預(yù)制箱涵在市政水利工程中的應(yīng)用

胥 堯, 馮文博, 王崇禎, 顏 亮, 汪奧林

(中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司, 四川成都 641499)

隨著我國(guó)城市開(kāi)發(fā)建設(shè)的不斷推進(jìn)，城市新區(qū)建設(shè)往往伴隨著市政基礎(chǔ)設(shè)施工程與原有水利灌溉設(shè)施間建設(shè)矛盾，在市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中，將對(duì)原有水利設(shè)施進(jìn)行改建。為在市政基礎(chǔ)設(shè)施施工過(guò)程中，工程建設(shè)不影響水利灌區(qū)供水和工程的安全運(yùn)行管理需要，在市政基礎(chǔ)設(shè)施工程與水利灌溉工程相互影響地段，采用預(yù)制箱涵，確保水利改建工程質(zhì)量和供水安全。

1 工程概況

絳溪三線(xiàn)道路工程起于北一線(xiàn)，穿機(jī)場(chǎng)南線(xiàn)，終于三岔一線(xiàn)；道路全長(zhǎng)9.95 km，其中約3.26 km位于絳溪河綠帶范圍。道路規(guī)劃紅線(xiàn)寬45 m。本項(xiàng)目道路等級(jí)為城市主干路，設(shè)計(jì)速度為40 km/h，路幅寬度45 m，道路斷面按照道路功能、交通量預(yù)測(cè)和周邊道路情況，線(xiàn)路斷面采用四幅路，雙向六車(chē)道+非機(jī)動(dòng)車(chē)道。興隆分干渠從高南干渠8+990左岸取水，全長(zhǎng)11.237 km。渠首設(shè)計(jì)流量為2.1 m3/s。渠線(xiàn)起于簡(jiǎn)陽(yáng)市三岔街道好桅村，止于福田鄉(xiāng)定水村，灌溉三岔街道、蘆葭鎮(zhèn)、草池鎮(zhèn)、玉成街道和福田鄉(xiāng)共25個(gè)村，設(shè)計(jì)灌溉面積2 107 hm2。由于絳溪三線(xiàn)道路工程建設(shè)，將涉及興隆分干渠1處，絳溪三線(xiàn)道路工程K6+940～K7+260段涉興隆分干渠為2+954～3+363段(圖1)。

圖1 改建渠道平面設(shè)計(jì)

2 箱渠設(shè)計(jì)

涉興隆分干渠改建工程下穿并平行絳溪三線(xiàn)，絳溪三線(xiàn)涉興隆分干渠改建工程采用預(yù)制暗渠。暗渠采用預(yù)制裝配式形式，暗渠采取整體式斷面結(jié)構(gòu)直墻、渠頂、底板為0.40 m厚，均采用C35鋼筋混凝土襯砌。暗渠凈空高度2.4 m，底寬2.7 m，加腋設(shè)置0.20 m×0.20 m。墊層采用10 cm厚C20混凝土，褥墊層采用50 cm碎石墊層(圖2)。

圖2 暗渠斷面(單位:cm)

2.1 安裝設(shè)計(jì)

預(yù)制暗渠標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)為3 m，C35混凝土共14.4 m3，每節(jié)暗渠重量約36 t。在箱渠上設(shè)置4根15 t吊釘，用于吊裝安裝。在預(yù)制箱渠中部同斷面腋角處設(shè)置4個(gè)60 cm長(zhǎng)連接箱，采用4根780級(jí)φ25 mm精軋螺紋鋼將相鄰預(yù)制暗渠連接、非預(yù)應(yīng)力鎖緊螺母緊固，在連接箱、連接處分別設(shè)置加強(qiáng)螺旋箍筋，在精軋螺紋鋼孔上設(shè)置注漿孔，安裝完成后對(duì)精軋螺紋鋼注漿保護(hù)(圖3)。

圖3 箱涵安裝示意(單位:cm)

2.2 防止水設(shè)計(jì)

