1、- 1 -桥梁预制空心板腹板混凝土自动凿毛施工工法（宁夏路桥工程股份有限公司）1 前言新、旧混凝土接触面保持粗糙，是保证结构整体受力的关键所在。在桥梁预制空心板安装前，对空心板腹板混凝土进行凿毛，可以保证空心板安装完成后，新浇筑的空心板铰缝混凝土与预制空心板的腹板混凝土良好结合，以此实现已安装的空心板整理受力。对桥梁预制空心板腹板混凝土的凿毛，常规方法是利用人工进行腹板混凝土凿毛。采用人工凿毛 1 片 20m 长度的预制空心板，需要 5 名工人 1 天才可以完成，施工效率低，不仅严重影响了梁板转存及梁板预制台座使用周转率，而且凿毛的深度或露骨度、均匀度等都难以达到要求；另外，从职业健康角度来讲
2、，人工凿毛造成的粉尘、噪声等，严重危害作业人员的身心健康。宁夏路桥工程股份有限公司依托银川至青铜峡高速公路 LJ1 合同段（以下简称“银青 LJ1 标” ）空心板预制厂，对桥梁预制空心板腹板混凝土凿毛的方法及工艺进行改进，并结合现场施工经验，最终总结形成了本工法，并利用本工法完成了银青 LJ1 标 1805 片空心板的腹板凿毛工作。本工法中涉及的主要成果已经申报并获得国家知识产权局授权的实用新型专利，专利名称为“桥梁预制空心板腹板混凝土自动凿毛的设备” （专利号：ZL 2014 2 0655998.4） ；另外，名称为“桥梁预制空心板腹板混凝土自动凿毛的设备及施工方法” （专利号：2014 1
3、 0619007.1）的发明专利已被国家知识产权局受理。2 工法特点桥梁预制空心板腹板混凝土自动凿毛施工工法有如下特点：1）凿毛设备的构造简单、操作方便、自动化程度较高；2）凿毛的深度或露骨度、均匀度均能达到要求；- 2 -3）凿毛效率高：使用本工法，1 名操作工人只需操作按钮，1 天可以完成6 片 20m 长度的空心板腹板混凝土的凿毛。3 适用范围本工法适用于任意结构尺寸的桥梁预制空心板中板腹板混凝土的凿毛。4 工艺原理依据设计图纸中空心板横断面结构尺寸，自行加工制造桥梁预制空心板腹板混凝土自动凿毛设备，人工操作自动凿毛设备，实现对空心板腹板混凝土的凿毛工作。凿毛前对空心板顶板洒水养生，待两
4、侧腹板有均匀流水时开始凿毛，不仅可以消除因凿毛产生的粉尘，避免对操作工人身心健康造成危害，而且能将凿毛处理后的混凝土面冲洗干净。5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程桥梁预制空心板腹板混凝土自动凿毛施工工法的施工工艺流程如图 1 所示。加工空心板腹板混凝土自动凿毛设备对凿毛的空心板腹板弹线，确定凿毛区域安设并调整凿毛设备打开空气压缩机，开始凿毛改变凿毛设备行走方向，重新调整凿毛设备重复上一道工序，直至完成整个空心板腹板凿毛移出凿毛设备图 1 施工工艺流程图- 3 -5.2 加工制作桥梁预制空心板腹板混凝土自动凿毛设备本工法中涉及的主要成果：桥梁预制空心板腹板混凝土自动凿毛设备，是由承载
5、装置、凿毛装置、行走装置、控制装置以及动力装置五部分组成。1）承载装置是由规格不一的槽钢通过焊接组成，主要是用来安装或架设凿毛装置、行走装置及控制装置的；其中，在承载装置两侧底部两端头各安装两个定位轮。2）凿毛装置在桥梁预制空心板腹板混凝土自动凿毛设备中起着至关重要的作用，它通过两个托架将两个凿毛器分别固定在承载装置的左右两侧。其中，托架上带有调节把手，用来调整凿毛器和空心板腹板之间的距离；凿毛器宜用11 个头的凿毛器，可在市场上直接购买。3）行走装置主要起带动承载装置沿空心板纵向匀速直线行驶，它包括：提供行走动力的电动机，由电动机通过链条带动齿轮转动而行走的主动轮，调整行走方向的导向轮，以及
6、调节行驶速度的变频器组成。4）控制装置主要是利用两侧的升降电动葫芦，通过控制手柄（遥控器）来控制凿毛装置沿空心板腹板垂直方向上移动的，即调整凿毛装置的高度。5）动力装置是为自动凿毛设备的凿毛装置提供凿毛动力的，可通过购买的空气压缩机产生空气动力，用橡胶压力管道传输给凿毛装置实现的。5.3 操作要点1）对凿毛的空心板腹板弹线，确定凿毛区域使用墨盒对空心板：顶板向下 50mm、底板向上 200mm、距离端头1300mm 内的腹板混凝土表面弹线，确定腹板混凝土凿毛区域。具体的凿毛区域如图 2 所示的阴影部分。 (m)图 2 空心板腹板混凝土凿毛区域图- 4 -2）安设并调整凿毛设备使用汽车吊或龙门吊
