兩構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土涵洞施工技術(shù)

周偉明

(中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司，安徽合肥230011)

兩構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土涵洞施工技術(shù)

周偉明

(中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司，安徽合肥230011)

徐州至明光高速公路建設(shè)中采用的兩構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土箱型涵洞是國內(nèi)首次采用的新型涵洞結(jié)構(gòu)形式。該新型涵洞由兩片標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件及中間現(xiàn)澆帶組成，標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件采用工廠化集中預(yù)制，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后再拼裝就位，最后澆筑中間預(yù)留現(xiàn)澆帶從而形成箱型涵洞結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)新技術(shù)、新工藝有利于提高工程質(zhì)量、降低工程造價(jià)、縮短施工工期。結(jié)合本工程施工實(shí)例介紹該新型涵洞的施工方案及工藝流程，可為類似工程的應(yīng)用及施工提供參考。

箱型涵洞 裝配式 兩構(gòu)件 預(yù)制安裝 現(xiàn)澆帶

1 概述

傳統(tǒng)高速公路箱型涵洞多采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工，由于施工工點(diǎn)分散、施工水平參差不齊等原因造成工程質(zhì)量控制難度大。此外，受天氣、材料周轉(zhuǎn)周期、混凝土齡期等影響，施工速度緩慢。為解決傳統(tǒng)施工工藝存在的弊端，使涵洞施工向工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化的方向發(fā)展，研制出了兩構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土箱型涵洞施工技術(shù)。該項(xiàng)新技術(shù)將涵洞箱身分成若干標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件集中預(yù)制生產(chǎn)，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后再拼裝就位［1］。

徐州至明光高速公路XMLJ-07合同段全長(zhǎng)10.867 km，共設(shè)兩構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土箱型涵洞8座，總長(zhǎng)238.6 m。涵洞單節(jié)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件長(zhǎng)1.50 m，翼墻寬0.32 m，頂板及底板厚0.34 m，頂板及底板均設(shè)寬0.80 m現(xiàn)澆帶。標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件及現(xiàn)澆帶均采用C40混凝土。標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件拼裝后形成的箱型涵洞凈寬4.0 m，凈高3.6 m。兩構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土箱型涵洞構(gòu)造見圖1，其效果圖見圖2。

圖1 兩構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土箱型涵洞構(gòu)造(單位:cm)

圖2 兩構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土箱型涵洞效果圖

2 施工工藝流程

兩構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土箱型涵洞的施工分標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件集中預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)拼裝兩部分。施工工藝流程見圖3。

圖3 兩構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土箱型涵洞施工工藝流程

3 施工方案

3.1 構(gòu)件預(yù)制施工

3.1.1 鋼模板設(shè)計(jì)及制作

標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件預(yù)制采用組合鋼模板，組合鋼模板由底模系統(tǒng)、外模系統(tǒng)、內(nèi)模系統(tǒng)及行走輔助系統(tǒng)四部分組成。底模系統(tǒng)由超平架、行走軌道、底板組成;外模系統(tǒng)由平模、堵頭、三角架及軌道輪組成;內(nèi)模系統(tǒng)由平模、角模、三角架及軌道輪組成;行走輔助系統(tǒng)由固定板、襯托板、螺母、絲桿、圓錐滾子軸承、軸承盒、軸承蓋、定位套、擋板、旋轉(zhuǎn)盤組成。模板設(shè)計(jì)須保證足夠的剛度、強(qiáng)度及精度，設(shè)計(jì)時(shí)以方便拼裝及脫模為原則。模板在使用前要仔細(xì)清除其上的水泥漿及灰塵等雜物，涂刷脫模劑，拼縫處粘貼雙面膠帶，預(yù)埋件空洞處采用泡沫膠封堵。預(yù)制構(gòu)件鋼模板構(gòu)造見圖4。

圖4 預(yù)制構(gòu)件鋼模板構(gòu)造(單位:cm)

