大跨度涵洞混凝土裝配式支模澆筑施工技術研究

馮斌，申寶穩，奚弟軍

（中交路橋南方工程有限公司，北京 100000）

1 依托工程概況

我國是一個多山的國家，75%左右的國土是山地或重丘區地形，在山嶺重丘區修建高等級公路時不可避免的會遇到大量的涵洞工程。在涵洞路段施工時，涵洞的模板支設、鋼筋籠定位和混凝土澆筑，以及臺背路段的填筑施工質量常常是現場施工控制重點和難點問題。

大廣二期南康至龍南段擴容工程C7 標段的馬槽仔隧道為公路隧道，在隧道連接段存在數個大跨度涵洞，涵洞走向與道路軸線大角度相交。同時，在涵洞連接段存在一定量的煤質粉砂巖，其氣候敏感性很強，當受到外部水環境影響時，其力學性能會發生急劇劣化，如何將該不良土作為路堤填筑材料，有助于實現不良土的再次利用，節省項目圬工。

為準確揭示大跨度涵洞混凝土澆筑施工結構的受力性能，改善大跨度涵洞的混凝土澆筑質量，提高現場施工的效率和裝配化水平，孫靜[1]、姚怡彤[2]、徐軍[3]、許會[4]等對涵洞的結構形式和設計理論進行了研究；彭先祥[5]、鄧飛等[6]、宋春華[7]、魏燕鳳[8]、李偉[9]等對鋼筋混凝土涵洞的澆筑施工技術進行了研究分析；肖祁光[10]、馮博[11]、李桂偉[12]、張聰[13]等深入研究了涵洞工程施工技術的應用。

上述研究成果雖有助于提升大跨度涵洞混凝土的澆筑施工質量、降低工程病害的發生概率、揭示工程造價，但其研究切入點主要是涵洞結構形式的選擇和涵洞承載性能提升，對大跨度涵洞結構裝配式施工技術的深入研究成果較少。同時，在大跨度現澆鋼筋混凝土涵洞施工時，尚存在模板支設施工工效低、安裝定位及裝拆困難、現場移動施工作業工效低等技術難題。鑒于此，為提升大跨度涵洞混凝土澆筑施工的技術水平，文章基于依托工程實際情況和現狀工程技術難題，開展了大跨度鋼筋混凝土涵洞滑模澆筑施工技術研究。

2 大跨度鋼筋混凝土涵洞現場施工技術難點

2.1 模板支設難度大

在大跨度鋼筋混凝土涵洞通常需要支設專門的模板結構體系，現狀模板通常采用滿堂支撐方式，存在支設施工效率低、人工作業量大、模板板塊間連接密閉性差等系列問題；已有的裝配式大跨度模板在模板滑移固定、穩定性增強、液壓定位裝拆等方面尚存可進一步提升之處，實際施工過程中常常出現模板接縫漏漿、模板角部開裂、模板周轉率低等問題。

2.2 模板拆除困難

大跨度涵洞結構的施工質量與現場模板支設結構的穩定性、混凝土澆筑密實性、模板拆除的難易程度、以及后續混凝土的保濕養護質量等影響顯著。相對于滿堂支設模板結構體系，大跨度涵洞裝配式滑模混凝土模板的支拆相對困難，對模板結構的整體承載性能和密閉性要求更高。

2.3 大跨度涵洞裝配式滑模現場定位困難

依托工程中現澆鋼筋混凝土涵洞寬度角度，混凝土澆筑體積大大，為確保模板支設結構的安全性和整體性，采用多向型鋼支撐體系，導致模板支撐結構體系重量較大，大幅增加了模板現場移動定位的難度；現場施工時，尚需對模板快速移動及準確定位、板塊密閉性增強、結構整體受力性能改善等方面進行技術提升。

3 涵洞基底處理技術

3.1 基底處理結構設計

基底處理采用挖除軟土后7.5#漿砌片石處理，從左至右依次，第一段10m 長基底處理深度為1.8m，第二段10m 長基底處理深度為1.5m，第三段10m 長基底處理深度為0.8m。