7、将腹板混凝土自动凿毛设备安设在待凿毛的空心板顶板一端上（如图 3 所示） 。首先，使用控制手柄操作升降电动葫芦，控制凿毛装置在空心板腹板两侧垂直方向上的高度一致；再利用调节把手调整凿毛设备两侧的凿毛器，将凿毛头与腹板之间的距离固定在 1cm 左右（如图 4 所示） 。图 3 凿毛设备就位 图 4 凿毛设备调整3）打开空气压缩机，开始凿毛在凿毛之前对空心板顶板进行洒水养生，不仅可以消除凿毛过程中的粉尘，改善工人的作业环境，避免对操作工人身体健康造成危害，而且能将凿毛处理的混凝土面冲洗干净。使用橡胶压力管道将空气压缩机与凿毛器连接起来，打开空气压缩机，开始凿毛（如图 5 所示） 。开始凿毛时打开行
8、走装置，先依据凿毛经验确定行走装置的初始行驶速度，待凿毛了 50cm左右时，可根据已凿毛区域被流水冲洗干净后凿毛效果的深度或露骨度、均匀度等，确定是否需要通过变频器重新调整行驶速度；在行驶当中可以利用导向轮调整行驶方向。 图 5 开始凿毛4）改变凿毛设备行走方向，重新调整凿毛装置待自动凿毛设备行驶至空心板的另一端时，通过变频器调整电动机的转动- 5 -方向，改变凿毛设备的行走方向。重新调整凿毛装置，使凿毛装置在空心板腹板两侧垂直方向上的高度一致，凿毛头与腹板之间的距离固定在 1cm 左右，从上向下对空心板腹板没有凿毛的混凝土面进行凿毛（如图 6 所示） 。重复此工序，直至完成整个空心板腹板混凝
9、土凿毛工作（如图 7 所示） 。图 6 改变凿毛设备行走方向 图 7 凿毛完成5）移出凿毛设备空心板腹板混凝土凿毛区域全部凿完成后，使用汽车吊或龙门吊将凿毛设备吊离，架设到下一片待凿毛的空心板上。6 材料与设备采用本工法对空心板腹板混凝土凿毛所需主要设备见表 1 所示：主要设备表 表 1序号 设备名称 型号 单位 数量 备注1 桥梁预制空心板腹板混凝土 自动凿毛设备 台 1 自制产品2 汽车吊或龙门吊 5t 台 13 钢钎 1m 根 1本工法中所使用的桥梁预制空心板腹板混凝土自动凿毛设备主要配件如表2 所示：- 6 -桥梁预制空心板腹板混凝土自动凿毛设备主要配件表 表 2序号 配件名称 型号
10、单位 数量 备注1 空气压缩机 W-2.6 台 1 提供凿毛动力2 三相异步电动机 YVF2 台 1 带遥控器、可变频调速3 升降电动葫芦 PA-200 台 2 带遥控器4 特牢尼凿毛器 十一头 台 25 驱动轮 20cm 个 2 带链条及齿轮6 导向轮 20cm 个 27 定位轮 5cm 个 88 调节螺栓 16mm 个 4 带调节把手及弹簧9 橡胶压力管 5cm m 5010 槽钢 GB5# m 35 焊接承载装置及托架11 润滑油 MT-301 瓶 1 气动工具专用7 质量控制7.1 应执行的标准规范1） 公路桥涵施工技术规范 （JTG/T F50-2011） 。2） 公路工程质量检验评
11、定标准 （JFG F80/1-2004） 。7.2 质量控制指标本工法在现行的标准、规范中只做了“经凿毛处理后的混凝土面，应采用洁净水冲洗干净”的规定，而未规定明确的质量控制要求，施工过程中是按照我公司制定的企业标准桥梁预制空心板腹板混凝土凿毛标准进行质量控制的。具体的质量控制指标如下表 3 所示：桥梁预制空心板腹板混凝土凿毛质量控制指标表 表 3序号 检测项目 规定值 达到效果1 混凝土强度要求 不低于设计强度的 75% 2 凿毛区域顶板向下 50mm、底板向上200mm、距离端头 1300mm 内3 凿毛的深度或露骨度 不小于 3mm 石子明显外露4 凿毛的均匀度 表面无旧砂浆- 7 -7
