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激光超平地坪施工
激光超平地坪
混凝土地坪施工,如采用模板加振动器等传统施工工艺,要达到现代地坪工程所需要的施工进度和质量要求,难度很大;随着激光技术和电子控制技术的发展及工程建设对现代化大面积超平整度混凝土地面技术要求的提高,国际工程界从20世纪80年代开始,在混凝土地坪施工中就已采用激光整平技术。
 
混凝土激光整平机在工程施工中的应用,基本实现了对混凝土地坪精密找平的自动化,能有效解决地面空鼓、起壳、开裂、不平等问题,可达到大面积超平地面的质量要求,降低成本且功效成倍提高,在国内外大型工业厂房、仓储、物流、港口、码头、军民用机场等地坪工程施工中应用广泛。
 
1混凝土激光整平机简介及其工作原理
1.1、定义:
   1.1.1激光整平机的定义:由激光导引的,用于找平、整平混凝土的一种机器设备。
   1.1.2激光整平的定义:大面积混凝土地面施工时,采用激光整平机,对新浇筑混凝土进行振捣、整平和控制地面标高的混凝土施工工艺方法。
1.2、混凝土激光整平机简介
       混凝土激光整平机的工艺原理是依靠液力驱动,配合激光测控系统、计算机控制系统和伺服驱动系统利用整平头完成整平工作,整机(见图1)由机身(机身配置见表2)和整平头(见图2)构成,砼的整平主要由整平头部分完成,它包括:刮板、振捣单元、振动板、激光接收器等部件。与混凝土激光整平机配套使用的仪器有:激光发射器、手持激光接收器(见图3)等。
图2  整平头构造示意图
 
图1  混凝土激光整平机构造
 
         图3  激光发射器与接收器
 

1.3、混凝土激光整平机工作原理
       混凝土激光整平机工作原理:激光发射器产生旋转激光,整平机上自带的激光接收器接受到信号,由激光测控系统进行分析,其偏差会反馈给整平机上灵敏的计算机控制系统,左右电动缸将调整刮板的高度,保证整平精度(见图4)。
图4  混凝土激光整平机工作原理图
 
摊铺、刮平、振捣、整平地坪砼,主要将砼铺至大于设计要求的标高,对砼进行振捣和找平。
    传统方法是:用砂浆冲墩、找标高、放线支侧模,自卸汽车运砼、人工初步找平,用平板刮平,振捣器振实砼,然后用特制的双排钢管振动夯实并来回往返整平。
    混凝土激光整平机是用刮板将高出的砼带走并初步刮平,达到设计要求的标高。液压驱动振动马达产生震动,频率为3900次/分钟,带动整个振动板一起对砼产生振捣作用。混凝土激光整平机的施工宽度为3米。
 
    激光整平机找平不需要拉控制线,也不需要支侧模板来控制地面标高,而由整平机上的激光测控系统实时控制,只要激光发射器不受扰动,无论整平机移动到哪里,都能确保铺筑后的地面整体上的标高不受影响。
    
