新型預制裝配式涵洞施工標準化技術研究

鄒正明

（安徽省交通投資集團有限責任公司，安徽 合肥 230088）

0 引言

2011年初，交通運輸部向全國交通建設系統(tǒng)發(fā)出開展高速公路施工標準化活動的通知，要求在高速公路建設領域?qū)崿F(xiàn)工地標準化、施工標準化、管理標準化，加快推行現(xiàn)代工程管理，促進工程施工管理的標準化、規(guī)范化、精細化，確保工程質(zhì)量和安全。

眾所周知，中國人口眾多，高速公路沿線遍布村莊，高速公路的建設必然會對沿線人民群眾生產(chǎn)、生活產(chǎn)生重大影響。為了盡量減少這種影響，除在與公路、河流交叉處采用橋梁工程跨越之外，還大量設置了涵洞，用于溝通原有的水系、路系，滿足高速公路沿線群眾生產(chǎn)、生活需要。若按涵洞平均間距300m測算，一條100km的高速公路涵洞數(shù)量將達到333道，數(shù)量大、分布廣，若全線涵洞不能實現(xiàn)標準化，則很難達到交通運輸部施工標準化的要求。

鑒于此，為進一步推動施工標準化，安徽省交通投資集團公司在多年實踐經(jīng)驗基礎上，提出高速公路涵洞標準化設計、工廠化預制、裝配化安裝新理念，主要思路是，將全線所有涵洞全部集中起來，單獨招標形成預制標，高標準集中預制全線所有涵洞構(gòu)件，然后再由各路基標段根據(jù)路基工程進展情況，預制標裝運涵洞構(gòu)件，運至現(xiàn)場后安裝成型。通過在徐明高速公路、馬巢高速公路的實際運用，取得了提高涵洞工程質(zhì)量、縮短涵洞現(xiàn)場成型周期、降低工程造價等良好效果，對于涵洞施工標準化起到了很好的推動作用。下文就以安徽省徐明高速公路涵洞為例，闡述設計、施工標準化的各環(huán)節(jié)。

1 設計標準化

徐明高速公路全長139.06km，投資概算為62.45億元，為全封閉、全立交雙向四車道高速公路，設計行車速度為120km/h，路基寬27m，路面寬23.5m，采用瀝青混凝土路面。全線設涵洞583道，平均間距為239m。

1.1 規(guī)格標準化

通過設計單位深入沿線進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活需求調(diào)研，兼顧到近幾年皖北大量出現(xiàn)農(nóng)業(yè)收割機的實際情況，對全線涵洞采用標準化設計，優(yōu)化成2m×1.25m、3m×2.5m、4m×3.2m、4m×4m四種規(guī)格管形涵洞（見圖1）和4m×2.7m、4m×3.5m、6m×3.5m、6m×4m四種規(guī)格箱形涵洞（見圖2），主要用于溝通新建高速公路兩側(cè)原有的水系、路系，以盡量減小對沿線居民生產(chǎn)生活秩序的影響。

圖1 拼裝完成的管形涵洞

圖2 拼裝完成的箱形涵洞

1.2 節(jié)段標準化

對于管形涵洞，從橫斷面上分解為4片，形成頂板+側(cè)板+底板模式（見圖1），設置標準節(jié)段長度為3m，非標準節(jié)段長度為1m，用于調(diào)節(jié)涵長。

對于箱形涵洞，主要根據(jù)吊裝重量進行分解，除4m×2.7m采用全斷面預制外，另外3種均分解為2片，即頂板和底板軸線各留0.8m寬的現(xiàn)澆混凝土濕接頭，將全斷面分解成左右2個半框形結(jié)構(gòu)，每個節(jié)段長度為1.5m，在涵洞端頭異形部分采用局部現(xiàn)澆段調(diào)節(jié)涵長。

