雨水箱涵施工技術(shù)在市政道路工程中的運(yùn)用

張焱峰

（山西三建集團(tuán)有限公司，山西 長治 046000）

0 引言

城鎮(zhèn)化發(fā)展過程中，很多城市采用了以涵代河的方式，并逐漸從管涵結(jié)構(gòu)發(fā)展為箱涵結(jié)構(gòu)。在市政道路工程中，雨水箱涵具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、過水面積大、使用壽命長等諸多優(yōu)勢，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大范圍的推廣應(yīng)用，同時(shí)相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆箱涵，預(yù)制箱涵具有施工周期短，結(jié)構(gòu)質(zhì)量好，環(huán)保、安全、成本低等優(yōu)點(diǎn)，本文主要圍繞此施工技術(shù)展開分析。

1 雨水箱涵概述

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，市政道路工程建設(shè)數(shù)量不斷增多，為保障道路運(yùn)行安全性、延長道路使用壽命，做好道路排水工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。市政道路工程中排水系統(tǒng)是重要組成部分，其建設(shè)成效將不僅影響城市居民的生活居住體驗(yàn)，也關(guān)系到城市防洪安全[1]。從市政道路排水工程建設(shè)情況來看，早期主要采用的是管型結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)雖然具備較高的過水效率，但想要滿足城市大型排水需求需要采用極為復(fù)雜的模板結(jié)構(gòu)，因此在實(shí)際施工過程中難以控制整體施工質(zhì)量[2]。

箱型涵洞是近年來發(fā)展起來的一種城市排水結(jié)構(gòu)形式，箱型結(jié)構(gòu)能夠適用于大部分地質(zhì)條件，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性表現(xiàn)良好，對地基條件要求比較低，同時(shí)能夠預(yù)制多數(shù)跨徑，節(jié)段運(yùn)輸、施工較為便捷，可以在淺埋環(huán)境下具備良好的力學(xué)性能和應(yīng)用成效，促使其在當(dāng)今道路工程中得到廣泛應(yīng)用。本文主要圍繞雨水箱涵施工技術(shù)在市政道路工程中的運(yùn)用展開詳細(xì)分析。

2 市政道路工程中雨水箱涵施工方法

2.1 現(xiàn)澆箱涵方法

雨水箱涵是市政道路工程中極為重要的組成部分，可迅速排除道路沿線的地表水流，保證路基的穩(wěn)定與安全。在以往的施工建設(shè)過程中，多采用現(xiàn)澆箱涵的形式。經(jīng)過多年的工程實(shí)踐，現(xiàn)澆式箱涵的問題逐漸顯露出來[3]：①現(xiàn)澆箱涵現(xiàn)場管理模式粗放，建設(shè)效率低，資源利用率低，存在極大的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染；②現(xiàn)澆箱涵施工質(zhì)量得不到保證，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；③現(xiàn)澆箱涵施工周期長，人力、物力需求大。

2.2 裝配式預(yù)制箱涵方法

隨著工業(yè)化發(fā)展，針對以上問題，裝配式預(yù)制箱涵應(yīng)運(yùn)而生[4]。預(yù)制箱涵相比現(xiàn)澆箱涵有著以下優(yōu)點(diǎn)[5]：①預(yù)制箱涵構(gòu)件通過流水線方式生產(chǎn)，工業(yè)化程度高，建設(shè)效率高；②預(yù)制箱涵在工廠完成絕大部分甚至全部澆筑，減少了以往現(xiàn)澆箱涵各種施工材料的長途搬運(yùn)，減少了人力、物力的浪費(fèi)，提高了資源利用率；③預(yù)制箱涵在工廠中生產(chǎn)，整體施工質(zhì)量高，生產(chǎn)速度快，縮短了工期。由于裝配式預(yù)制箱涵存在以上優(yōu)點(diǎn)，推廣預(yù)制箱涵在市政道路工程中的使用，具有非常重要的意義。