3.1.2 鋼筋制作及安裝

為方便鋼筋制作及安裝，構(gòu)件的主要鋼筋骨架制作在胎架上進(jìn)行。胎架采用型鋼及鋼板制作而成，結(jié)構(gòu)尺寸與構(gòu)件預(yù)制模板相同。鋼筋制作時(shí)，根據(jù)鋼筋設(shè)計(jì)數(shù)量和間距在胎架上焊接縱橫向定位筋，鋼筋安裝依靠定位筋完成就位，構(gòu)件骨架的縱橫向鋼筋、箍筋及架立筋采用焊接連接。鋼筋加工在加工場(chǎng)實(shí)行流水作業(yè)。各種鋼筋按照設(shè)計(jì)尺寸下料后組裝成鋼筋骨架，吊運(yùn)至預(yù)制區(qū)整體入模安裝［2］。

3.1.3 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

預(yù)制構(gòu)件采用C40混凝土，混凝土采用龍門吊吊裝吊斗的方法依次分層澆筑，每層厚度控制為30 cm?；炷琳駬v時(shí)，要注意保持與模板及預(yù)埋件的間距，防止損傷模板。混凝土澆筑完后，對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行養(yǎng)生。夏季混凝土采用噴淋養(yǎng)生，每批構(gòu)件至少保證7 d的養(yǎng)生時(shí)間;冬季混凝土采用蒸汽養(yǎng)生，由鍋爐房產(chǎn)生蒸汽通過管道輸送至預(yù)制區(qū)。

3.2 構(gòu)件拼裝施工

3.2.1 基坑開挖及墊層施工

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，涵洞基礎(chǔ)墊層采用40 cm厚砂礫+10 cm厚C20混凝土。施工前根據(jù)基礎(chǔ)的幾何尺寸放樣出涵洞的中線及邊線并作好標(biāo)記?；娱_挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高并人工找平，經(jīng)檢測(cè)地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求后，回填砂礫墊層。墊層寬度比基礎(chǔ)尺寸每邊寬50 cm，砂礫墊層需整平且碾壓夯實(shí)［3］?；炷翝仓靶鑿?fù)核基礎(chǔ)的幾何尺寸及標(biāo)高，由于裝配式涵洞構(gòu)件拼裝對(duì)基礎(chǔ)的平整度要求很高，因此澆筑混凝土?xí)r在基礎(chǔ)墊層上兩側(cè)每隔3 m設(shè)置標(biāo)高控制點(diǎn)?；炷翝仓旰笠皶r(shí)養(yǎng)生并做好成品保護(hù)。

3.2.2 構(gòu)件拼裝前準(zhǔn)備工作

1)構(gòu)件拼裝前，合理布置預(yù)制構(gòu)件的存放點(diǎn)和吊車的作業(yè)空間，做好作業(yè)區(qū)的整平碾壓工作。

2)在墊層上用全站儀恢復(fù)涵洞的軸線及邊線，根據(jù)預(yù)制構(gòu)件尺寸在軸線兩側(cè)彈出每塊預(yù)制構(gòu)件的內(nèi)外側(cè)邊線以方便構(gòu)件拼裝。

3)墊層的平整度是影響構(gòu)件拼裝質(zhì)量的關(guān)鍵因素，因此拼裝前需檢查墊層的平整度。若平整度不滿足要求，需采用磨光機(jī)進(jìn)行打磨，確保平整度滿足規(guī)范要求。

3.2.3 構(gòu)件運(yùn)輸

預(yù)制構(gòu)件混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%時(shí)方可運(yùn)輸。構(gòu)件采用大型平板車，在預(yù)制場(chǎng)內(nèi)采用龍門吊裝車。運(yùn)輸時(shí)要有捆綁及隔離緩沖措施，防止構(gòu)件在運(yùn)輸過程中損傷。

3.2.4 構(gòu)件拼裝

1)根據(jù)預(yù)制構(gòu)件的重量及施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，構(gòu)件拼裝配置1臺(tái)50 t履帶式吊車及相關(guān)配套工具，同時(shí)配置4名工人、1名安全員及1名技術(shù)人員，以滿足現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件拼裝的施工需要。

