現澆底板臥式預制裝配式箱形通道施工技術研究

1 引言

在公路交通運輸系統中，涵洞應用廣泛。 對涵洞分類方法有很多，不同結構型式的涵洞有不同的適用條件，其中，箱形涵洞在公路運輸系統中應用最為廣泛[1-3]。 當前，在國家大范圍推廣應用裝配式施工的背景下，預制裝配式箱形通道的應用也越來越廣泛[4-6]。調查發現傳統的預制箱形通道施工工藝存在很多問題：第一，兩個側模高度存在一定的安全隱患，而且由于高度問題，在構件振搗的過程中涵洞的導角位置總會產生氣泡等常規性問題；第二，預制箱形通道的鋼筋加工大多數是直徑28 mm或者25 mm 的主筋，主要方式是通過焊接，但是箍筋的尺寸太大，往往導致焊接不飽滿；第三，預制裝配式箱形通道側墻運輸通過常規的龍門吊無法進行翻轉操作，需要2 臺80 t 的汽車吊進行起吊和側翻，在安全上存在很大隱患，需要2 臺汽車吊從不同方向受力去起吊構件，存在傾覆、墜落隱患[7-8]。

本文以臨金高速公路臨安至建德段工程第TJ04 標段實際背景為依托， 對傳統預制箱形通道施工存在的諸多問題進行技術創新，采用平臥式鋼結構組合平臺、箱形通道主筋立焊改平焊、裝配式箱形通道翻轉機等，形成了一整套“現澆底板臥式預制裝配式箱形通道施工技術”。

2 工程概況

臨金高速公路臨安至建德段工程第TJ04 標段全線位于杭州市桐廬縣分水鎮、 瑤琳鎮境內， 起迄樁號K49+600～K61+700，起于分水鎮周王塢村中臺山，途徑柏山塢、石家村、曹塢里、曹塢口、冷子、方吳村、西公殿、河畈里和大方村，止于瑤琳鎮新塢畈村。 本標段涵洞主要有鋼筋混凝土圓管涵和裝配式箱形通道兩種結構類型，其中，裝配式箱形通道節段長度分為2.5 m 和1 m 兩種，采用加工預制的方式制得。 箱形通道分結構型號分類：型號分為結構型號、節段型號、構件型號；對頂部填土高度為0.2~1.0 m 的明式箱形通道和1.0~10 m 的暗式箱形通道。

3 技術原理

預制箱形通道鋼筋立焊改平焊， 通過立焊改平焊操作平臺（臺架）實現箍筋翻轉，使得每個面都能滿足平焊的要求；裝配式箱形通道采用平臥式鋼結構組合平臺澆筑， 模板及噴淋養護采用臥式預制模板及均勻噴淋養護裝置， 將預制構件平臥后，澆筑平臺附高頻附著式振搗器配合人工振搗，預制構件通過智能控制器設置持續噴淋時間和間隔時間； 預制廠采用裝配式箱形通道翻轉裝置，將龍門吊的起重吊鉤改成三弦鉤，通過翻轉架內設置的液壓裝置以及同步頂升裝置配合龍門吊起吊。 如圖1 和圖2 所示。

圖1 鋼筋骨架立焊改平焊操作平臺

圖2 翻轉架側面結構示意圖

4 工藝流程與操作要點

4.1 工藝流程

施工工藝流程圖如圖3 所示。

圖3 施工工藝流程圖

4.2 操作要點

4.2.1 鋼筋加工制作

預制箱形通道的鋼筋加工大多數是直徑28 mm 或者25 mm 的主筋，主要采用焊接方式，但是箍筋的尺寸太大，往往導致焊接不飽滿。 故而設計了一個臺架，通過在臺架上對箍筋的翻轉操作，可以使每個面都能滿足平焊的要求（見圖4），對焊接質量有了很大程度上的提升與改觀。

圖4 立焊改平焊效果

綁扎好的鋼筋骨架要及時從胎模上吊運下來， 并存放至大龍門吊懸臂外側，按照預埋鋼筋骨架標識牌所示區域存放。

4.2.2 鋼筋骨架安裝

鋼筋骨架安裝時采用龍門吊或汽車吊一次性吊裝入模，吊裝過程中注意吊點的加強及吊點位置的控制， 防止鋼筋骨架變形。 圖5 為鋼筋骨架吊裝示意圖。

圖5 鋼筋骨架吊裝示意圖

4.2.3 模板制作安裝

預制箱形通道構件模板全部采用平臥式預制鋼模， 面板采用8 mm 厚的鋼板，其中底模鋼材采用不銹鋼，模板使用前需經過驗收。 制作模板依據凈寬的不同，分為6 m 和4 m 兩大類； 又依據凈高的不同，6 m 跨箱形通道分5.5 m、5 m、4.5 m共3 種，高度4 m 跨只有4.5 m 高一種。 模板頂口采用對拉桿進行加固， 模板制作時注意預留吊裝孔。 圖6 為鋼筋骨架安裝、合模圖。

