裝配式箱涵立式預(yù)制施工技術(shù)與應(yīng)用

王威

（中交路橋華北工程有限公司，北京 101100）

1 引言

隨著高速公路行業(yè)的快速發(fā)展，節(jié)能、降耗、環(huán)保、生態(tài)保護(hù)等要求越來越高，集約化經(jīng)營和裝配式施工也越來越受高速公路行業(yè)的認(rèn)可，預(yù)制混凝土箱涵成為預(yù)制裝配式施工產(chǎn)業(yè)發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級的希望所在。建立標(biāo)準(zhǔn)化施工長效機(jī)制，鼓勵(lì)工程構(gòu)件工廠化生產(chǎn)與現(xiàn)場裝配化施工，提高機(jī)械化施工、工廠化施工、裝配化施工的比重在現(xiàn)代高速公路行業(yè)得到廣泛認(rèn)可[1]。

2 工程概況

焦作至平頂山高速公路新密至襄城段四標(biāo)總計(jì)預(yù)制箱涵49 道，共計(jì)556 節(jié)段，預(yù)制長度共計(jì)949.5 m，單節(jié)質(zhì)量均在25 t 以上，屬大件運(yùn)輸范疇，運(yùn)輸過程中的安全和成品保護(hù)尤為重要，預(yù)制箱涵具體參數(shù)如表1 所示。

表1 預(yù)制箱涵參數(shù)一覽表

3 工程特點(diǎn)

3.1 工廠化生產(chǎn)，流水線施工

采用立式底模與臺座一體化技術(shù)，使得底模與預(yù)制臺座固結(jié)一個(gè)整體，僅安裝側(cè)模，實(shí)現(xiàn)預(yù)制箱涵模板的快速安拆和一次性澆筑成型，設(shè)計(jì)立式預(yù)制專用預(yù)制箱涵鋼筋綁扎胎架，采用鋼筋骨架整體吊裝工藝，合理規(guī)劃鋼筋加工區(qū)、預(yù)制區(qū)及存放區(qū)，形成流水線施工，極大提高了施工工效，實(shí)現(xiàn)模塊化批量生產(chǎn)，縮短預(yù)制工程施工周期[2]。

3.2 制作垂直成型模具，提高安全系數(shù)

1-4×3 m 預(yù)制箱涵節(jié)段長度2 m、1-6×4 m 預(yù)制箱涵節(jié)段長度1.5 m，采用立式箱涵預(yù)制施工工藝，四周安裝可拆卸式作業(yè)平臺，圍欄高度1.2 m，最大施工高度2 m，極大降低了高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；立式預(yù)制施工技術(shù)改變了模板受力體系，實(shí)現(xiàn)僅底模垂直受力，外模和內(nèi)模在混凝土預(yù)制構(gòu)件成型后基本不受力，提高側(cè)模安拆施工安全系數(shù)；立式預(yù)制節(jié)段存放區(qū)存放時(shí)，1-4×3 m 預(yù)制箱涵按2 層存放，高度4 m，1-6×4 m 預(yù)制箱涵按2 層存放，高度3 m，相同存放面積條件下，在提高存放率的同時(shí)，更能確保預(yù)制箱涵節(jié)段存放更平穩(wěn)、更安全。

4 施工工藝流程及關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備（底模安裝及固定等）→內(nèi)模安裝→鋼筋加工及安裝→外模安裝→混凝土澆筑→拆模及養(yǎng)護(hù)→移存。

4.1.1 底模安裝及固定

箱涵預(yù)制臺座采用下沉式設(shè)計(jì)，根據(jù)預(yù)制箱涵壁厚及底模寬度，合理規(guī)劃預(yù)制臺座寬度及澆筑厚度，臺座澆筑前預(yù)埋地錨鋼筋與臺座鋼筋骨架連接，箱涵底模通過與地錨鋼筋焊接進(jìn)行固定。