2)構(gòu)件拼裝時(shí)，從涵洞基礎(chǔ)一側(cè)向另一側(cè)依次進(jìn)行，左右兩塊預(yù)制構(gòu)件對(duì)稱拼裝。

3)構(gòu)件吊運(yùn)時(shí)應(yīng)避免因變形而引起破損，拼裝時(shí)避免磕碰。拼裝時(shí)用鐵撬引導(dǎo)向縱橫向控制線靠近，對(duì)準(zhǔn)控制線后緩慢下落就位。

4)構(gòu)件拼裝時(shí)若墊層基礎(chǔ)或預(yù)制構(gòu)件底板不平整，則采用高強(qiáng)度等級(jí)水泥砂漿調(diào)平，確保涵洞拼裝線形滿足設(shè)計(jì)要求。

5)構(gòu)件拼裝完后需對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行檢查，若出現(xiàn)脫空、錯(cuò)臺(tái)等現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整。預(yù)制構(gòu)件拼裝現(xiàn)場(chǎng)見圖5。

圖5 預(yù)制構(gòu)件拼裝現(xiàn)場(chǎng)

3.2.5 現(xiàn)澆帶施工

預(yù)制構(gòu)件拼裝完并驗(yàn)收合格后即可進(jìn)行頂板及底板中間現(xiàn)澆帶的施工，中間現(xiàn)澆帶采用C40混凝土。首先根據(jù)圖紙要求，先用鋼筋將左右對(duì)稱兩塊預(yù)制構(gòu)件預(yù)留鋼筋進(jìn)行焊接連接，焊縫長(zhǎng)度需滿足規(guī)范要求。頂板中間現(xiàn)澆帶采用吊模法施工，混凝土澆筑前需對(duì)頂板及底板結(jié)合面拉毛處理，澆筑時(shí)由低處向高處進(jìn)行，澆筑完后及時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)生。

3.2.6 構(gòu)件節(jié)段接縫施工

構(gòu)件節(jié)段拼縫分填塞接縫、內(nèi)側(cè)接縫及外側(cè)接縫三部分組成。各部分節(jié)段接縫施工工藝如下:

1)填塞接縫。用瀝青麻絮填塞接縫，要求填塞密實(shí)、飽滿。

2)內(nèi)側(cè)接縫。填塞縫后先用鋼絲刷、抹布將縫內(nèi)、縫邊清除干凈，拉毛處理，灑水濕潤接縫，待晾干后再填塞M10水泥砂漿。填塞后約30 min，用泡沫板將接縫處砂漿搓刮凹陷10 mm左右，并進(jìn)行修平處理。填塞后約2.5 h，再用泡沫板將接縫處砂漿進(jìn)行搓刮。最后用鐵抹子收凈光，用鋁合金尺檢查平整度，用噴霧器灑水養(yǎng)生。

3)外側(cè)接縫。施工前用鋼絲刷、抹布將縫內(nèi)、縫邊清除干凈，拉毛處理。用M10水泥砂漿將接縫填滿抹平，待砂漿具有一定強(qiáng)度時(shí)灑水養(yǎng)生。砂漿養(yǎng)生7 d后，沿接縫先涂一層25 cm寬911聚氨酯防水涂料，再粘貼20 cm寬的SBS改性瀝青防水卷材止水帶。

3.2.7 臺(tái)背回填

1)涵洞屬于地下結(jié)構(gòu)物，土對(duì)其既有支撐作用，也起著外荷載的作用。臺(tái)背回填土及涵頂覆土直接影響涵洞的受力、線形變化及穩(wěn)定性，因此，做好涵洞臺(tái)背回填尤為重要［4］。

2)當(dāng)頂板及底板現(xiàn)澆帶混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%時(shí)，方可進(jìn)行臺(tái)背回填。回填采用5%石灰改善土分層填筑，壓實(shí)度達(dá)到96%以上。施工前，在涵洞翼墻上用油漆標(biāo)出回填層次，每層松鋪厚度≤15 cm。涵洞兩側(cè)填土需對(duì)稱填筑，分層碾壓夯實(shí)，兩側(cè)3 m范圍內(nèi)填土采用壓路機(jī)碾壓。

