑿毛頭與腹板之間的距離固定在1cm左右，從上向下對空心板腹板沒有鑿毛的混凝土面進行鑿毛（如圖6所示）。重復(fù)此工序，直至完成整個空心板腹板混凝土鑿毛工作（如圖7所示）。 圖6 改變鑿毛設(shè)備行走方向 圖7 鑿毛完成5）移出鑿毛設(shè)備空心板腹板混凝土鑿毛區(qū)域全部鑿?fù)瓿珊螅褂闷嚨趸螨堥T吊將鑿毛設(shè)備吊離，架設(shè)到下

9、一片待鑿毛的空心板上。6 材料與設(shè)備采用本工法對空心板腹板混凝土鑿毛所需主要設(shè)備見表1所示：主要設(shè)備表 表1序號設(shè)備名稱型號單位數(shù)量備注1橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土自動鑿毛設(shè)備臺1自制產(chǎn)品2汽車吊或龍門吊5t臺13鋼釬1m根1本工法中所使用的橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土自動鑿毛設(shè)備主要配件如表2所示：橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土自動鑿毛設(shè)備主要配件表 表2序號配件名稱型號單位數(shù)量備注1空氣壓縮機W-2.6臺1提供鑿毛動力2三相異步電動機YVF2臺1帶遙控器、可變頻調(diào)速3升降電動葫蘆PA-200臺2帶遙控器4特牢尼鑿毛器十一頭臺25驅(qū)動輪20cm個2帶鏈條及齒輪6導(dǎo)向輪20cm個27定位輪5cm個88調(diào)節(jié)

10、螺栓16mm個4帶調(diào)節(jié)把手及彈簧9橡膠壓力管5cmm5010槽鋼GB5#m35焊接承載裝置及托架11潤滑油MT-301瓶1氣動工具專用7 質(zhì)量控制7.1 應(yīng)執(zhí)行的標(biāo)準規(guī)范1）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG/T F50-2011）。2）公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準（JFG F80/1-2004）。7.2 質(zhì)量控制指標(biāo)本工法在現(xiàn)行的標(biāo)準、規(guī)范中只做了“經(jīng)鑿毛處理后的混凝土面，應(yīng)采用潔凈水沖洗干凈”的規(guī)定，而未規(guī)定明確的質(zhì)量控制要求，施工過程中是按照我公司制定的企業(yè)標(biāo)準橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土鑿毛標(biāo)準進行質(zhì)量控制的。具體的質(zhì)量控制指標(biāo)如下表3所示：橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土鑿毛質(zhì)量控制指標(biāo)表 表3序號檢測項

11、目規(guī)定值達到效果1混凝土強度要求不低于設(shè)計強度的75%2鑿毛區(qū)域頂板向下50mm、底板向上200mm、距離端頭1300mm內(nèi)3鑿毛的深度或露骨度不小于3mm石子明顯外露4鑿毛的均勻度表面無舊砂漿7.3 質(zhì)量控制技術(shù)措施和管理方法1）鑿毛的范圍不得小于鑿毛區(qū)域，鑿毛時宜從鑿毛區(qū)域的上部向下部進行。2）為滿足鑿毛效果，可選用較大型號，如W-2.6的空氣壓縮機提供鑿毛動力。3）當(dāng)腹板混凝土強度較高，如達到或超過設(shè)計強度時，可通過降低鑿毛設(shè)備的行駛速度，來滿足鑿毛的質(zhì)量控制指標(biāo)。4）鉸縫鋼筋鑿出時，不得對腹板混凝土造成損傷。5）鑿毛設(shè)備的定位輪僅比空心板寬1cm，架設(shè)鑿毛設(shè)備時應(yīng)緩慢小心，避免對設(shè)備造

