現(xiàn)澆底板臥式預(yù)制裝配式箱形通道施工技術(shù)研究

1 引言

在公路交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，涵洞應(yīng)用廣泛。 對(duì)涵洞分類方法有很多，不同結(jié)構(gòu)型式的涵洞有不同的適用條件，其中，箱形涵洞在公路運(yùn)輸系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛[1-3]。 當(dāng)前，在國家大范圍推廣應(yīng)用裝配式施工的背景下，預(yù)制裝配式箱形通道的應(yīng)用也越來越廣泛[4-6]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的預(yù)制箱形通道施工工藝存在很多問題：第一，兩個(gè)側(cè)模高度存在一定的安全隱患，而且由于高度問題，在構(gòu)件振搗的過程中涵洞的導(dǎo)角位置總會(huì)產(chǎn)生氣泡等常規(guī)性問題；第二，預(yù)制箱形通道的鋼筋加工大多數(shù)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(dǎo)致焊接不飽滿；第三，預(yù)制裝配式箱形通道側(cè)墻運(yùn)輸通過常規(guī)的龍門吊無法進(jìn)行翻轉(zhuǎn)操作，需要2 臺(tái)80 t 的汽車吊進(jìn)行起吊和側(cè)翻，在安全上存在很大隱患，需要2 臺(tái)汽車吊從不同方向受力去起吊構(gòu)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(biāo)段實(shí)際背景為依托， 對(duì)傳統(tǒng)預(yù)制箱形通道施工存在的諸多問題進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，采用平臥式鋼結(jié)構(gòu)組合平臺(tái)、箱形通道主筋立焊改平焊、裝配式箱形通道翻轉(zhuǎn)機(jī)等，形成了一整套“現(xiàn)澆底板臥式預(yù)制裝配式箱形通道施工技術(shù)”。

2 工程概況

臨金高速公路臨安至建德段工程第TJ04 標(biāo)段全線位于杭州市桐廬縣分水鎮(zhèn)、 瑤琳鎮(zhèn)境內(nèi)， 起迄樁號(hào)K49+600～K61+700，起于分水鎮(zhèn)周王塢村中臺(tái)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(zhèn)新塢畈村。 本標(biāo)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(jié)構(gòu)類型，其中，裝配式箱形通道節(jié)段長度分為2.5 m 和1 m 兩種，采用加工預(yù)制的方式制得。 箱形通道分結(jié)構(gòu)型號(hào)分類：型號(hào)分為結(jié)構(gòu)型號(hào)、節(jié)段型號(hào)、構(gòu)件型號(hào)；對(duì)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(shù)原理

預(yù)制箱形通道鋼筋立焊改平焊， 通過立焊改平焊操作平臺(tái)（臺(tái)架）實(shí)現(xiàn)箍筋翻轉(zhuǎn)，使得每個(gè)面都能滿足平焊的要求；裝配式箱形通道采用平臥式鋼結(jié)構(gòu)組合平臺(tái)澆筑， 模板及噴淋養(yǎng)護(hù)采用臥式預(yù)制模板及均勻噴淋養(yǎng)護(hù)裝置， 將預(yù)制構(gòu)件平臥后，澆筑平臺(tái)附高頻附著式振搗器配合人工振搗，預(yù)制構(gòu)件通過智能控制器設(shè)置持續(xù)噴淋時(shí)間和間隔時(shí)間； 預(yù)制廠采用裝配式箱形通道翻轉(zhuǎn)裝置，將龍門吊的起重吊鉤改成三弦鉤，通過翻轉(zhuǎn)架內(nèi)設(shè)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(tái)

圖2 翻轉(zhuǎn)架側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖

4 工藝流程與操作要點(diǎn)

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(diǎn)

4.2.1 鋼筋加工制作

預(yù)制箱形通道的鋼筋加工大多數(shù)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(dǎo)致焊接不飽滿。 故而設(shè)計(jì)了一個(gè)臺(tái)架，通過在臺(tái)架上對(duì)箍筋的翻轉(zhuǎn)操作，可以使每個(gè)面都能滿足平焊的要求（見圖4），對(duì)焊接質(zhì)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(shí)從胎模上吊運(yùn)下來， 并存放至大龍門吊懸臂外側(cè)，按照預(yù)埋鋼筋骨架標(biāo)識(shí)牌所示區(qū)域存放。

4.2.2 鋼筋骨架安裝

鋼筋骨架安裝時(shí)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(diǎn)的加強(qiáng)及吊點(diǎn)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(yù)制箱形通道構(gòu)件模板全部采用平臥式預(yù)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(jīng)過驗(yàn)收。 制作模板依據(jù)凈寬的不同，分為6 m 和4 m 兩大類； 又依據(jù)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(duì)拉桿進(jìn)行加固， 模板制作時(shí)注意預(yù)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(yīng)注意對(duì)機(jī)械設(shè)備及材料進(jìn)行檢查，混凝土的配料和拌制采用自動(dòng)化計(jì)量裝置， 通過黑匣子進(jìn)行監(jiān)督。 混凝土的拌和采用拌和站集中拌和，由罐車運(yùn)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(shí)應(yīng)“快插慢拔”，防止振搗棒的位置形成空隙。 振搗時(shí)，以混凝土泛出浮漿、無明顯氣泡冒出且不顯著下沉為準(zhǔn)。