3)涵洞頂面填土高度≤50 cm時(shí)，嚴(yán)禁重型設(shè)備通過涵洞頂部且嚴(yán)禁堆放重物。

4 預(yù)制構(gòu)件施工質(zhì)量檢驗(yàn)

1)結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件必須經(jīng)過質(zhì)量檢驗(yàn)，合格后方可進(jìn)入拼裝現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)需對(duì)預(yù)制構(gòu)件型號(hào)、質(zhì)量及數(shù)量等進(jìn)行確認(rèn)、驗(yàn)收。

2)在結(jié)構(gòu)拼裝后、臺(tái)背回填過程中及施工完畢后，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)位置、截面形狀等進(jìn)行檢驗(yàn)。應(yīng)檢驗(yàn)三個(gè)以上不同位置［5］。

3)構(gòu)件預(yù)制、拼裝允許偏差見表1。檢驗(yàn)結(jié)果超出表中標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)查明原因并采取應(yīng)對(duì)措施。

表1 構(gòu)件預(yù)制、拼裝允許偏差

5 構(gòu)件拼裝安全控制措施

1)構(gòu)件拼裝前應(yīng)修整運(yùn)輸便道，消除坑洞及高坡，防止車輛行駛時(shí)產(chǎn)生較大晃動(dòng)。對(duì)道路轉(zhuǎn)彎半徑較小處增加便道寬度，以滿足車輛運(yùn)輸要求。

2)構(gòu)件運(yùn)輸前全面檢查運(yùn)輸車輛、吊車、吊繩及吊具，確保設(shè)備、器具的完好。吊裝作業(yè)由專人指揮，經(jīng)常檢查、維護(hù)門吊的限位、限載裝置及配電系統(tǒng)，確保設(shè)備的完好性。

3)保證拼裝現(xiàn)場(chǎng)車輛停放及吊車就位處的地面密實(shí)、平坦，地面需采用18～21 t壓路機(jī)碾壓，壓實(shí)度不小于90%。構(gòu)件吊裝時(shí)，吊車作業(yè)半徑內(nèi)不得有作業(yè)人員。

4)吊車安裝駕駛員必須持證上崗，且需選擇駕齡較長(zhǎng)、操作水平較高的操作人員。遇6級(jí)以上大風(fēng)或雨雪天氣，須停止構(gòu)件拼裝作業(yè)。

6 結(jié)語

目前徐明高速公路XMLJ-07合同段全線8座兩構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土箱型涵洞已全部施工完成。實(shí)踐證明，兩構(gòu)件裝配式鋼筋混凝土箱型涵洞施工速度快，工程質(zhì)量容易控制，節(jié)約施工周轉(zhuǎn)材料及工程造價(jià)，能克服傳統(tǒng)現(xiàn)澆涵洞的一些弊端。這種涵洞形式通過在徐明高速公路中的應(yīng)用，技術(shù)日臻成熟，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益明顯。兩構(gòu)件裝配或鋼筋混凝土箱型涵洞在該工程中的成功應(yīng)用為其在更大范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用起到良好的樣板作用。

［1］吳先鋒.大跨徑裝配式拱形混凝土涵洞施工技術(shù)應(yīng)用［J］.市政技術(shù)，2012(1):43-46.

［2］鄒正明.新型預(yù)制裝配式涵洞施工標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究［J］.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2013(13):12-15.

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［4］陳發(fā)根，崔林釗，姚春江.裝配式鋼筋混凝土管型通道關(guān)鍵施工技術(shù)研究［J］.交通企業(yè)管理，2011(12):55-57.

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(責(zé)任審編李付軍)

U449.82

B

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.02.10

1003-1995(2015)02-0036-04

2014-05-12;

2014-07-15

周偉明(1985—)，男，湖南衡南人，工程師。