高速铁路水泥乳化沥青砂浆充填层泵送灌注的应用.doc
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1、 高速铁路水泥乳化沥青砂浆充填层专用泵送灌注设备及工程应用0 前言目前,高速铁路水泥乳化沥青砂浆灌注施工时,都是采用吊车将搅拌好的砂浆中转吊至桥梁或路基等灌注地点,由于吊车吊距有限,因此需频繁移动砂浆搅拌车和吊车,这样不仅增加了吊车来回吊装作业的安全风险(尤其是晚间施工时),还浪费人力物力,严重影响施工进度。并且遇到高桥墩或长隧道时,施工更加困难。针对这种情况,几家知名企业和科研院所最新研发生产了水泥乳化沥青砂浆专用泵,并在京沪高速铁路施工现场和宁杭客专试验段得到成功应用。该泵送设备可直接采用砂浆搅拌车的备用电源,不需再外接电源,使用方便,操作简单,清洗容易,故障率低;泵送时对水泥乳化沥青砂浆
2、的各项性能影响较小;可直接将砂浆泵送至灌注地点,而且泵送效率高、运距远,满足各种施工工况要求;能在有效保证砂浆质量的前提下,大幅提高施工效率,加快施工进度,减少砂浆车移动频次,确保灌注施工的连续性,节省人力物力,减少材料浪费,降低工程成本,促进文明施工。1 水泥乳化沥青砂浆泵送车简介水泥乳化沥青砂浆专用泵是根据高速铁路板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆的性能特点与施工要求,经过前期广泛论证、现场充分试验、后期不断优化而联合开发的并于施工现场成功应用的专用泵送设备。其显著特点是该泵送设备采用了与水泥沥青砂浆这种高敏感性材料适应性良好的先进的专用泵压系统以及独特的管路系统:不仅最大程度地降低了泵送施工对
3、水泥乳化沥青砂浆工作性能以及后期力学性能与耐久性能的负面影响(经大量试验证明泵送前后水泥乳化沥青砂浆的各项性能指标均无明显变化,均满足技术要求);而且泵送效率高、运距远(水平输送距离可达300m以上,垂直输送高度可达100m以上),满足桥梁、路基、隧道段等各种施工工况要求;使用方便,操作简单,清洗容易;可直接接入砂浆搅拌车的备用电源,不需再外接电源,可靠度高,故障率低。 该专用泵车已在京沪高速铁路和宁杭客专三标段试验段得到了成功应用(某标段内的每台砂浆搅拌车均分别配备了一台专用泵),在有效保证砂浆质量的前提下,大幅提高了施工效率,加快了施工进度,便于流水作业,在作业面足够的情况下,采用该专用泵
4、创下单日正线灌注139块轨道板的记录(当日连续作业17小时); 图1 砂浆搅拌后投入泵车泵送图2 泵送砂浆入桥上中转斗图3 泵送管道分布图2 水泥乳化沥青砂浆泵特点2.1 泵机特点2.1.1 采用浮动密封,能自动补偿泵机的磨损间隙,密封效果良好。2.1.2 泵机关键部件采用高硬耐磨合金材料,寿命更长。 2.1.3 主油泵采用变量柱塞泵,泵送速度可自行调节。2.1.4 采用全液控换向,安全可靠性高,且换向冲击小。 2.1.5 具有反泵功能,最大限度地减少管道堵塞。 2.1.6 泵机出口压力高,能满足远距离施工的输送要求。2.1.7 液压油冷却采用先进的风冷散热系统,无需接水源,使用简便。2.2
5、效益分析采用该专用泵进行水泥乳化沥青砂浆的泵送,能大幅提高施工效率、有效降低施工成本,减少砂浆材料损耗、节省大量人力物力。假设一个灌板作业队共需灌注5000块轨道板,该作业队一工班工作8小时,灌满一块轨道板板腔实际所需砂浆为0.5方。在灌注工况和施工工序满足要求、原材料供应及时充足、设备无故障的情况下,从施工效率、材料损耗、所需工期、所需设备、所需劳动力、安全风险等方面,将泵送施工与吊车中转两种施工方式进行综合对比分析,同时,计算出泵送施工与吊车中转两种施工方式的经济效益对比情况,见表1所示。表1 泵送施工与吊车中转两种施工方式的经济效益对比施工方式按工序要求所需专用设备(台)按工序要求所需额
6、外劳动力(人)施工效率(块/小时)5000块板所需工期(天)每块板所需砂浆(方)5000块板所需砂浆(方)安全风险评估泵送施工砂浆泵砂浆车操作手操作,无额外人员10630.5022510低吊车中转吊车中转斗装卸中转斗至少需3人、吊车司机1人61050.5122560很高对比结果节省劳动力4人提高施工效率60%以上缩短工期42天单块轨道板节省砂浆0.01方共节省砂浆50方砂浆大幅降低现场施工安全风险经济效益节省3.5万元节省3.4万元节省3.4万元节省30元节省15万元(1)设备费泵送施工:按采购一台新的砂浆泵计算,12万元/台;砂浆泵在施工结束后,作为企业固定资产,在使用过程中,作为折旧费计算