3 實(shí)例分析雨水箱涵施工技術(shù)在市政道路工程中的運(yùn)用

3.1 工程概況

本項(xiàng)目為某市政道路工程，全長57.807km。路線共有涵洞78 道，在本項(xiàng)目合同段內(nèi)共有涵洞47 道，主要結(jié)構(gòu)形式為：裝配式預(yù)制箱涵共39 道，現(xiàn)澆混凝土箱涵5 道，蓋板涵3 道。本項(xiàng)目合同段主要采用裝配式箱涵，涵洞采用C40 混凝土HRB400 級鋼筋。裝配式涵洞包括XT2Ⅱ-2×2 型裝配式箱型涵洞29 道、XT2Ⅱ-2×1.5 型裝配式箱型涵洞1 道、XT2Ⅱ-4×3.5 型裝配式箱型涵洞8 道、XT2Ⅱ-4×3 型裝配式箱型涵洞1 道。其中2m×2m 和2m×1.5m 截面的預(yù)制箱涵采用整體預(yù)制，由于4m×3.5m 和4m×3m 預(yù)制箱涵截面較大，預(yù)制、存儲、運(yùn)輸、安裝均存在較大困難，因此采用四構(gòu)件結(jié)構(gòu)。以K202+961 處XT2Ⅱ-4×3 型預(yù)制箱涵為例，討論預(yù)制箱涵施工工藝流程和重點(diǎn)控制工序。XT2Ⅱ-4×3 型預(yù)制箱涵細(xì)部尺寸，如圖1 所示。其中Ht 為涵洞頂板至路面的高度。XT2Ⅱ-4×3 型預(yù)制箱涵分為4 個(gè)構(gòu)件，分別為頂板、2 個(gè)側(cè)墻和現(xiàn)澆底板。

圖1 XT2Ⅱ-4×3 型裝配式箱涵側(cè)面

3.2 雨水箱涵施工方案

本項(xiàng)目裝配式預(yù)制箱涵的施工階段分為3 個(gè)模塊進(jìn)行，即模塊一涵節(jié)預(yù)制、模塊二基槽準(zhǔn)備和模塊三涵節(jié)拼裝及后續(xù)處理。其中，模塊一和模塊二可同時(shí)進(jìn)行施工，大幅縮短了施工周期。模塊化的分解施工流程，也使管理更為方便、簡潔，便于施工組織。

3.3 雨水箱涵施工技術(shù)要點(diǎn)

3.3.1 涵節(jié)預(yù)制

涵節(jié)預(yù)制包括模板組裝、鋼筋骨架制作、澆筑混凝土、脫模養(yǎng)護(hù)等多個(gè)方面[6]。

（1）模板要具有足夠和持續(xù)的剛度、精度、光潔度和平順度；構(gòu)件連接件、預(yù)留孔洞位置誤差控制在0.3mm。模板使用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 模板使用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 單位：mm

（2）鋼骨架制作要點(diǎn)如下：進(jìn)場前，對鋼筋質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，保證鋼筋質(zhì)量合格。預(yù)埋吊筋的設(shè)置應(yīng)不影響模板定位和構(gòu)件澆筑質(zhì)量，采用HPB300 吊環(huán)鋼筋為熱軋光圓鋼筋，嚴(yán)禁使用冷加工鋼筋代替。涵洞主筋采用HRB400 熱軋帶肋鋼筋。鋼筋骨架須綁扎結(jié)實(shí)，搭接足夠。

（3）入模前對混凝土坍落度進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，合格后方可澆筑。本項(xiàng)目合同段預(yù)制箱涵使用附著式振搗器和插入式振搗棒，振搗棒插點(diǎn)要均勻，每次移動距離不大于40cm，振搗棒在使用過程中不允許碰撞鋼筋、預(yù)埋件。

（4）拆模過程中，嚴(yán)禁暴力拆模，拆模后將構(gòu)件吊放到存儲區(qū)。預(yù)制完成的構(gòu)件應(yīng)放置在專門存放區(qū)，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)存放。

3.3.2 基槽準(zhǔn)備控制要點(diǎn)

現(xiàn)場應(yīng)精準(zhǔn)定位放線，開挖到接近設(shè)計(jì)高度后人工清底，完成后對基槽尺寸進(jìn)行檢測。尺寸合格后檢驗(yàn)地基承載力，承載力容許值根據(jù)不同填土高度確定，且不小于表2 中的數(shù)值。對于軟弱地基、不均勻地基等，應(yīng)進(jìn)行地基處理。處理時(shí)，應(yīng)按涵洞設(shè)計(jì)地基處理厚度換填優(yōu)質(zhì)未篩分碎石或置換、夯實(shí)碎石土墊層，壓實(shí)度應(yīng)達(dá)96%以上。

表2 涵洞設(shè)計(jì)計(jì)算基底應(yīng)力 單位：kPa

地基承載力滿足要求后，鋪設(shè)1.1m 厚碎石土墊 層，墊層每邊比混凝土基礎(chǔ)寬出0.8m，墊層應(yīng)分層鋪設(shè)并壓實(shí)。墊層鋪設(shè)完成后，豎立模板，澆筑C30 混凝土基礎(chǔ)20cm，應(yīng)振搗密實(shí)基礎(chǔ)混凝土，且平整基礎(chǔ)頂面，保證涵洞和基礎(chǔ)的接觸良好。