預(yù)制暗渠防止水采用外防滲入、內(nèi)防滲出。預(yù)制暗渠設(shè)置為企口，預(yù)制箱涵安裝時(shí)，節(jié)段間縫寬不大于10 mm。內(nèi)外迎水面為30 mm高雙組分聚硫密封膠+70 mm高聚乙烯泡沫板，連接處由內(nèi)向外設(shè)置26 mm遇水膨脹膠圈+楔形膠圈防水。在每個(gè)連接處箱涵插口頂部?jī)梢附桥c頂板交接處設(shè)置2道φ14 mm鋼制檢測(cè)孔，以檢測(cè)防水效果(圖4)。

圖4 防水示意

3 箱涵施工

施工工藝流程見(jiàn)圖5。

圖5 施工工藝流程

3.1 溝槽開(kāi)挖及基礎(chǔ)施工

本工程施工前向當(dāng)?shù)厮芾聿块T(mén)協(xié)調(diào)關(guān)閘停水事宜，確定好施工周期。停水施工之前提前做好導(dǎo)流措施，在擬建干渠開(kāi)挖溝槽左側(cè)開(kāi)挖深1 m，寬1 m的溝渠，作為干渠現(xiàn)有積水以及施工期間匯水的臨時(shí)導(dǎo)流。

箱涵已在工廠(chǎng)預(yù)制完成，溝槽開(kāi)挖按照全段開(kāi)挖一次性安裝實(shí)施。

基坑采用人工配合挖掘機(jī)開(kāi)挖，坑底預(yù)留20 cm采用人工清底整平。根據(jù)設(shè)計(jì)要求開(kāi)挖溝槽，在溝槽底一側(cè)設(shè)置排水溝及集水井、槽頂兩側(cè)設(shè)置擋水堰，及時(shí)抽排積水及防止雨水浸入。

溝槽開(kāi)挖完成經(jīng)地勘承載力檢測(cè)、地基驗(yàn)槽完成后，及時(shí)鋪設(shè)碎石層、澆筑混凝土墊層。

3.2 預(yù)制箱涵運(yùn)輸及吊裝

根據(jù)危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定，在施工前編制并組織專(zhuān)家審查預(yù)制箱涵的吊裝方案，確定施工工藝、工況、吊裝設(shè)備、運(yùn)輸線(xiàn)路、吊裝方法等。

3.2.1 吊裝設(shè)備

根據(jù)履帶吊起重量大、機(jī)動(dòng)性能強(qiáng)的特點(diǎn)，本預(yù)制箱涵吊裝采用150 t的履帶吊作業(yè)。

預(yù)制箱涵單構(gòu)件重量36 t，最大溝槽開(kāi)挖深度4.4 m，溝槽底寬9.7 m。按最不利半徑計(jì)算：構(gòu)件1.75 m+墊層0.1 m+溝槽回填3 m+放坡(1∶0.75)3.3 m+吊裝設(shè)備與溝槽間的安全距離2 m+履帶吊3.6 m=13.75 m。

150 t履帶吊在半徑14 m的工況下起吊重量45 t，滿(mǎn)足預(yù)制箱涵36 t起重要求，滿(mǎn)足起重機(jī)械相關(guān)作業(yè)管理辦法。

3.2.2 預(yù)制箱涵運(yùn)輸

預(yù)制箱涵采用平板拖車(chē)由預(yù)制廠(chǎng)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，構(gòu)件上下車(chē)均采用吊釘?shù)踹\(yùn)。運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后，可先直接按順序吊放在溝槽上，安裝時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

3.3 預(yù)制箱涵的安裝

3.3.1 防水施工

按照設(shè)計(jì)要求分別安裝70 mm高聚乙烯泡沫板、30 mm高雙組分聚硫密封膠、26 mm遇水膨脹膠圈和楔形膠圈防水，各防水材料安裝寬度不低于20 mm。

