新型預(yù)制裝配式涵洞施工標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究

鄒正明

（安徽省交通投資集團有限責(zé)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(shè)系統(tǒng)發(fā)出開展高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)化活動的通知，要求在高速公路建設(shè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)工地標(biāo)準(zhǔn)化、施工標(biāo)準(zhǔn)化、管理標(biāo)準(zhǔn)化，加快推行現(xiàn)代工程管理，促進工程施工管理的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、精細(xì)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(shè)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)化，則很難達到交通運輸部施工標(biāo)準(zhǔn)化的要求。

鑒于此，為進一步推動施工標(biāo)準(zhǔn)化，安徽省交通投資集團公司在多年實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，提出高速公路涵洞標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化預(yù)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(biāo)形成預(yù)制標(biāo)，高標(biāo)準(zhǔn)集中預(yù)制全線所有涵洞構(gòu)件，然后再由各路基標(biāo)段根據(jù)路基工程進展情況，預(yù)制標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)計、施工標(biāo)準(zhǔn)化的各環(huán)節(jié)。

1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(shè)涵洞583道，平均間距為239m。

1.1 規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化

通過設(shè)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(biāo)準(zhǔn)化設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長度為3m，非標(biāo)準(zhǔn)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(yù)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(biāo)準(zhǔn)化，使得單個預(yù)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(biāo)準(zhǔn)化

管形涵洞分片預(yù)制，運到現(xiàn)場拼裝時，統(tǒng)一采用彎螺栓方式進行標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化的彎螺栓實現(xiàn)各預(yù)制構(gòu)件的連接標(biāo)準(zhǔn)化。

2 施工標(biāo)準(zhǔn)化

2.1 預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)化

2.1.1 模板標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化的臥式定制整體鋼模板57套（見圖3），按設(shè)計要求精確定位預(yù)留彎螺栓等預(yù)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(yù)制構(gòu)件可以順利安裝。

圖3 定制的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化

嚴(yán)格按照設(shè)計形狀和尺寸，統(tǒng)一制作鋼筋標(biāo)準(zhǔn)胎架18套，所有鋼筋骨架均在標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化，有效控制了鋼筋保護層厚度。

2.1.3 澆筑標(biāo)準(zhǔn)化

預(yù)制標(biāo)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(yán)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(yù)制涵洞構(gòu)件混凝土澆筑，分層及時振搗成型，形成標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化

預(yù)制標(biāo)段統(tǒng)一采用標(biāo)準(zhǔn)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(guān)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(yù)制構(gòu)件混凝土強度穩(wěn)定增長。通過標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)生，預(yù)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(biāo)準(zhǔn)化

2.2.1 吊裝標(biāo)準(zhǔn)化

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

2.2.2 運輸標(biāo)準(zhǔn)化

預(yù)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(dāng)噸位的平板拖車，對于較大構(gòu)件，應(yīng)提前向公路相關(guān)管理部門申報大件運輸許可。預(yù)制構(gòu)件進場對施工便道要求較高，應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)化

2.2.3 拼裝標(biāo)準(zhǔn)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(yù)制構(gòu)件的順利就位，拼裝應(yīng)按設(shè)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)化

2.2.4 防水標(biāo)準(zhǔn)化

由于采用分解預(yù)制再拼裝模式，必然會在預(yù)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(biāo)準(zhǔn)化施工。

圖8 預(yù)制涵洞拼裝接縫實現(xiàn)防水標(biāo)準(zhǔn)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(yù)制標(biāo)段，通過工廠化進行集中預(yù)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(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)到墻身再到蓋板是依次進行的，而且往往還要將基礎(chǔ)、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(yù)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(yù)制，現(xiàn)場只是做基礎(chǔ)，這樣基礎(chǔ)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(yù)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(yù)制裝配式涵洞實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、集成化、規(guī)模化，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(biāo)，符合交通運輸部推進施工標(biāo)準(zhǔn)化、推行現(xiàn)代工程管理新理念的要求，值得進一步借鑒、應(yīng)用和推廣。

建議今后預(yù)制裝配式涵洞在總結(jié)已有工程實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)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(yīng)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(yù)制裝配式涵洞今后能夠更好地應(yīng)用于我國高速公路建設(shè)領(lǐng)域。

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