3.3.3 構(gòu)件運(yùn)輸與組裝

預(yù)制構(gòu)件混凝土強(qiáng)度達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的90%后方可運(yùn)輸，根據(jù)不同構(gòu)件的吊環(huán)位置選擇合適的運(yùn)輸方式。構(gòu)件到場后，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后進(jìn)行下一步工序[7]。

涵節(jié)組裝前，確定起重機(jī)等設(shè)備作業(yè)位置、材料及設(shè)備進(jìn)出路線；涵節(jié)組裝前進(jìn)行試裝，并制訂構(gòu)件穩(wěn)定措施，可利用支撐桿及鋼絲繩輔助穩(wěn)定；組裝時(shí)，按同一種構(gòu)件從高處一端向低處一端依次進(jìn)行；施工時(shí)，須確保構(gòu)件精準(zhǔn)定位，涵洞節(jié)段縱向拼接應(yīng)平順，橫向位置和相對距離應(yīng)檢查調(diào)整；頂板吊裝就位前復(fù)核兩側(cè)墻位置、相對距離，檢驗(yàn)合格后在側(cè)墻凹槽內(nèi)涂抹1 層粘稠的M15 水泥砂漿，頂板安裝后實(shí)現(xiàn)鉸縫自行填塞。鉸縫外側(cè)用專業(yè)膠水粘貼25cm 橡膠止水帶。對于XT2Ⅱ-4×3 上部頂板與2 個(gè)側(cè)墻的接頭為肘形自由鉸接，做法如圖2 所示。

圖2 XTⅡ-4×3 型裝配式箱涵鉸縫連接方式

3.3.4 后續(xù)處理作業(yè)

四構(gòu)件組合結(jié)構(gòu)的側(cè)墻和現(xiàn)澆底板接合處二次澆灌混凝土?xí)r，應(yīng)提前將板側(cè)壁部分表面的浮漿清除掉并進(jìn)行鑿毛，以便實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)澆混凝土的良好結(jié)合。綁扎完底板和一字墻鋼筋后，澆筑混凝土。由于在本道涵洞存在階梯形構(gòu)造，因此需要在管節(jié)間錯(cuò)口部分現(xiàn)澆擋塊。在安裝節(jié)段前進(jìn)行防水處理，密貼瀝青麻絮，貼縫后用鋼絲刷、抹布將縫內(nèi)、縫邊清除干凈，拉毛處理；內(nèi)外側(cè)鉸縫、連接縫、沉降縫灑水濕潤接縫，抹填M15 水泥砂漿；抹填后，將接縫處搓刮，并進(jìn)行修平處理，用鐵抹子進(jìn)行收光。沿連接縫、沉降縫涂抹1 層25cm 寬的防水涂料，再用專用膠水粘貼25cm 寬的背貼式橡膠止水帶，背貼式橡膠止水帶每隔1m 用高強(qiáng)鋼釘固定。

箱涵兩側(cè)和頂部的填土應(yīng)嚴(yán)格保證質(zhì)量，包括土層材料質(zhì)量和壓實(shí)質(zhì)量等[8]?；靥羁刂埔c(diǎn)如下：①回填涵背應(yīng)在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的90%后進(jìn)行，填土應(yīng)對稱分層壓實(shí)，且分層厚度不應(yīng)小于20cm，壓實(shí)度不應(yīng)小于96%。②在涵洞結(jié)構(gòu)兩側(cè)側(cè)墻回填時(shí)，側(cè)面1m 范圍內(nèi)應(yīng)同時(shí)對稱、均衡地水平分層碾壓施工。同時(shí)，應(yīng)保證達(dá)到設(shè)計(jì)的壓實(shí)度。③箱涵頂部1m 范圍內(nèi)，應(yīng)選用靜載壓實(shí)施工方法，避免動載壓實(shí)產(chǎn)生對結(jié)構(gòu)的損傷或破壞。箱涵頂部1m 厚度以外可嘗試采用振動壓實(shí)，保證壓實(shí)度。④涵洞一字墻安裝完畢后，回填材料應(yīng)在一字墻前、后同時(shí)對稱填筑并達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度。

4 結(jié)語

綜上所述，與傳統(tǒng)現(xiàn)澆箱涵施工相比，裝配式箱涵施工規(guī)范、精細(xì)，施工工時(shí)較短且可較好控制施工成本，目前市政道路工程中的運(yùn)用日益廣泛。市政道路裝配式預(yù)制雨水箱涵施工過程中，應(yīng)規(guī)范落實(shí)工廠預(yù)制、構(gòu)件運(yùn)輸及拼裝、后續(xù)回填等作業(yè)，切實(shí)保證預(yù)制構(gòu)件安裝精確、質(zhì)量可靠，后續(xù)使用無質(zhì)量安全隱患。