圖7 混凝土澆筑

4.2.5 混凝土養(yǎng)護(hù)

預(yù)制箱形通道構(gòu)件混凝土養(yǎng)護(hù)采用智能化均勻噴淋灑水養(yǎng)護(hù)， 在場地安裝養(yǎng)護(hù)管道系統(tǒng)， 并通過支管引到每個(gè)構(gòu)件旁，預(yù)制構(gòu)件通過智能控制器設(shè)置持續(xù)噴淋時(shí)間和間隔時(shí)間，在養(yǎng)護(hù)期間確保構(gòu)件濕潤，保證每批構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d。 噴淋灑水養(yǎng)護(hù)如圖8 所示。

圖8 噴淋灑水養(yǎng)護(hù)

4.2.6 預(yù)制箱形通道構(gòu)件吊裝運(yùn)輸

在預(yù)制箱形通道構(gòu)件上標(biāo)出尺寸、規(guī)格、澆筑日期、應(yīng)用箱形通道里程及箱形通道節(jié)段編號(hào)等。 外運(yùn)吊裝前，在預(yù)制場地對(duì)預(yù)制箱形通道構(gòu)件質(zhì)量進(jìn)行檢查與驗(yàn)收。 試驗(yàn)室對(duì)齡期未到期的箱形通道預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行回彈檢測， 當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后，按箱形通道預(yù)制構(gòu)件的編號(hào)及安裝順序進(jìn)行吊裝運(yùn)輸。 構(gòu)件預(yù)制廠采用裝配式箱形通道構(gòu)件翻轉(zhuǎn)裝置，將龍門吊的起重吊鉤改成三弦鉤，通過翻轉(zhuǎn)架內(nèi)設(shè)置的液壓裝置以及同步頂升裝置配合龍門吊起吊， 對(duì)構(gòu)件的起吊平移穩(wěn)定性有了較大的提升， 將構(gòu)件可以通過遙控翻轉(zhuǎn)至75°，配合龍門吊起吊，在安全上有了更大的把握，整個(gè)操作時(shí)間不超過5 min，對(duì)功效有很大的提升。 圖9 為翻轉(zhuǎn)完成，龍門吊升起裝車圖。

圖9 翻轉(zhuǎn)完成，龍門吊升起裝車

4.2.7 裝配式箱形通道構(gòu)件裝配

施工前，應(yīng)對(duì)基底及地基承載力進(jìn)行驗(yàn)收及檢驗(yàn)，現(xiàn)場做好預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸通道和吊車吊裝場地的地基處理。 運(yùn)輸通道（包括便道）平整，轉(zhuǎn)彎半徑、縱坡、道路寬度和強(qiáng)度可以保證運(yùn)輸通暢。 在附近引入高程及坐標(biāo)， 完成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)測量放樣。 裝配式箱形通道構(gòu)件正式拼裝前， 先在預(yù)制場進(jìn)行試拼裝，如圖10 所示。

圖10 構(gòu)件試拼

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

預(yù)制側(cè)墻通過設(shè)置“二孔”即頂部預(yù)埋鋼筋孔和側(cè)墻預(yù)留孔實(shí)現(xiàn)吊裝的穩(wěn)定性與安全性。 節(jié)段安裝順序?yàn)橛傻吞幭蚋咛幇惭b。 縱向的預(yù)制節(jié)段用連接縫和沉降縫相間設(shè)置，單構(gòu)件吊裝就位后，節(jié)段之間設(shè)置連接縫、沉降縫。

構(gòu)件組合結(jié)構(gòu)在側(cè)墻及頂板安裝完成后，布設(shè)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(yǎng)護(hù)不少于7 d。 最后進(jìn)行洞口施工、裝配式箱形通道回填及附屬設(shè)施和防水的施工。

5 優(yōu)勢及特點(diǎn)

1）本研究采用平臥式鋼結(jié)構(gòu)組合平臺(tái)澆筑，底模為不銹鋼模板，將預(yù)制構(gòu)件平臥后，澆筑平臺(tái)附高頻附著式振搗器配合人工振搗，確保澆筑時(shí)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(zhì)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(zhì)量良好。

3）本研究采用裝配式箱形通道翻轉(zhuǎn)機(jī)后，有效減少了箱形通道構(gòu)件碰撞臺(tái)座、模板造成的缺邊掉角，工程品質(zhì)有效提升。

4）本研究采用裝配式箱形通道翻轉(zhuǎn)機(jī)后，整個(gè)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(yù)制周轉(zhuǎn)效率也大大提升，有效節(jié)省了項(xiàng)目工期。

5）本研究采用平臥式鋼結(jié)構(gòu)組合平臺(tái)澆筑，節(jié)段構(gòu)件平臥，側(cè)墻施工高度減低，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

6）本研究采用裝配式箱形通道翻轉(zhuǎn)機(jī)后，僅需1 名操作員進(jìn)行遙控操作，配合預(yù)制場原有龍門吊吊裝，較吊機(jī)+ 人工輔助吊裝安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低，有效降低了施工成本。

6 結(jié)語