12、.3 质量控制技术措施和管理方法1）凿毛的范围不得小于凿毛区域，凿毛时宜从凿毛区域的上部向下部进行。2）为满足凿毛效果，可选用较大型号，如 W-2.6 的空气压缩机提供凿毛动力。3）当腹板混凝土强度较高，如达到或超过设计强度时，可通过降低凿毛设备的行驶速度，来满足凿毛的质量控制指标。4）铰缝钢筋凿出时，不得对腹板混凝土造成损伤。5）凿毛设备的定位轮仅比空心板宽 1cm，架设凿毛设备时应缓慢小心，避免对设备造成损坏。6）凿毛设备每次使用前应从凿毛器的进气口滴入 510 滴润滑油，让凿毛器慢速空转一会儿，使凿毛头部件充分润滑。另外，凿毛设备应指定专人负责操作，专人负责维修保养。8 安全措施1）安设
13、凿毛设备前，须在全面检查确认设备、吊具状况后才可作业。汽车吊或龙门吊的操作人员必须经过专门培训、考核合格并持有相应的特种作业操作证书。2）混凝土凿毛设备临时用电必须采用 TN-S 接地、接零保护系统，应实行三级配电，两级漏电保护。3）空气压缩机使用时，必须按照使用规范进行操作。4）凿毛设备行走到距离空心板端头 1.3m 处，及时改变凿毛设备的行走方向，防止设备驶出空心板，造成设备损坏。9 环保措施1）凿毛前应对空心板洒水养生，可消除因凿毛产生的粉尘，避免对操作工人身体健康造成危害；养生水统一流入养生池后，重复利用。2）凿毛器的进气口滴入润滑油不可过量，避免对腹板混凝土表面造成污染。3）每天下班
14、前必须将当日凿毛产生的混凝土残渣，打扫清理干净，集中堆- 8 -放统一处理，施工现场要求工完场清。4）凿毛设备应及时保养、擦拭，保持清洁。10 资源节约1）桥梁预制空心板腹板混凝土自动凿毛设备，自动化程度高，操作方便快捷，可节省大量的劳动力。2）缩短空心板转存时间，提高梁板预制台座使用率，加快工程施工进度。11 效益分析11.1 经济效应常规桥梁预制空心板腹板混凝土采用人工凿毛，一片 20 米长度的空心板，5 个人需要一天才能完成；现在使用该自动凿毛设备后，一个人操作该凿毛设备平均每天可以完成 6 片 20m 长度的空心板腹板混凝土的凿毛。减少了劳动力投入，节约了施工成本。以我公司成功实施的银
15、青 LJ1 标的 1805 片空心板腹板混凝土自动凿毛为例，同常规人工手持凿毛锤凿毛进行对比，具体如表 4 所示：经济效益分析表 表 4凿毛方法人工费（元/工日） 单价（元/片） 工程量（片） 工程造价 （元）自动凿毛设备凿毛 150 25 1805 45125人工手持凿毛锤凿毛 150 750 1805 1353750通过表 4 分析可以看出，凿毛每片空心板可节省人工费 725 元。银青 LJ1标 1805 片空心板就可以节约工程造价 130 余万元。11.2 社会效益采用本工法对空心板腹板混凝土进行凿毛较以往人工凿毛，可避免作业人员遭受粉尘、噪声等职业危害，凿毛质量和效果有保障，在行业内具
16、有很大的推广价值，社会效益显著。12 应用实例12.1 银川至青铜峡高速公路 LJ1 合同段- 9 -银川至青铜峡高速公路 LJ1 合同段，起讫桩号 K0+600K16+200 ，全长15.6km，工程造价 32247.8 万元，计划工期 2013 年 10 月 10 日至 2015 年 6 月30 日。本合同段空心板桥梁 29 座，预制空心板 2239 片。其中，1805 片中板腹板混凝土已全部采用此工法凿毛。12.2 银川至青铜峡高速公路 LJ5 合同段银川至青铜峡高速公路 LJ5 合同段，起讫桩号 K53+000K60+300 ，全长7.3km，设计标准为高速公路，工程总造价 26355
17、.4 万元，计划工期 2014 年 3月 15 日至 2015 年 11 月 15 日。本合同段有空心板桥梁 10 座，预制空心板共608 片。其中，488 片中板腹板混凝土已全部采用此工法凿毛。2014 年 7 月，本工法经宁夏路桥工程股份有限公司总结形成，得到建设单位、监理的一致认可。同年，交通部在督查过程中也给予了高度评价，建议公路建设行业推广应用。截止 2015 年 5 月，青银高速公路银川至宁东段改扩建工程、国道 344 线青石嘴至泾源段公路、国道 110 镇北堡至闽宁镇段公路等宁夏多条高速公路及地方道路建设，借鉴采用该工法进行预制空心板腹板混凝土凿毛。该工法凿毛质量有保障、效率高、施工安全可靠，有效的节约了成本、缩短了工期，具有很大的推广价值。