2 混凝土激光整平技术及其特点
2.1技术简介(见图4)
激光整平技术主要通过激光发射器配合整平机来完成整个混凝土的找平、振捣整平工作。首先设置固定的激光发射器,发射器发射出的激光束旋转形成一个激光控制平面,使用手持接收杆将地坪标高引导到混凝土激光整平机的整平头上,整平机上的自动控制系统将根据整平头上的激光接收器感应到的激光信号(以10次/秒的频率)自动对标高进行实时调整,因为激光发射器在设置好之后固定不动,可以保证大面积地面的施工不产生累积误差。
2.2技术特点
2.2.1手扶式、双控制模式:
具备自动控制模式和手动控制模式,操控灵活,单人即可操作;
2.2.2两轮独立移动:
两台液压马达分别驱动两个轮子,轮子可独立移动,与整平头互不影响,采用手动控制轮子的前进、后退、转向及行进速度,移动非常方便。
2.2.3激光发射器独立布置:
可大面积整体铺筑混凝土并保证地面标高的一致性,标高不受模板控制,不会产生累积误差,大面积分块施工减少的施工缝使地面后期维护费用也大为减少;
2.2.4一体整平头:
激光整平头由刮板、振动器、振动板等部件组成,将找平、整平、振捣,多道作业工序整合到一起,由机器一次性完成,提高工效,节省人工;
2.2.5每分钟3900次的高频振动器:
整平头振动板均匀的高频振捣,使得混凝土地面密实且可避免因形变产生的应力集中而造成地面龟裂。可减少裂缝,能有效解决地面空鼓、起壳、开裂、不平等问题;
2.2.6整平头与机身互不影响(见图5):
可在地基高低起伏且地面倾斜的双重变换的情况下,保持施工的水平面(见图5); 
        图5  整平头与机身互不影响
2.2.7激光测控系统、计算机控制系统自动控制标高:
地坪顶面设计标高由激光及电脑自动控制,可保证非常高的地面平整度,并可直接在混凝土层上实现精确找平;地面平整度不受施工模板震动影响,中间不用支模,减少人工与材料投入,减少施工程序,加快施工进度;
2.2.8每小时施工面积在300㎡以上:
每小时施工面积在300㎡以上,每天能完成工作量在3000㎡至   5000㎡以上,作业功效大大提高;
2.3、适用范围
2.3.1室内地坪:
①普通工业厂房、车间、自动化立体仓库;
②电子电器、食品材料、医药等洁净厂房;
③大型仓储式超市、物流中心、会展中心等。
2.3.2室外地坪:
①码头、集装箱堆场、货场堆场;
②机场跑道、停机坪、停车场;
③广场、住宅地面、市政路面等。
3 基本施工流程(见图6)
3.1、准备工作
   3.1.1在基层处理好后,对激光整平机进行设备调试,根据原始水准点引做固定基准水准点;铺设塑料薄膜,绑扎钢筋网(根据设计需要),支设边模;架设激光发射器,根据原始水准点将地坪标高引入激光整平机。
3.1.2输送混凝土
      采用商品砼,用砼车运送至施工现场。
3.1.3标高校核
       使用手持接收器对地坪标高进行校核,将标高引入激光整平机,调整好整平机上的基准点(±0.00)。
3.2、混凝土铺筑
       在激光整平机整平头有效施工范围内,先用人工将混凝土初平至比地坪标高高1-2㎝(具体高度依混凝土坍落度而定),然后由混凝土激光整平机一次性完成振捣、压实、整平工作。
1) 混凝土采用总包方式卸入场内;
2)首先人工按标高高度将混凝土大致铺平;
3)振动泵振捣,在梁柱区域要加强振实,减小混凝土的硬结收缩,避免开裂;
4)用激光整平机有序整平混凝土,整平过程中一直保持以一个方向为原则;
5)局部边角、放坡、放弧区域由专人进行铝合金和镘刀整平;
6)之后用手动整平刮尺刮平表面凹凸处,同时去除表面浮游物;
7)平均日浇注整平面积1500m2 —2000m2
8) 地坪平整度大大提高,保证美观
施工流程图
①铺设PE膜
②按标高绑扎好钢筋
③激光整平机出库准备调试
④ 激光整平机调试
⑤激光整平机工作原理
⑥混凝土直卸并人工大致摊平
⑦人工跟随整平机填料减料
⑧激光整平机施工
 