圖6 鋼筋骨架安裝、合模

4.2.4 混凝土施工

混凝土配制拌和前應注意對機械設備及材料進行檢查，混凝土的配料和拌制采用自動化計量裝置， 通過黑匣子進行監督。 混凝土的拌和采用拌和站集中拌和，由罐車運送，澆筑過程中要防止混凝土的離析問題 （見圖7）。 振搗器振搗時應“快插慢拔”，防止振搗棒的位置形成空隙。 振搗時，以混凝土泛出浮漿、無明顯氣泡冒出且不顯著下沉為準。

圖7 混凝土澆筑

4.2.5 混凝土養護

預制箱形通道構件混凝土養護采用智能化均勻噴淋灑水養護， 在場地安裝養護管道系統， 并通過支管引到每個構件旁，預制構件通過智能控制器設置持續噴淋時間和間隔時間，在養護期間確保構件濕潤，保證每批構件的養護時間不少于7 d。 噴淋灑水養護如圖8 所示。

圖8 噴淋灑水養護

4.2.6 預制箱形通道構件吊裝運輸

在預制箱形通道構件上標出尺寸、規格、澆筑日期、應用箱形通道里程及箱形通道節段編號等。 外運吊裝前，在預制場地對預制箱形通道構件質量進行檢查與驗收。 試驗室對齡期未到期的箱形通道預制構件進行回彈檢測， 當混凝土強度達到設計強度的100%后，按箱形通道預制構件的編號及安裝順序進行吊裝運輸。 構件預制廠采用裝配式箱形通道構件翻轉裝置，將龍門吊的起重吊鉤改成三弦鉤，通過翻轉架內設置的液壓裝置以及同步頂升裝置配合龍門吊起吊， 對構件的起吊平移穩定性有了較大的提升， 將構件可以通過遙控翻轉至75°，配合龍門吊起吊，在安全上有了更大的把握，整個操作時間不超過5 min，對功效有很大的提升。 圖9 為翻轉完成，龍門吊升起裝車圖。

圖9 翻轉完成，龍門吊升起裝車

4.2.7 裝配式箱形通道構件裝配

施工前，應對基底及地基承載力進行驗收及檢驗，現場做好預制構件的運輸通道和吊車吊裝場地的地基處理。 運輸通道（包括便道）平整，轉彎半徑、縱坡、道路寬度和強度可以保證運輸通暢。 在附近引入高程及坐標， 完成基礎結構測量放樣。 裝配式箱形通道構件正式拼裝前， 先在預制場進行試拼裝，如圖10 所示。

圖10 構件試拼

測量放樣后進行基坑開挖， 機械開挖至通道基礎底標高后采用人工清底墊層深45 cm， 以免擾動基底土層降低承載力。 鋪設砂礫墊層每層厚度不大于30 cm，并采用小型振動夯實（每層厚度控制在20 cm 內）。

預制側墻通過設置“二孔”即頂部預埋鋼筋孔和側墻預留孔實現吊裝的穩定性與安全性。 節段安裝順序為由低處向高處安裝。 縱向的預制節段用連接縫和沉降縫相間設置，單構件吊裝就位后，節段之間設置連接縫、沉降縫。

構件組合結構在側墻及頂板安裝完成后，布設底板鋼筋，安裝端模和沉降縫隔板，然后澆筑底板混凝土，澆筑底板混凝土并養護不少于7 d。 最后進行洞口施工、裝配式箱形通道回填及附屬設施和防水的施工。

5 優勢及特點

1）本研究采用平臥式鋼結構組合平臺澆筑，底模為不銹鋼模板，將預制構件平臥后，澆筑平臺附高頻附著式振搗器配合人工振搗，確保澆筑時混凝土能全面振搗到位，包括馬蹄腳位置，澆筑出來的混凝土外觀質量良好。

2）本研究立焊改平焊后，箱形通道主筋焊縫飽滿，焊接質量良好。

3）本研究采用裝配式箱形通道翻轉機后，有效減少了箱形通道構件碰撞臺座、模板造成的缺邊掉角，工程品質有效提升。

4）本研究采用裝配式箱形通道翻轉機后，整個吊裝過程施工速度快，大大提高了吊裝效率，箱形通道整體預制周轉效率也大大提升，有效節省了項目工期。

5）本研究采用平臥式鋼結構組合平臺澆筑，節段構件平臥，側墻施工高度減低，降低了安全風險。

6）本研究采用裝配式箱形通道翻轉機后，僅需1 名操作員進行遙控操作，配合預制場原有龍門吊吊裝，較吊機+ 人工輔助吊裝安全風險大大降低，有效降低了施工成本。

6 結語