12、成損壞。6）鑿毛設(shè)備每次使用前應(yīng)從鑿毛器的進氣口滴入510滴潤滑油，讓鑿毛器慢速空轉(zhuǎn)一會兒，使鑿毛頭部件充分潤滑。另外，鑿毛設(shè)備應(yīng)指定專人負責(zé)操作，專人負責(zé)維修保養(yǎng)。8 安全措施1）安設(shè)鑿毛設(shè)備前，須在全面檢查確認設(shè)備、吊具狀況后才可作業(yè)。汽車吊或龍門吊的操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)、考核合格并持有相應(yīng)的特種作業(yè)操作證書。2）混凝土鑿毛設(shè)備臨時用電必須采用TN-S接地、接零保護系統(tǒng)，應(yīng)實行三級配電，兩級漏電保護。3）空氣壓縮機使用時，必須按照使用規(guī)范進行操作。4）鑿毛設(shè)備行走到距離空心板端頭1.3m處，及時改變鑿毛設(shè)備的行走方向，防止設(shè)備駛出空心板，造成設(shè)備損壞。9 環(huán)保措施1）鑿毛前應(yīng)對空心板灑

13、水養(yǎng)生，可消除因鑿毛產(chǎn)生的粉塵，避免對操作工人身體健康造成危害；養(yǎng)生水統(tǒng)一流入養(yǎng)生池后，重復(fù)利用。2）鑿毛器的進氣口滴入潤滑油不可過量，避免對腹板混凝土表面造成污染。3）每天下班前必須將當(dāng)日鑿毛產(chǎn)生的混凝土殘渣，打掃清理干凈，集中堆放統(tǒng)一處理，施工現(xiàn)場要求工完場清。4）鑿毛設(shè)備應(yīng)及時保養(yǎng)、擦拭，保持清潔。10 資源節(jié)約1）橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土自動鑿毛設(shè)備，自動化程度高，操作方便快捷，可節(jié)省大量的勞動力。2）縮短空心板轉(zhuǎn)存時間，提高梁板預(yù)制臺座使用率，加快工程施工進度。11 效益分析11.1經(jīng)濟效應(yīng)常規(guī)橋梁預(yù)制空心板腹板混凝土采用人工鑿毛，一片20米長度的空心板，5個人需要一天才能完成；現(xiàn)在

14、使用該自動鑿毛設(shè)備后，一個人操作該鑿毛設(shè)備平均每天可以完成6片20m長度的空心板腹板混凝土的鑿毛。減少了勞動力投入，節(jié)約了施工成本。以我公司成功實施的銀青LJ1標(biāo)的1805片空心板腹板混凝土自動鑿毛為例，同常規(guī)人工手持鑿毛錘鑿毛進行對比，具體如表4所示： 經(jīng)濟效益分析表 表4鑿毛方法人工費（元/工日）單價（元/片）工程量（片）工程造價（元）自動鑿毛設(shè)備鑿毛15025180545125人工手持鑿毛錘鑿毛15075018051353750通過表4分析可以看出，鑿毛每片空心板可節(jié)省人工費725元。銀青LJ1標(biāo)1805片空心板就可以節(jié)約工程造價130余萬元。11.2社會效益采用本工法對空心板腹板混凝土

15、進行鑿毛較以往人工鑿毛，可避免作業(yè)人員遭受粉塵、噪聲等職業(yè)危害，鑿毛質(zhì)量和效果有保障，在行業(yè)內(nèi)具有很大的推廣價值，社會效益顯著。12 應(yīng)用實例12.1 銀川至青銅峽高速公路LJ1合同段銀川至青銅峽高速公路LJ1合同段，起訖樁號K0+600K16+200，全長15.6km，工程造價32247.8萬元，計劃工期2013年10月10日至2015年6月30日。本合同段空心板橋梁29座，預(yù)制空心板2239片。其中，1805片中板腹板混凝土已全部采用此工法鑿毛。12.2 銀川至青銅峽高速公路LJ5合同段銀川至青銅峽高速公路LJ5合同段，起訖樁號K53+000K60+300，全長7.3km，設(shè)計標(biāo)準為高速公路，工程總造價26355.4萬元，計劃工期2014年3月15日至2015年11月15日。本合同段有空心板橋梁10座，預(yù)制空心板共608片。其中，488片中板腹板混