钢筋植入机施工工法

'钢筋植入机施工工法编制单位：山东省路桥集团有限公司编制时间：2008年7月23 钢筋植入机施工工法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，我公司接手了河南尉许公路路面砼的施工任务，该项目每间隔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。根据工程需要和我公司现状，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。滑模摊铺机在世界上只有美国的Cmi和德国的Wetigen公司制造，配合滑模摊铺机的钢筋植入机也只有这两家公司生产，进口一台钢筋植入机需26万欧元（折合人民币245万元）。在业主的协调下，长沙理工大学设计一套自行式钢筋植入机，需要人民币120万元。而且其性能结构与我公司的要求也有较大差异，为了节省资金，开发产品，我公司自行研制开发CADBI（ChinaAutoDowelBarInsert）—12000型钢筋植入机。经河南尉许高速公路路面的使用，由山东省路桥集团有限公司自行研制、开发的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，23 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”。2、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。2.1、钢筋植入机结构简介2.1.1基本构造如图2.1.1所示图2.1.1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。2.1.2浮板横梁系统23 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。2.1.3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。2.1.4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。2.1.5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；2.1.6拉杆植入系统23 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。2.1.7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。2.1.8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。2.1.9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。2.1.10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。2.2、工艺流程如下钢筋植入机连接、调试——小车自动布料——液压缸横推——传力杆植入——横梁复位——振动搓平梁工作。2.2.1、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23 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。2.2.2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。2.2.3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。2.2.4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。2.2.5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。2.2.6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。23 3、劳动组织施工人员配备如表3所示施工人员配备工种单位数量职责钢筋工人名5传力杆及拉杆下料混凝土工人名5混凝土浇注、养护技术员名4现场技术、质量管理操作手名6布料及观察植入机的工作状态表34、机具配备使用机械设备如表4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HSL8080m3/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45、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。23 6、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6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67、安全措施7.1、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。7.2、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。7.3、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。7.4、遇有大风、暴雨天气需停止施工，注意保护电源，防止漏电。7.5、严禁乱抛掷杂物。7.6、定期检查各种限位开关及液压系统，如有损坏及时更换。7.7、设专人指挥，设备启动前应鸣笛。8、技术经济分析8.1、CADBI-12000钢筋植入机23 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。8.2、CADBI-12000钢筋植入机的创造性和先进性8.2.1、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，其优点在于整个浮板横梁装置的整体性好，连接简单，动作灵活，抗扭、抗曲强度大，整体的强度高。浮板压在水泥表面上，使路面保证了一定程度的平整，又把钢筋植入机的一部分重量分散到了砼表面，减轻了滑模摊铺机的压力，在传力杆植入的过程中，不会由于大的弯矩而引起底部纵梁的变形。8.2.223 、拉杆植入装置安装在钢筋植入机的悬挂连接主梁上，当然也可根据设计要求来制定安装位置与数量。植入设备与悬挂连接主梁间为悬挂连接，这种连接方式，既很好的保证了整个框架的稳定性，又使拉杆在植入过程中产生的向后位移得到释放。为方便和节省人力，在拉杆植入框架的后部安装料漏斗状的料斗，可一次性放入30～50根拉杆。拉杆的布料由布料液压缸控制，它们通过一根管子相互连接在一起。每个拉杆植入机构上还有独立液压缸，各独立液压缸由一组按钮来控制，同步动作，植入深度由行程开关控制。拉杆植入装置的优点还有结构合理，稳定性好，便于施工，可有效保障施工质量。8.2.3、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孔。此种连接形式，使本机与滑模摊铺机有效的合二为一，有机的结合在一起。在正常摊铺机作业时，达到了协调一致，同步运动的效果。利用滑模摊铺机的自重（60吨～80吨）和本机重量（约20吨）来共同抵抗传力杆植入时带来的颠覆力，保证了机器动作的顺利完成。两机相连，协调作业，保证了传力杆在最佳时机植入（牵扯了混凝土塌落度大小，影响传力杆植入阻力）以及后缀抹平板的提浆抹平效果的问题。悬挂连接主梁前端焊接法兰与滑模摊铺机支撑点共同支撑本机重量。主横梁前端焊接法兰与滑模摊铺机上的联接板用螺栓联接（滑模摊铺机后横梁上有4～7道辅助用连接板），联接形式，四道同间距布置，联接后，两端固定点支撑本机重量，有效提高了下浮板横梁直线度，保证了传力杆的植入精度。8.2.4、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。振动搓平梁由600×23 200的H型钢构成，下部焊接一块前后均翘头的钢板，这种结构的优点在于H型钢的重量轻，稳定性好，下部焊接的钢板使振动搓平梁的接触面积加大，而且校正了H型钢底平面略有不平的毛病。前翘头防止了水泥侵入振动搓平梁的结构，后翘头则起到了提浆的作用。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。此结构的有益效果是，结构合理，易于安装使用，在保证完成传力杆植入时可有效保护路面的平整度。8.3、CADBI-12000钢筋植入机的经济效益分析8.3.1、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。8.3.2、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。8.3.3、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8.3.4、项目总投资额：800000元。8.3.5、社会效益原材料25吨，综合单价3600元/吨，材料费为25吨×23 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。8.3.6、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。9、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。23'