4.1.2 內(nèi)模安裝

預(yù)制箱涵內(nèi)模由4 塊模板拼裝而成，面板厚度為6 mm，模板安裝前，首先進(jìn)行試拼，確保表面平整，無錯(cuò)臺，對于錯(cuò)臺＞1 mm 位置進(jìn)行修整。試拼合格后，對模板進(jìn)行整體打磨，并用水泥漿進(jìn)行氧化處理，清除鋼板深層銹跡。模板處理完成均勻涂刷脫模劑，干燥后方可進(jìn)行模板安裝。

內(nèi)模安裝由龍門吊配合人工，將4 塊內(nèi)模組拼，每塊模板之間采用高強(qiáng)螺栓連接并粘貼雙面膠防止混凝土澆筑時(shí)漏漿，通過調(diào)整絲杠進(jìn)行模板拼縫平整度控制，拼裝完成后檢查垂直度及模板拼縫平整度，檢查合格后吊裝至底座上，對準(zhǔn)底座每個(gè)螺栓孔并上滿螺栓，安裝完成后檢查底部平整無縫隙。

4.1.3 鋼筋加工及安裝

1）鋼筋加工：箱涵鋼筋加工在鋼筋加工場內(nèi)集中進(jìn)行，制作特殊尺寸鋼筋半成品大樣圖，過程中加強(qiáng)質(zhì)量控制，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行加工預(yù)制箱涵鋼筋骨架半成品，確保鋼筋尺寸。

2）鋼筋胎架法綁扎：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙鋼筋構(gòu)造，制作立式預(yù)制箱涵鋼筋綁扎胎架，鋼筋骨架在鋼筋加工場內(nèi)采用胎架法綁扎，頂部設(shè)吊裝環(huán)，采用專用吊具進(jìn)行鋼筋骨架整體吊裝，確保鋼筋骨架整體穩(wěn)固，防止吊裝過程發(fā)生變形。

3）鋼筋骨架整體吊裝：鋼筋骨架采用專用吊具進(jìn)行整體吊裝，安裝前檢查內(nèi)模安裝情況，確保內(nèi)模固定牢固，脫模劑涂裝到位，模板表面無污染。箱涵鋼筋骨架整體吊裝就位后檢查鋼筋骨架有無變形，墊塊支墊牢固。如有松動立即安排人員進(jìn)行調(diào)整，防止鋼筋骨架偏移。

4.1.4 外模安裝

外模模板采用預(yù)制位置現(xiàn)場拼裝方式，待鋼筋安裝牢固后，采用龍門吊配合人工進(jìn)行安裝就位，上部采用φ20 mm精軋螺紋鋼在模板頂部進(jìn)行內(nèi)模、 外模對拉，80～100 cm 設(shè)置1 道拉桿，安裝時(shí)注意外模與內(nèi)模上部對拉位置保持一致，模板拼縫采用高強(qiáng)螺栓連接，內(nèi)部粘貼止?jié){條，下部采用鋼筋地錨固定，防止偏位。

4.1.5 混凝土澆筑

1）預(yù)制箱涵混凝土為C45 普通混凝土，由混凝土拌和站集中拌和生產(chǎn)，采用水泥罐車運(yùn)輸至箱涵預(yù)制區(qū)?；炷涟韬蠂?yán)格按照批復(fù)后的配合比進(jìn)行拌制，保證混凝土的強(qiáng)度和坍落度符合施工要求，澆筑前現(xiàn)場檢查坍落度，確?；炷梁鸵仔浴?/p>

2）箱涵混凝土采用龍門吊配合小漏斗澆筑，分層進(jìn)行，每層澆筑厚度不超過300 mm，附著振搗器+ 振搗棒進(jìn)行混凝土振搗作業(yè)，振搗棒插入下層混凝土的深度宜為50～100 mm。

3）為便于箱涵混凝土澆筑，在箱涵模板外側(cè)設(shè)置安全平臺，安全平臺采用角鐵焊接成型，平臺高度1.5 m，外側(cè)設(shè)防護(hù)欄桿。

4）澆筑混凝土?xí)r，現(xiàn)場留置試塊，并于箱涵同等條件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

4.1.6 拆模及養(yǎng)護(hù)