通過節(jié)段標準化，使得單個預制構(gòu)件吊裝重量不超過20t，外形尺寸便于公路運輸。

1.3 連接標準化

管形涵洞分片預制，運到現(xiàn)場拼裝時，統(tǒng)一采用彎螺栓方式進行標準化連接，彎螺栓規(guī)格為M25，強度等級為5.8級，性能等級為C級，采用鋅鉻酸鹽涂層防腐。通過標準化的彎螺栓實現(xiàn)各預制構(gòu)件的連接標準化。

2 施工標準化

2.1 預制標準化

2.1.1 模板標準化

2.1.1.1 根據(jù)裝配式涵洞不同節(jié)段、不同構(gòu)件的特點，引入高速鐵路一些先進理念，到廠家定制標準化的臥式定制整體鋼模板57套（見圖3），按設計要求精確定位預留彎螺栓等預埋件的槽口，同時做好管形通道企口縫曲面尺寸的精確控制，以便預制構(gòu)件可以順利安裝。

圖3 定制的構(gòu)件標準鋼模板

2.1.1.2 在構(gòu)件外露面的模板內(nèi)壁，焊接不銹鋼板作為模板表層，這樣能對提高混凝土外觀質(zhì)量起到較好的作用。

2.1.1.3 采用鉸接式連接底模與側(cè)模，頂模在澆筑過程中逐塊拼裝，這樣混凝土達到強度后，拆除頂模，放下側(cè)模即可。

2.1.2 鋼筋標準化

嚴格按照設計形狀和尺寸，統(tǒng)一制作鋼筋標準胎架18套，所有鋼筋骨架均在標準胎架上完成綁扎、焊接、成型，加工成型的鋼筋骨架由龍門吊整體吊裝入模，確保鋼筋制作的標準化，有效控制了鋼筋保護層厚度。

2.1.3 澆筑標準化

預制標段采用配備數(shù)字化自動控制系統(tǒng)的大型混凝土攪拌站（2套1000L型拌和樓+1套750L型拌和樓），嚴格控制黃砂、碎石、水泥、外摻劑、水等原材料質(zhì)量，加強混凝土攪拌質(zhì)量，然后采用移動門架配合吊斗成批進行預制涵洞構(gòu)件混凝土澆筑，分層及時振搗成型，形成標準化混凝土澆筑流程，有效控制混凝土澆筑質(zhì)量。

2.1.4 養(yǎng)生標準化

預制標段統(tǒng)一采用標準化可伸縮的推拉式蒸汽養(yǎng)生棚23套（見圖4），混凝土澆筑結(jié)束后，便將蒸汽養(yǎng)生棚推到位，開始蒸汽養(yǎng)生，養(yǎng)生時間、溫度與強度的關系由現(xiàn)場試驗確定。蒸汽養(yǎng)生結(jié)束后，運至存放區(qū)（見圖5）后再通過灑水保濕養(yǎng)生一周時間，確保預制構(gòu)件混凝土強度穩(wěn)定增長。通過標準化養(yǎng)生，預制進度能夠符合現(xiàn)場工作面安裝需求。

圖4 可伸縮推拉式蒸汽養(yǎng)生棚

圖5 存放區(qū)的涵洞構(gòu)件

2.2 安裝標準化

2.2.1 吊裝標準化

在預制場，一般采用龍門吊將預制構(gòu)件吊裝上車，吊裝一定要嚴格按照設計的標準吊點進行，依次從預制構(gòu)件存放區(qū)進行吊裝作業(yè)，吊裝過程中應注意加強成品保護，避免損傷預制構(gòu)件。

2.2.2 運輸標準化

預制構(gòu)件的運輸一般采用平板拖車進行（見圖6），要求根據(jù)施工進場道路、施工便道實際情況選擇適當噸位的平板拖車，對于較大構(gòu)件，應提前向公路相關管理部門申報大件運輸許可。預制構(gòu)件進場對施工便道要求較高，應提前組織好施工便道的維修、保養(yǎng)工作。