3.3.2 箱涵吊裝

(1)首先在墊層上畫(huà)出暗渠結(jié)構(gòu)中心線(xiàn)，在各預(yù)制箱涵兩端頭底板處畫(huà)出箱涵中心線(xiàn)。

(2)采用150 t履帶吊將預(yù)制箱涵吊運(yùn)至待安裝處墊層上。

(3)將預(yù)制箱涵提吊至墊層上20 cm，采用人工配合調(diào)整，將預(yù)制箱涵與畫(huà)好的中心線(xiàn)對(duì)齊。

(4)將待安裝箱涵與已安裝箱涵保持20 cm以?xún)?nèi)距離(對(duì)中精度越高距離應(yīng)越小)，下放至墊層上。

3.3.3 箱涵安裝

預(yù)制箱涵安裝采用φ25 mm精軋螺紋鋼拉結(jié)就位，具體方法：

(1)第一節(jié)段采用履帶吊精準(zhǔn)吊裝就位。

(2)后續(xù)節(jié)段與前節(jié)段對(duì)中。

(3)根據(jù)節(jié)段間距離，在底板腋角處穿入精軋螺紋鋼，在已安裝完成箱涵連接箱處安裝鋼墊板、鎖緊螺母。

(4)在待安裝箱涵后節(jié)段連接處精軋螺紋鋼上安裝鋼墊板、穿心式千斤頂，單個(gè)千斤頂張拉力不低于50 t。

(5)開(kāi)啟油泵，張拉精軋螺紋鋼，預(yù)制箱涵向前推進(jìn)合攏。在此過(guò)程中，應(yīng)時(shí)刻注意對(duì)中情況，要及時(shí)采用兩側(cè)不均勻壓力調(diào)整對(duì)中姿態(tài)。

(6)當(dāng)節(jié)段縫寬為10 mm左右時(shí)，立即停止油泵供油，油泵回油，卸下千斤頂。采用智能油泵，在正式安裝前采用千斤頂、油泵正常工作時(shí)預(yù)制箱涵在混凝土墊層上正常穩(wěn)定移動(dòng)時(shí)的油泵壓力值為控制值，在智能油泵系統(tǒng)上增設(shè)一定壓力作為控制值，當(dāng)達(dá)到此控制值時(shí)油泵停止工作，采用此方法避免人為操作失誤時(shí)，預(yù)制箱涵高強(qiáng)度擠壓。

(7)取下張拉使用的精軋螺紋鋼，安裝鎖定精軋螺紋鋼，在連接盒內(nèi)安上鎖緊螺母。

(8)繼續(xù)重復(fù)以上步驟直至安裝完成。

3.3.4 穿筋孔注漿及封閉

安裝完成的預(yù)制箱涵，通過(guò)預(yù)留的注漿孔注入M30水泥砂漿封閉，采用M35水泥砂漿封閉連接箱。

3.3.5 箱涵溝槽回填

預(yù)制箱涵可邊安裝邊回填，已安裝完成的節(jié)段采用兩邊對(duì)稱(chēng)回填，回填時(shí)距離涵體0.5 m范圍內(nèi)不得采用重型壓實(shí)設(shè)備。

4 應(yīng)用分析

預(yù)制箱涵是住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)(2017版)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)在市政水利工程中的應(yīng)用實(shí)例，也是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在工程實(shí)體中的應(yīng)用推廣，其具有構(gòu)件加工精度高、質(zhì)量控制好、成品質(zhì)量好、模塊式安裝等優(yōu)良特點(diǎn)。

在絳溪三線(xiàn)道路工程涉興隆分干渠改建施工過(guò)程中，改建工程下穿及平行絳溪三線(xiàn)，施工過(guò)程中存在交叉矛盾。若采用常規(guī)的混凝土現(xiàn)澆方法，受交叉施工影響、場(chǎng)地限制、安全文明施工影響，現(xiàn)澆混凝土周期較長(zhǎng)，且混凝土澆筑后一般需要強(qiáng)度達(dá)到100%才能回填，整個(gè)改建工程周期長(zhǎng)，將會(huì)影響絳溪三線(xiàn)道路工程施工及水利灌溉安全。通過(guò)將暗渠采用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)制，工廠(chǎng)化加工、模塊化安裝，既保證了工程實(shí)體質(zhì)量，也能做到邊開(kāi)挖、邊安裝、邊回填流水作業(yè)，同時(shí)也減少使用模板支架等材料，更好地做到了節(jié)能降耗。