混凝土終凝后開始在灑水養(yǎng)護(hù)，待其強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa以上后才可拆除模板（一般為24 h），模板的拆除順序?yàn)橄炔饍?nèi)模再進(jìn)行外模拆除。脫模后塊件側(cè)模用土工布或塑料薄膜整體包裹保水，在節(jié)段頂面覆蓋土工布，安排專人定時(shí)進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。

4.1.7 移存

（1）根據(jù)立式預(yù)制施工工藝、吊點(diǎn)位置、吊裝方式，制作專用節(jié)段吊裝及翻轉(zhuǎn)吊架。（2）吊具主梁采用25#工字鋼制作，長度8 m，兩端各設(shè)置1 對可旋轉(zhuǎn)吊架，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)4 點(diǎn)平吊和2 點(diǎn)翻轉(zhuǎn)，吊裝銷棒采用φ75 mm 的P20 材質(zhì)實(shí)心圓鋼制作，內(nèi)側(cè)設(shè)置絲扣防脫裝置。（3）箱涵節(jié)段移存前，在涵節(jié)上標(biāo)出預(yù)制單位、尺寸、規(guī)格、澆筑日期、應(yīng)用涵洞里程及安裝編號。（4）涵節(jié)移出堆放采用龍門吊，將卡扣連接鋼絲繩和吊環(huán)，按照吊裝順序先后堆放在存放區(qū)。（5）預(yù)制箱涵在存放時(shí)，不得超過2 層。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

（1）根據(jù)施工工期和節(jié)段數(shù)量合理規(guī)劃鋼筋綁扎胎架和預(yù)制臺座數(shù)量，預(yù)制區(qū)、存放區(qū)設(shè)置養(yǎng)生設(shè)施，滿足現(xiàn)場預(yù)制箱涵節(jié)段養(yǎng)生需求。（2）施工前配置滿足現(xiàn)場施工需求的龍門吊、鋼筋加工設(shè)備、混凝土振搗設(shè)備等。（3）安全警示標(biāo)識標(biāo)牌、夜間照明系統(tǒng)、臨時(shí)排水系統(tǒng)滿足現(xiàn)場施工需求。（4）根據(jù)預(yù)制箱涵結(jié)構(gòu)形式，制作定制鋼模板，并制作立式箱涵鋼筋綁扎胎架，便于鋼筋綁扎及鋼筋質(zhì)量控制； 采用鋼筋骨架整體吊裝方法，制作專用鋼筋骨架吊裝吊具，安全性能滿足現(xiàn)場施工需求[3]。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

預(yù)制箱涵采用立式預(yù)制臺座+ 模板一體化施工技術(shù)，能夠在保證安全質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)預(yù)制箱涵模板快速安拆、節(jié)段混凝土一次澆筑成型，加快施工進(jìn)度，縮短工期，節(jié)約工程成本，依托焦平高速新襄段四標(biāo)箱涵預(yù)制為例，總計(jì)556 節(jié)箱涵預(yù)制節(jié)段，其中1-4×3 m 預(yù)制箱涵231 節(jié)、1-6×4 m 預(yù)制箱涵325 節(jié)，配置1-4×3 m 預(yù)制箱涵底模8 套、側(cè)模2 套，1-6×4 m 預(yù)制箱涵底模12 套、側(cè)模3 套，相較臥式預(yù)制施工節(jié)約成本近200 萬元； 并在一定程度上提升了預(yù)制箱涵施工技術(shù)水平，為國內(nèi)其他工程提供經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造良好的社會效益，項(xiàng)目成果的推廣應(yīng)用前景廣闊。

6 安全保證措施

1）專職安全員每日執(zhí)行安全巡查，并要求帶班人員及項(xiàng)目部現(xiàn)場管理人員嚴(yán)格落實(shí)班前十分鐘安全教育活動，要求作業(yè)人員正確使用防護(hù)勞保用品和執(zhí)行安全防護(hù)措施，進(jìn)入施工現(xiàn)場后，嚴(yán)禁穿拖鞋、高跟鞋、赤腳工作，且在沒有防護(hù)設(shè)施的高處作業(yè)，必須系安全帶，不準(zhǔn)穿硬底皮鞋、帶釘鞋和易滑鞋。