圖6 采用平板車實現(xiàn)運輸標準化

2.2.3 拼裝標準化

現(xiàn)場拼裝一般采用80t履帶吊車（見圖7），這樣可利用履帶吊車在吊裝過程中能自由移動的特點，實現(xiàn)預制構(gòu)件的順利就位，拼裝應按設計要求程序進行，及時安裝彎螺栓進行連接，同一道涵洞拼裝應連續(xù)進行，及時澆筑現(xiàn)澆濕接頭混凝土，將結(jié)構(gòu)連接成為一個整體，以確?，F(xiàn)場結(jié)構(gòu)安全。

圖7 采用履帶吊實現(xiàn)拼裝標準化

2.2.4 防水標準化

由于采用分解預制再拼裝模式，必然會在預制構(gòu)件之間產(chǎn)生拼接縫，目前主要通過先用熱瀝青麻絮填塞拼縫，再在外面貼2層0.3m寬的SBS改性瀝青防水卷材（見圖8）的方法解決防水問題，并形成防水標準化施工。

圖8 預制涵洞拼裝接縫實現(xiàn)防水標準化

3 與傳統(tǒng)涵洞施工的對比

3.1 質(zhì)量方面

傳統(tǒng)的涵洞施工方法，一般是將每3～5道涵洞交給一個施工隊伍，模板、支架、勞力甚至混凝土均由施工隊自己解決，模板質(zhì)量不高，便很難澆筑出高品質(zhì)的混凝土。各個施工隊伍的施工水平也參差不齊，施工點多分散，管理難度很大，經(jīng)常會出現(xiàn)涵洞施工完成后才發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不理想的情況，處理起來很困難。

徐明高速公路所采用的施工方法是將全線涵洞集中起來形成單獨預制標段，通過工廠化進行集中預制，解決了過去涵洞施工點多分散、模板投入不足、施工水平參差不齊、混凝土品質(zhì)難以控制等問題，管理起來也相對容易，實行標準化、流程化工序，使得涵洞工程無論是內(nèi)在質(zhì)量還是外觀質(zhì)量，都得到了較大幅度的提高。

3.2 進度方面

涵洞的傳統(tǒng)施工方法從基礎到墻身再到蓋板是依次進行的，而且往往還要將基礎、墻身再分成若干段進行施工，這樣，一道涵洞現(xiàn)場施工周期一般在2個月以上。

涵洞的預制裝配化施工方法，是將墻身、蓋板等涵洞主體工程轉(zhuǎn)移到工廠集中預制，現(xiàn)場只是做基礎，這樣基礎完成后，構(gòu)件運到現(xiàn)場，一般3d左右可以完成一道涵洞的拼裝，現(xiàn)場時間能大大縮短，有效加快了工程進度。

3.3 投資方面

經(jīng)測算，新型預制裝配式涵洞相比傳統(tǒng)現(xiàn)場澆筑的蓋板涵洞，工程投資可節(jié)約10%左右。

4 結(jié)語

新型預制裝配式涵洞實現(xiàn)了標準化、工廠化、集成化、規(guī)?；?，相對于傳統(tǒng)涵洞施工方法，達到了提高工程質(zhì)量、加快工程進度、降低工程投資、提高勞動效率的目標，符合交通運輸部推進施工標準化、推行現(xiàn)代工程管理新理念的要求，值得進一步借鑒、應用和推廣。

建議今后預制裝配式涵洞在總結(jié)已有工程實踐經(jīng)驗的基礎上，進一步在如何減少現(xiàn)澆混凝土數(shù)量、如何更加合理地分解節(jié)段適用運輸?shù)跹b、如何適應通道兼排水需求、如何妥善處理涵洞進出口結(jié)構(gòu)與施工便道沖突等方面進行研究，以便預制裝配式涵洞今后能夠更好地應用于我國高速公路建設領域。

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