 
⑨人工铝合金处理边角死角
⑩施工后效果图
4 施工过程中质量控制和注意事项
   4.1墙(立柱)边放线及找平:由于墙边激光整平机不能接触,沿墙边(模板)40㎝的范围内需要人工进行整平,所以需要放线,作为人工整平的参照。 
4.2沿当天浇筑的范围支设模板(建议采用钢模),预留传力杆孔洞,控制好模板的标高,以免不同仓的接缝处平整度出现较大偏差。
   4.3沿墙、设备基础、立柱等周边设置模板或薄片等(厚度、位置根据设计要求而定),留出分隔缝,以免混凝土地面开裂。
   4.4激光发射器架设:
4.4.1激光发射器应架设在最佳位置,不能有物体挡住光束;
4.4.2三脚架的架设要稳、结实,三脚架的螺丝和卡子要拧紧;
4.4.3周边不能有较大的振动源;
4.4.4合理设置混凝土铺筑方向和整平方向,确定合理的整平机施工行走路线,以避免整平盲区。
4.4.5送料:混凝土输送速度应保证一定的量,且送料速度均匀,中间应减少停顿间隔,以防止出现冷接头和影响工程的进度。每次送到现场的混凝土坍落度和初凝时间必须一致。混凝土坍落度应控制在15-20±3㎝,初凝时间应控制在3小时左右。
4.4.6采用混凝土激光整平机进行地坪施工需8名工人左右组成班组,以同步完成混凝土的初平、振捣、整平、磨光机磨光、收光等工作。
   注:此质量控制的某些内容仅作参考,实际施工请根据地坪设计要求和施工现场的特点等情况制定。
5 与传统施工方式对比
5.1、采用混凝土激光整平机施工的优势
   5.1.1施工质量高
①平整度误差极小:
混凝土激光整平机,应用于大面积地坪施工,地面标高容易控制,地面平整度误差极小;因采用激光对点,整块地坪只需1-2个基准点标高,可减少因多个基准点之间所引起的误差;
激光发射器独立布置,地坪标高始终以激光发射器发射出的旋转光束构成的平面为控制,只要激光发射器不受扰动,无论混凝土激光整平机走到哪里,都能确保摊铺后的地面整体上的标高不受影响,从而使地坪施工中大面积一次性铺筑得以实现,而且能保证整个地坪的水平度和平整度;
混凝土激光整平机由激光测控系统实时控制标高,找平不需要拉控制线,中间也不需要支侧模板来控制地面标高,从而避免了施工过程中因模板(槽钢)的震动而带来的标高误差,也减少了传统人工分块支模所引起的标高误差。
②地面整体性更好:
混凝土激光整平机,应用于地坪施工,非常容易实现大面积地坪一次性整体铺筑,这种铺筑技术可以根据需要任意划块分块施工,连续作业至整个地坪完工(见图7 分块施工示意图),使地面整体性更好,这是采用传统施工工艺所做不到的。
传统工艺施工,一天支模,一天浇砼,只能一块一块要跳开施工,局限性很大,不能连续作业,且整体性不好,容易引起施工缝累积误差。
③地面更密实均匀:
在对砼进行整平时,混凝土激光整平机始终是匀速行驶的施工状态,以每分钟3900次的高频振动器,让整平头振动板产生均匀的高频振捣,使得混凝土地面更密实均匀。
5.1.2施工工效高(见图8)
       混凝土激光整平机,应用于大面积地坪施工,作业功效大大提高,8名工人左右组成施工班组,每小时可完成300㎡的铺筑工作,平均单班可完成3000~5000㎡,特别适合工期要求紧、铺筑面积大、质量要求高的工程项目。
       在大面积地坪施工中,传统工艺的人工施工,班组人数由20名左右组成,单班完成工作量在2000㎡之内。
5.1.3减少资源投入
  ①自动化程度高,劳动强度小,节省模板、槽钢,减少人工投入(见图8):
混凝土激光整平机,是手扶式,单人即可操作,应用于地坪施工,使繁重的体力劳动变为用机械摊铺、振捣、找平、提浆、抹面,使操作人员大幅度减少,同时大大减轻了劳动强度。
大面积分块一次性铺筑施工的实现,使分块中间不需要支模,在减少支模板、槽钢的同时(见图7),也进一步减少了施工工序,加快了施工进度。
 ②地面的后期维护费用大大减少
混凝土激光整平机,应用于大面积地坪施工,可减少地面的后期维护费用——由于大面积整体铺注可减少3 倍以上的施工缝——而施工缝是很容易受轮载作用而产生破损的,从而可减少地面的后期维护费用。在减少施工缝的同时,也能有效解决地面空鼓、起壳、开裂、不平等问题,使地坪的后期维护费用大大减少。
减少分仓缝——可做到无分仓缝施工。大面积混凝土地面上分仓缝由于养护及模板支护原因会产生沿缝破损等缺陷,采用激光整平后切缝技术可以避免这些问题。

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