2）安全防護(hù)設(shè)施、警示標(biāo)志標(biāo)牌未經(jīng)允許不得擅自拆除，需要拆除的位置要經(jīng)過安保部負(fù)責(zé)人檢查、同意后方可進(jìn)行。

3）施工作業(yè)區(qū)域設(shè)置安全通道及警示標(biāo)牌，并配置一定數(shù)量的消防器材，建立健全安全消防應(yīng)急機(jī)制，組織應(yīng)急演練，確保工地施工消防安全。

4）現(xiàn)場施工臨時(shí)用電按規(guī)范要求設(shè)置“三級配電、兩級保護(hù)”機(jī)制，設(shè)置專職電工每日對配電箱安全用電進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，并真實(shí)、有效填寫臨時(shí)用電安全檢查記錄；臨時(shí)用電接駁等必須有專職電工進(jìn)行操作，嚴(yán)禁非電工人員擅自接線、改線。

5）根據(jù)場站內(nèi)電氣設(shè)備使用情況，配置滿足現(xiàn)場施工需求的變壓器，現(xiàn)場施工作業(yè)需使用銅芯線，其截面積滿足施工用電要求。

6）安排專人對起吊設(shè)備經(jīng)常進(jìn)行檢查，并對破損的部件及時(shí)進(jìn)行更換，確保施工安全。

7）參加施工的作業(yè)人員必須熟知安全技術(shù)操作規(guī)程，在操作中堅(jiān)守崗位，嚴(yán)禁帶病或酒后工作。

8）電工、焊工等特殊工種，必須經(jīng)過專門培訓(xùn)后取得國家頒發(fā)的上崗證書。

7 質(zhì)量保證措施

1）嚴(yán)格落實(shí)材料進(jìn)場檢驗(yàn)制度，要求常駐混凝土拌和站試驗(yàn)人員對每批次砂石料、 水泥、 外加劑等材料進(jìn)行進(jìn)場檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格方可使用。

2）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，編制簡單、詳細(xì)、有效的三級施工技術(shù)交底書，并根據(jù)工種落實(shí)到每一個(gè)現(xiàn)場施工作業(yè)人員。

3）質(zhì)檢人員每日對鋼筋加工質(zhì)量進(jìn)行檢查，重點(diǎn)檢查鋼筋半成品及成品尺寸、鋼筋焊接質(zhì)量、鋼筋間距等項(xiàng)目。

4）嚴(yán)格控制鋼筋保護(hù)層厚度，使用的混凝土墊塊數(shù)量和強(qiáng)度滿足要求，混凝土澆筑前檢查鋼筋保護(hù)層厚度是否滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，不滿足時(shí)通過增加墊塊數(shù)量及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

5） 每車混凝土出站前和澆筑前均需檢測混凝土坍落度，澆筑過程中保持混凝土澆筑連續(xù)性。

6）混凝土澆筑前檢查模板安裝牢固程度、模板縫隙平整度，確保混凝土外觀質(zhì)量。

7）模板安裝前檢查模板質(zhì)量，如有變形或劃傷及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。

8）設(shè)置噴淋養(yǎng)護(hù)設(shè)施及專門的養(yǎng)護(hù)人員，確保預(yù)制箱涵構(gòu)件內(nèi)側(cè)、外側(cè)均能保持濕潤狀態(tài)，達(dá)到養(yǎng)生效果。

8 結(jié)語

通過優(yōu)化預(yù)制箱涵模板形式、受力結(jié)構(gòu)、鋼筋綁扎胎架、吊點(diǎn)位置和吊裝工藝，提高箱涵模板周轉(zhuǎn)率，工藝簡單、操作方便。從鋼筋加工到箱涵節(jié)段移存整個(gè)施工過程，實(shí)現(xiàn)了箱涵預(yù)制流水化作業(yè)，極大地提高了箱涵預(yù)制施工效率、安全系數(shù)和澆筑質(zhì)量，為保證焦平高速公路施工工期及質(zhì)量控制起到了重要作用，對類似工程具有指導(dǎo)意義和推廣價(jià)值，也為后續(xù)類似箱涵預(yù)制施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。