7、,假设按50%折旧(高于国家规定的折旧比例),即设备使用费用为6万元。吊车中转:按租赁一台25T吊车计算,900元/台/天;按105天施工工期计算,吊车租赁费用共计9.5万元。因此,在设备费方面,泵送施工比吊车中转施工至少节省3.5万元。(2)人员费无需额外工序而节省的人员费:假设每人每工班工资80元,由此可计算出泵送施工比吊车中转施工节省的额外工序人员费为80(元/天/人)4(人)105(天)=3.4万元;缩短工期而节省的人员费:假设每人每工班工资80元,固定工序(封边、灌注、封堵排气孔)所需人员为10人,共缩短工期42天,由此可计算出泵送施工比吊车中转施工因工期缩短而节省的人员费为80(元
8、/天/人)10(人)42(天)=3.4万元;(3)材料费灌注5000块轨道板,泵送施工比吊车中转施工共节省砂浆50方,单方砂浆价格为3000元/方,因此,材料费共节省50(方)3000(元/方)=15万。由此可见,从设备费、人员费、材料费等方面综合考虑,灌注5000块轨道板,泵送施工比吊车中转施工共节省25.3万元。其中,一台砂浆泵的价格甚至低于采用吊车中转砂浆时所付出的吊车台班费用或者因此所节省的砂浆材料费用。2.3 主要技术参数表2 砂浆泵的主要技术参数(3)主要技术参数项目单位技术指标备注理论输出量m3/h10完全满足现场灌注砂浆的施工需求输送管内径mm51/64适用于泵送水泥乳化沥青砂
9、浆的高耐磨、耐压、耐油、耐碱、易清洗的专用软管(内径51mm、20m一节)及快速接头。最大输送距离水平/垂直m300/100实际距离受布管方式、砂浆状态等因素影响。砂浆扩展度mm240能够轻松泵送满足技术条件要求的砂浆砂浆流动度s60140(CRTS型)最大颗粒粒径mm8砂浆中不得有结块干料或残留硬化砂浆电压/频率V/Hz380/50可直接接入砂浆搅拌车的备用电源箱,不需再外接电源。清洗方式高压水洗清洗方便容易外形尺寸(长宽高)mm3900 1350 1450方便运输、转运且容量较大3 工程应用 3.1 泵送前后新拌砂浆性能的影响不同施工温度、不同泵送距离,泵送运输对新拌砂浆各项性能的影响如表
10、3所示。表3 新拌水泥乳化沥青砂浆泵送前后的性能指标对比(摘录部分数据)项目序号泵送距离(m/m)流动度(s)扩展度(s/mm)含气量(%)单位容积质量(kg/m3)拌和物温度()水平/垂直泵前泵后泵前泵后泵前泵后泵前泵后泵前泵后110/3001081056/3156/3106.36.91917190824.324.321001016/3156/3205.95.91908190824.224.2392947/3208/3156.76.8191519152929492957/3158/3156.86.8191519152929584935/3255/3257.16.8190819212625.5
11、620/30096936/3205/3257.06.5191119062525.5786875/3255/3206.96.81925192525.525891836/3256/3206.97.01915190825.525.5982856/3155/3206.86.6190619162222101041076/3057/3056.87.21904190621221130/3001141106/3055/3106.86.71886190022221298955/3205/3157.36.41915190827.527.51389956/3155/3157.26.91916190227.527.5
12、1491885/3205/3157.07.2189619052727.51596926/3207/3206.87.11902188827.5281640/30086895/3206/3258.17.51863187030.5311790955/3205/3205.15.51905191033341889948/3158/3105.95.719171920323219991035/3257/3207.66.91889190332332089935/3256/3256.36.2189418873233.5(1) 泵送前后砂浆工作性能的对比泵送前后水泥沥青砂浆的流动度、扩展度对比结果如图4、5、6所
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