公鐵合建大斷面盾構隧道內預制箱涵施工技術研究

余威

中鐵第四勘察設計院集團有限公司 湖北 武漢 430063

1 引言

隨著公路橋梁建設的日益發展，箱涵的應用也逐漸增多，然而現澆箱涵[1-3]有著施工周期較長、箱涵結構質量無法保證、受環境影響比較大等缺點，對項目建設工期影響較大。預制箱涵[4-7]作為一種新的結構由此誕生，此結構可有效保證施工質量，節約材料，節省工期，較強的抗沉降能力，應用前景廣闊，值得我們大規模的推廣。

在前人對預制箱涵施工技術研究基礎上，付凱敏等[8]分析了江西省某高速公路工程中預制裝配式箱涵的應用狀況，在總結施工方法的基礎上驗證了該技術在實現標準化和機械化施工的同時提高了施工效率和質量，降低工程成本；曾嘉文等[9]通過分析公路預制裝配式混凝土箱涵不同施工階段的施工重難點問題，為現場施工人員實際操作提供參考，保障箱涵施工質量；邵成龍等[10]研究了裝配式箱涵施工技術，總結了相關施工經驗，解決了施工重難點問題，可為本公司及同行在施工中遇到類似。

本論文結合杭州市富陽區秦望通道工程，闡述了公鐵合建大斷面盾構隧道內預制箱涵施工技術施工的全過程，通過本技術的創新以及整個流程的具體施工，形成了具有施工效率高、操作簡單、節約人力的施工技術，具有很好的經濟和社會效益。

2 工程概況

杭州市富陽區秦望通道工程北起秦望路～金橋南路交叉口，南至秦望南路，實施工程全長3066m，隧道全長2814m，盾構段長1258m，公軌合建盾構，盾構管片外徑15.2m，兩岸采用明挖法施工，按雙向六車道城市主干道標準建設，工程造價為58.2億元。同步實施秦望廣場地下空間綜合體開發工程（含秦望廣場站，建筑面積約21.93萬m2）、中沙島深層地下空間利用土建預留工程（含中沙站，建筑面積約3.79萬m2）以及相關的附屬配套工程。本工程結構形式為地下框架結構+圓形盾構管片結構。

3 工藝流程及操作要點

3.1 工藝流程

施工工藝流程如下圖1所示。

圖1 施工工藝流程圖

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

根據工藝要求，對箱涵生產車間進行合理布置，并根據產能需求配置生產所需設備，將模具吊放安裝到已經生產好的臺座后，進行質量檢查驗收，尤其是精度、強度等指標必須滿足生產要求，同時安裝并調試混凝土攪拌和運輸設備，檢查確定好各種計量器具和設備。

圖2 鋼模檢查

3.2.2 鋼筋綁扎

箱涵鋼筋籠為方形框架結構，主要包括頂板、兩側墻、及牛腿鋼筋組成，提前制作并組裝鋼筋骨架定型化胎架，準備綁扎所需鋼筋，在胎架上進行鋼筋彎曲、調直機焊接等施工工藝，箱涵鋼筋籠一次焊接成型，等安裝完內模后再吊入成型的鋼筋籠。鋼筋籠吊入時要有鋼筋焊接人員對鋼筋進行調整，以保證鋼筋不偏離設計位置。

圖3 鋼筋骨架定型化胎架結構示意圖

3.2.3 模具組裝

1、模具檢查

預制箱涵施工模板主要有底模、內模、外模以及各種連接件、緊固件等。模板按要求應具有足夠的強度、剛度和穩定性，同時需保證預制箱涵各部分形狀、尺寸及預埋件的準確位置。模型運輸到場后應對模型進行細致全方位的檢查，并對模型進行試拼裝，模型拼裝順序按照先拼裝底模，其次再是拼裝內模和側模。

2、模具清理

組模前需清理掉模具內外的混凝土等殘積物，確保內外表面干凈整潔。所有模型配件在使用完成后必須清理干凈，并刷油擺放到指定位置。

3、噴涂脫模劑

噴涂脫模劑由專人負責，噴涂脫模劑前需首先檢查模具內外表面是否殘留有混凝土殘積物，如有應找相關人員返工清潔，模具內表面全部均布薄層脫模劑，如部分區域有流動的脫模劑積聚，需要用海綿清理干凈。

4、預埋滑槽安裝

模型上留出固定預埋槽道的孔位，在預埋槽道上留出相應的孔位，將T型螺栓放入預埋槽道里，并卡住，用膠帶將孔位密封，在模型外側轉動螺母，固定預埋槽道，保證在灌注振搗過程中不脫落。我單位進行了鋼筋與滑槽位置BIM論證，預埋槽道主體不會與鋼筋接觸，為保證預埋槽道上的錨桿不與鋼筋接觸使用絕緣塑料膠套套在錨桿上，滑槽預埋安裝時應清理灰塵及雜物，保證滑槽與混凝土之間可靠連接。滑槽與錨桿嚴禁與脫模劑接觸。

5、組模

電腦控制通過液壓系統先合內模，力矩達到操作要求再合上外側側模，擰緊對拉螺絲及外模板之間的螺絲，使之與底模垂直，在將內模與外模用對拉螺桿連接好，保證構件厚度。通過檢查側模邊角上的標志，來驗證模板閉合性，每天澆筑混凝土前，對模板進行寬度檢驗。