預計處理工程數量如下。挖除軟土：277.2m3；7.5#漿砌片石：277.2m3，具體工程數量由施工單位、監理處、工作站共同實測為準。

3.2 基底處理施工工藝

3.2.1 材料要求

（1）片石強度≥25MPa，均勻、不易風化、無裂縫。

（2）砌筑砂漿采用標號為M7.5 的水泥砂漿。

砌筑砂漿的配合比采用試驗室初步確定與現場復核確定相結合的方式，降低生產材料與試驗室材料在均勻性、含水率、含泥量等方面的差異。

3.2.2 砌筑

基底片石在使用前應進行澆水濕潤不少于2h，并應清洗掉片石表面的泥土、水銹。

砌體要分層分段砌筑，分段長度按設計圖紙標明的沉降縫、地形或地質突變處進行劃分，盡量減少各區段的不均勻變形。

片石現場砌筑時，應按照：先根據測試位置要求砌筑外圈的定位行列，再砌筑里層片石，并使外圈的砌塊與里層砌塊交錯連成一個整體；各砌塊之間應采用砂漿填充飽滿，黏結牢固。

3.3 漿砌片石的技術要求

（1）片石應分層自下向上依次進行砌筑施工，使每個工作層包括2～3 層砌塊，并使每一工作層的水平縫偏差部大于2cm，且各工作層的豎縫應相互錯開≥2cm。

（2）選擇形狀較為方正、尺寸較大的硬質塊石作為外圈的定位列石和轉角石，使相接的定位行列石、轉角石、里層砌塊之間相互咬接。砌縫寬度宜控制在40mm以內，最好≤30mm。

（3）砌塊側面應盡量平整，較大的砌塊應使用于下層，當縫較寬時，應采用小石塊填塞空隙，但小片石的厚度不得高于砂漿砌縫的砂漿厚度。

4 涵洞結構滑模澆筑施工

4.1 改善設計

基于大跨度鋼筋混凝土涵洞滑模澆筑施工的技術難點，結合依托工程在大跨度涵洞混凝土裝配式支模澆筑施工的實際情況，創新了涵洞混凝土滑模澆筑結構，圖1 為涵洞混凝土滑模澆筑結構。

圖1 涵洞混凝土滑模澆筑結構

（1）在地基土體上澆筑涵洞底板，并在涵洞底板的兩側分別鋪設一條與現澆混凝土涵洞走向平行的撐柱滑軌；使撐柱滑軌與模板外撐柱底端的H 形柱底連接體連接，并在兩個鏡像相對的模板外撐柱的之間焊接水平方向的模板頂部撐梁。

（2）在現澆混凝土涵洞外部的模板外撐柱和模板頂撐梁面向涵洞側設置柱側節段梁和梁底節段梁；在涵洞側模和涵洞頂模的外側壁上分別設置側模連接體和頂模連接體，并使側模連接體和頂模連接體分別與柱側節段梁和梁底節段梁上的梁側滑槽連接。

（3）在涵洞側模和涵洞頂模的接縫處設置緊固角筋，并在梁底節段梁與頂模連接體、柱側節段梁與側模連接體之間分別設置模板緊固塊；在涵洞底板上自下向上依次設置內撐底板、模板內撐柱和模板內撐梁，并使模板內撐柱的兩端分別與相接的內撐底板和模板內撐梁垂直焊接連接。

（4）通過內模控位栓頂壓擠闊體連板，進而限定第一內模與第二內模的連接密閉性；采用外部混凝土灌注設備分段進行涵洞側板和涵洞頂板的混凝土澆筑施工。

4.2 特點分析

（1）涵洞混凝土滑模澆筑結構的模板外撐柱及模板頂撐梁可沿撐柱滑軌移動，降低了外部支撐移動的難度性，增強了支撐結構的整體性；同時，在涵洞頂模和涵洞側模可沿梁底節段梁和柱側節段梁移動，減小了外側支撐移動的次數，提高了施工效率。

