雨水方涵豎向預制翻轉工藝施工技術

于一博 秦雯 中交一航局第三工程有限公司

1.工程概況

本分項工程為大連臨空產業園填海造地工程（三標段）雨水方涵預制安裝施工，雨水方涵分為A型、B型、C型總計140塊；A型和B型結構尺寸為長3.6m、寬3.8m、高3.8m，共133塊，單體混凝土用量19.88m3，重5 0 t，A型鋼筋用量4.2 t，B 型鋼筋用量5.5t；C型為異形，單體混凝土用量27.86m3，重70t，鋼筋用量6.8t，共計需混凝土2839.06m3，鋼筋633.5t，采用C40F300混凝土進行預制。預制完成后需先進行翻轉施工再進行安裝。

2.工藝設計

2.1 翻轉工藝比選

本工程雨水方涵預制施工設計原采用平臥預制工藝，為提高施工質量、簡化施工工序，對施工工藝進行了優化。

（1）頂口起吊、側向翻轉。設計在頂口四角預埋圓臺螺母，上端連接吊環，翻轉施工采用兩臺起重機同時作業。

（2）頂口吊裝、傾覆翻轉。方案2設計預埋方式與方案1相同，起吊時先使用起重機通過頂口預埋吊環將雨水方涵吊起，放置在制作好的楔形墊塊上，使雨水方涵著地時仍為傾斜狀態，再使用起重機通過側墻吊環進行起吊，此時雨水方涵因重心偏移，向傾斜方向翻轉90°，最終完成翻轉吊裝施工。

2.2 工藝設計

2.2.1 翻轉孔設計

受沉箱吊裝預留吊孔工藝啟發，雨水方涵豎向預制后與沉箱類似，最終確定雨水方涵側墻預埋翻轉孔工藝。經過受力計算，設計在雨水方涵側墻上對應位置預埋兩個直徑21.3cm的翻轉孔，翻轉孔位于側墻中心位置，預埋鋼管，并在孔周增加受拉鋼筋。預制完成后采用起重機配合翻轉架將雨水方涵進行翻轉。

預埋翻轉孔位于側墻中心位置，預埋孔深25cm，預埋鋼管由10cm長φ245鋼管與15cmφ273鋼管焊接形成，兩段鋼管焊接完成后形成一圈卡槽，形成翻轉軌道。焊接加工時需將焊接處焊渣處理干凈，并采用角磨機打磨光滑，確保吊架插銷可在翻轉孔內順暢轉動。

預埋翻轉管件需將外片鋼筋切斷，預埋管安裝完成后再將鋼筋與預埋鋼管進行焊接，并在預埋管四周增設雙排16根2m長φ25的加強筋，根據計算，增加配筋后受力強度可滿足施工要求。

2.2.2 翻轉架設計

為實現直立預制方涵后的翻轉安裝施工，根據施工要求及雨水方涵尺寸、重量參數，設計出一套新型翻轉吊架配合雨水方涵翻轉施工。翻轉架通過起重機提升、下放連動桿，可實現吊臂自動開合，施工時在人工輔助下可將吊臂插銷準確的插入翻轉孔內。

翻轉架插銷為類似椎體的特制鋼棒，與吊臂連接部分直徑150mm，插入翻轉孔區域直徑為70mm，上端焊接40mm寬、10mm高的鎖塊，插銷插入翻轉孔后，鎖塊與預埋管件卡槽恰好銜接，可防止吊裝時雨水方涵因受力不均發生傾斜，導致吊臂脫離翻轉孔。翻轉作業時雨水方涵以翻轉架插銷為軸線，逆時針旋轉90°完成翻轉施工。

3.工藝實施

3.1 雨水方涵吊裝翻轉施工

（1）施工準備。①雨水方涵吊裝施工區域基礎為回填碎石，為保證施工安裝，施工前采用壓路機對路面進行碾壓整平，保證基礎堅實，并在上層鋪設黃土進行覆蓋。②施工前對吊索具及翻轉架的安全性能進行檢查，并對易磨損處涂油進行潤滑。③施工前對雨水方涵進行混凝土強度回彈試驗，強度達到設計強度的80%時即可進行翻轉吊裝。