圖4 組模施工圖

3.2.4 鋼筋籠入模

采用吊機配合吊具對裝上保護卡塊后的鋼筋籠進行吊放，通過司機和施工人員的配合，安全快速的放入鋼筋籠，操作時橋吊司機與地面指揮操作人員需密切配合，兩端通過操作人員扶牢，通過手勢指揮配合，對準位置輕吊、輕放，以免鋼筋籠與模具發生碰撞，鋼筋籠吊放到模具后要檢查模側，底部保護層是否勻稱，不允許任何一側保護層厚度大于規定公差，現場扭曲嚴重的鋼筋籠需調離現場，不允許使用，然后預埋配件通過專業人員安裝，鋼筋籠入模后，需要對每個鋼筋籠逐一進行校正，同時校正并記錄保護層厚度，經檢驗合格后方可進行混凝土的澆筑和振搗。

圖5 鋼筋籠入模施工圖

3.2.5 澆筑混凝土并養護

準確測量骨料重量和含水量，精確調整施工配合比，保證混凝土拌和時間，確保混凝土拌和均勻，無離析和泌水產生，采用砼罐車運輸混凝土，運輸能力適應砼凝結速度和澆筑速度的需要，運至施工現場后進行澆筑并振搗，養護達到一定強度后方可拆模。

圖6 混凝土澆筑

3.2.6 脫模

（1）拆除預埋件、槽道、預埋鋼板固定裝置、吊裝孔的連接裝置，并將連接裝置放置與指定位置。（2）拆卸內、外模所有的連接螺栓，絲杠、拉桿等，并將螺栓放置與指定位置，上油潤滑。（3）電腦控制利用液壓系統分離內外模，順序與合模順序相反。

圖7 脫模后箱涵

3.2.7 箱涵吊運

（1）箱涵脫模后，經檢查所有與模型的連接、配件及成孔器全部拆除后方可進行吊運；（2）箱涵起吊強度不小于箱涵設計強度的75%；（3）吊裝過程中要保持箱涵水平，同時嚴禁在箱涵下站人；（4）箱涵通過運輸車運送到存放場，運輸車上必須放置柔性支撐物，以保護箱涵不被磕損；（5）箱涵必須用專用吊具吊裝，不能隨意改變吊裝方式；（6）箱涵吊運過程中橋吊司機要密切注意地面操作人員的手勢，防止意外發生。

圖8 箱涵吊運

3.2.8 箱涵存儲

箱涵脫模后運至堅實平整，排水流暢，支墊穩固可靠的堆放場繼續養護存放，箱涵需按吊運、安裝順序和型號分別堆碼，堆垛間應留出運輸通道同時還應滿足吊車的吊距要求，預制箱涵堆垛應整齊劃一，無傾斜感，合格印戳和型號需要清楚易見，不得模糊不清，箱涵運至后擱置在柔性墊條上，箱涵與箱涵之間設置有柔性墊條相隔，墊條擺放的位置均勻，厚度一致，箱涵采用平臥堆放整齊，碼放高度不超過兩層，每層之間采用墊木墊平、墊實，上下層墊木應在一條垂線上。

3.2.9 箱涵運輸

裝貨：根據箱涵規格和車箱結構情況，因箱涵自重大，與車箱板靠自重可連接牢固，在車板上鋪設固定好的墊條，以防損壞箱涵。車箱板上用醒目顏色標明箱涵落放位置。裝貨時慢吊輕放，箱涵均衡的放在車板上，防止碰擦、損傷。現場人員與吊車駕駛員密切配合。

檢查：箱涵裝到車上后，檢查箱涵放置的位置是否妥當，確認無誤后，短駁到堆放區或運至隧道井口，確保施工現場運輸安全。運輸：工地配備箱涵專用運輸車輛，每輛貨車可運輸2節預制箱涵，車輛運輸滿足項目需求。按規定的運輸路線，遵守交通規則施工區域內車輛時速不超過5km/h，保持車距。聽從指揮，按要求停放車輛，駕駛員和工作人員必須戴好安全帽及相關個人防護用品。卸貨：卸貨現場管理員要提前聯系好卸貨事宜，落實好車輛停放位置、卸貨地點、卸貨時間。

4 結論

本文詳細介紹了公鐵合建大斷面盾構隧道內預制箱涵施工技術的施工工藝流程及操作要點，此技術具有以下特點：（1）研制了鋼筋骨架定型化胎架，在胎架上預留內撐式孔洞，減少了箱涵后期開孔的繁瑣，鋼筋綁扎效果好，加快了施工進度，節約人力。（2）模板施工采用預制型鋼臺座，通過水平擱置式的拼裝方式進行模板安裝施工，模板拼裝嚴密，利于吊放，保證了箱涵施工質量。（3）提出了全自動液壓高強高精模板技術，在型鋼臺座上安裝型鋼支架，并安裝全自動液壓頂推裝置通過電腦遠程控制進行合模和分模，機械化程度高，操作簡單，模板拼裝穩定性好，節省了人力和材料，經濟效益好。

綜上所述，本技術經過工程驗證具有較大的推廣使用價值，經濟和社會效益如下：

（1）本技術把先進技術和科學管理結合起來，經過公司多個項目的驗證應用，與傳統方法相比，節約了人力物力，綜合節約造價16%左右。（2）本技術在施工過程中采用鋼筋綁扎胎架和全自動液壓系統，機械化程度高，減少了人力的投入，操作簡單，加快了施工進度。（3）本技術基于現有技術并開拓創新，研發了公鐵合建大斷面盾構隧道內預制箱涵施工技術，拓寬了預制箱涵施工的應用 領域，給企業帶來了很好的口碑。（4）本技術所用的鋼筋骨架定型化胎架和預制型鋼底座，都是提前預制后進行現場施工，對周圍環境不產生影響，環保效益顯著。（5）本技術所用全自動液壓系統，機械化程度高，施工安全可靠，節約人力，具有很好的社會推廣價值。