（2）涵洞混凝土滑模澆筑結構可通過內模控位栓頂壓擠闊體連板及楔形擠闊體，實現了涵洞內模的快速頂壓定位；同時，楔形擠闊體橫斷面設計成等腰梯形，可在涵洞混凝土澆筑施工完成后，通過內模控位栓拉出，降低了內模拆除施工的難度。

4.3 結構設計實例

（1）涵洞底板采用2mm 厚的鋼板軋制成矩形和長方形。

（2）撐柱滑軌的上表面設置橫斷面呈倒“T”形的滑槽，滑槽的寬度為20cm、高度為10cm，采用10mm 的鋼板軋制而成，平行于現澆涵洞設置，且長度與涵洞長度相同。

（3）模板外撐柱用于對模板結構體系提供外部支撐，采用H 型鋼或工字鋼或鋼板軋制而成；在模板外撐柱的底端垂直焊接柱底連接體，并使柱底連接體采用與模板外撐柱相同的材料軋制而成，橫斷面呈“工”字形。

（4）模板頂撐梁橫斷面呈“工”字形或矩形，采用工字鋼或H 型鋼軋制而成，兩端與模板外撐柱焊接連接。

（5）柱側節段梁和梁底節段梁均采用鋼板軋制而成，在柱側節段梁和梁底節段梁上均焊接水平向的梁側滑槽；梁側滑槽橫斷面呈“T”形，寬度為100mm、長度與柱側節段梁長度相同，高度為5cm。

（6）涵洞側模和涵洞頂模均采用厚度和強度滿足設計和規范要求的鋼模板或合金模板軋制而成。

（7）頂模連接體和側模連接體橫斷面呈“工”字形，采用厚度不小于8mm 的鋼板軋制而成，相接個板塊之間通過焊接連接。

（8）在緊固角筋、涵洞側模和涵洞頂模上均設置與角筋緊固栓連接的螺孔；緊固角筋橫斷面呈“L”形，采用強度和厚度滿足承載要求的鋼板軋制而成，并在角筋上設置與角筋緊固栓連接的孔道；角筋緊固栓采用直徑10mm 的高強度螺栓。

（9）模板緊固塊采用鋼板或型鋼軋制而成楔形或方形。

（10）內撐底板采用強度滿足要求鋼板軋制成長條狀或帶狀，寬度為20~30cm。

（11）模板內撐柱和模板內撐梁均采用H 型鋼或工字鋼軋制而成，在模板內撐柱與模板內撐梁上分別設置與內模控位栓連接的螺孔；內模控位栓采用直徑50mm 或60mm 的螺桿軋制而成。

（12）第一內模和第二內模均采用厚度為3~5mm的鋼模板軋制而成，并使第二內模的橫斷面設計呈“L”形。

（13）彈性連接筋采用直徑不小于30mm 的彈簧。

（14）楔形擠闊體的橫斷面呈等腰梯形，厚度和材料與鋼模板相同。

（15）涵洞側板和涵洞頂板均采用強度等級為C35的混凝土材料澆筑、縱橫向鋼筋的直徑均為25mm。

（16）限位擋板采用鋼板或鐵板軋制而成，橫斷面呈L 形，與內模控位栓焊接連接。

5 結語

大跨度鋼筋混凝土涵洞在施工時，常存在模板支設難度大且拆除困難、模板結構滑移控制難等問題，影響了工程施工質量和效率。文章基于大跨度鋼筋混凝土涵洞滑模澆筑施工過程中的難點問題，結合馬槽仔隧道連接段工程實際情況，開展了大跨度涵洞混凝土裝配式模板滑模澆筑技術研究，得到以下結論。

（1）大跨度鋼筋混凝土涵洞現場施工技術難點主要體現在：模板支設難度大、模板拆除困難、大跨度涵洞裝配式滑模現場定位困難等方面。

（2）系統分析了涵洞基底片石處理技術，提出了大跨度鋼筋混凝土涵洞滑模澆筑施工結構，闡明了大跨度鋼筋混凝土涵洞滑模澆筑結構的特點和實施方式。