（2）吊裝翻轉施工。雨水方涵翻轉施工由兩臺起重機配合翻轉架共同作業完成。①起重機于雨水方涵一側駐位，通過吊索將吊架與300噸汽車吊的吊鉤連接，同時將吊架連動桿連接在25噸起重機上，穩定后開始吊裝施工。300噸起重機緩慢將翻轉架移動至雨水方涵上方，25噸起重機緩慢提升連動桿，使吊臂緩緩打開。300噸起重機調整翻轉架高度，使吊臂插銷與與翻轉孔中心處于同一高度，緩慢下放連動桿，吊臂緩慢閉合，插銷準確插入翻轉孔內，并拆除25噸起重機與連動桿間吊索具，檢查插銷與翻轉孔緊密卡合后方可進行吊裝。②吊裝作業時，300噸起重機緩緩提升雨水方涵，距地面約10cm高度時停止，靜置20s，觀察翻轉架及吊索具及雨水方涵有無破損或裂縫，確定安全后繼續提升方涵，穩定后轉向堆放區域移動。③雨水方涵移動至堆放區域上方后，采用鋼絲繩將雨水方涵預埋吊環與25噸起重機吊鉤相連接，雨水方涵緩慢提升至距地面2m高度，25噸起重機提升方涵，使雨水方涵受力，重心發生傾移，以翻轉架插銷為軸逆時針翻轉90度，完成翻轉施工。穩定后緩慢下放雨水方涵，安放至堆放區域。④將連動桿與25噸起重機輔鉤連接，輔鉤緩慢提升，將吊臂充分打開，插銷與翻轉孔脫離后，緩慢移動吊架，繼續進行下一塊吊裝施工。

4.控制重點及措施

4.1 預埋翻轉管件

原平臥預制工藝設計預埋吊環位于雨水方涵頂墻，優化施工工藝后，采用豎向預制方式，吊環位于側墻位置，需將模板吊環位置開口。澆筑混凝土時若不進行封堵則會導致模板開口處漏漿。

模板支立完成后，使用聚丙烯泡沫板制作一套擋板，擋板上按照吊環尺寸預留圓孔，使吊環與擋板緊密貼合，并使用玻璃膠填補接口處縫隙。然后使用木楔將擋板緊密貼合在模板上。此措施可有效防止模板開口處出現漏漿現象，保證了預制施工質量。

4.2 翻轉吊裝工藝控制措施

吊裝施工需將吊架插銷插入翻轉孔內進行施工，吊架為固定尺寸，制作完成后無法進行調整，故預埋翻轉管件水平高度及中心位置必須精確，兩側翻轉孔位置若存在偏差將導致無法進行吊裝施工。

直立預制雨水方涵高度為3.6m，翻轉孔位于方涵中心處，即翻轉孔中心點標高為1.8m。先將制作完成的預埋管點焊至槽鋼上，槽鋼底端至預埋鋼管中心長度為1.8m，安裝時將槽鋼底端垂直立于底胎畫好的外片模板線上，使預埋管件與模板緊密貼合，水平位置同樣由兩側外片模板線計算確定。固定后拆除槽鋼，支立模板。

4.3 翻轉吊裝工藝控制措施

翻轉吊裝施工，首先要對設備選型進行慎重考慮，根據現場實際施工條件，考慮雨水方涵單體重量及吊裝安放距離，合理選擇起重機型號。施工過程中要確保吊架與雨水方涵翻轉孔準確對接后再起吊，翻轉過程中要確保吊臂處于閉合狀態，翻轉過程須緩慢進行，避免雨水方涵重心瞬間偏移造成危害。

4.4 成品保護措施

雨水方涵翻轉施工過程中，受風力影響吊架會有輕微晃動，導致雨水方涵頂部與吊架相互碰撞，對雨水方涵造成磕碰。故在施工前需對吊架進行處理，使用海綿塊將吊臂內側包裹，施工過程中發生碰撞時進行緩沖，使吊架不直接與方涵發生碰撞，保護成品質量。

5.工藝優化對比分析

原設計平臥式預制方式預制雨水方涵，施工時需要先對雨水方涵底墻進行預制，然后再支立側墻及頂墻模板進行預制施工，預制完成后內芯及外片模板均需逐片拆除，且內芯模板支撐工藝復雜，施工工藝繁瑣、預制施工不連續、施工工期較長，混凝土表觀質量較差。

采用豎向預制方式，可實現內芯模板整體吊裝支拆，鋼筋綁扎、混凝土澆筑施工一次完成；四面墻均為直立側墻，預制混凝土表觀質量較好；節省施工工期，提高了施工效率，減少了施工成本。并發明創新出全自動翻轉架，解決了后期翻轉吊裝施工難題。通過實際翻轉吊裝施工證明，翻轉架工藝可以實現雨水方涵翻轉施工，施工工藝操作簡單，施工效率較高，且對雨水方涵質量無影響。

6.結語

雨水方涵施工采用豎向預制工藝、自動翻轉架翻轉工藝進行施工，取得了較好的效果。既保證了施工質量及安全，簡化了施工工藝、縮短了施工工期，同時降低了施工成本，取得了較好的經濟效益。為今后進行類似工程施工提供借鑒。