預制大體積矩形箱涵施工技術

陳仕颋

上海市基礎工程集團有限公司 上海 200002

箱涵在公路跨線施工中有較廣泛的應用，傳統箱涵結構多采用搭設支架現場澆筑（現場綁扎鋼筋、支模、澆筑混凝土）的施工方式，雖然設計和施工技術都較為成熟，但施工工期較長，往往對周圍環境、交通通行造成巨大的壓力，由此導致社會經濟資源的浪費[1-2]。

預制大體積矩形箱涵采用工廠預制、現場安裝的方法施工，加快了工程進度、減少了現場操作時間，解決了跨線箱涵施工需快速恢復交通的難題，是更為高效、綠色的建造技術。

1 工程概況

上海S7公路Ⅱ-2標為S7高速公路跨越G1503的互通式立交，全長1.75 km，G1503改建道路為東西走向，全長2.13 km。工程內容包括高架橋梁、地面道路、地面橋梁、G1503道路拓寬以及本標段規劃紅線范圍內的河道工程。

聯楊路下穿G1503立交NE匝道、SE匝道處各設置車行地道1座，NE匝道車行地道長11.190 m，SE匝道車行地道長10.239 m。2座車行地道均為暗埋段，單箱單室箱形結構，采用預制拼裝方式施工。

以NE匝道車行地道為例，該地道總高6.25 m，結構總寬16 m，底板、頂板厚度均為0.7 m，分為上下兩部分節段，每部分節段各2段，每段尺寸為17.400 m×5.400 m×3.125 m。其中，下節段每段質量213.3 t，上節段每段質量219.2 t。

2 預制大體積矩形箱涵施工的特點和難點

預制大體積矩形箱涵，采用工廠預制、現場安裝方法施工，無疑比現澆更能加快工程進度，減少現場操作時間。預制安裝工藝可以平行作業，大量工作在工廠內完成，減少占用現場的空間和時間，既不必長時間封閉交通，也降低了工人工作的危險性。本工程區域內存在一條社會道路貫穿，且無法進行交通封閉，故需盡可能地減少對交通的影響。

在施工過程中，預制大體積矩形箱涵將面臨以下主要難題：

1）大體積矩形箱涵預制過程中的幾何尺寸、預埋管道等各方面匹配精度要求高、質量控制嚴。

2）過往施工案例較少，施工經驗缺乏。

3）箱涵節段間拼裝連接緊固及密封性要求高。

上述難題對相應施工工藝提出了較高要求。根據現有規范及業主、設計的要求，對預制大體積矩形箱涵施工制定了一套系統的施工方案，主要措施如下：

1）為保證下節段側墻轉角處混凝土澆筑均勻、密實，先行側墻轉向預制，施工縫交界面鑿毛處理，并預留鋼筋，按規范要求保證鋼筋接頭不在同一截面。

2）支架及模板系統整體搭設，所有過節段的預留孔道均采用一次性埋設，待混凝土澆筑完畢后，再進行切割。

3）相鄰節段澆筑時采用薄模板，相鄰節段匹配施工。

4）利用各厚度聚四氟乙烯板襯墊于基礎底面、縱縫處，微調箱涵上下節段垂直度及標高。

5）對預制箱涵拼縫（環縫、縱縫）進行設計優化，并對稱張拉預應力，確保箱涵節段密貼及防水密封效果。

3 大體積矩形箱涵預制施工

箱涵分為4個節段：底板2個節段底模同時搭設，預應力管道在第1個施工段時，進行整體定位固定，分段存放時進行切割，保證預應力管道吻合；頂板2個節段支架整體搭設，確保頂板匹配施工，預應力管道在頂板第1個施工段時，進行定位固定，分段存放時進行切割，保證預應力管道吻合；節段之間涂抹隔離劑，完全匹配施工，待整體施工完成后，方可拆除支架，分段存放。

3.1 下節段側墻轉角處施工

側墻考慮混凝土流動性，為保證混凝土密實及轉角處應力擴散，在轉角處底板位置進行分段，先行匹配施工（圖1）。

圖1 箱涵下節段側墻轉角預制施工立面示意

在臺座上整體施工節段側墻轉角處，支設底模及環縫、縱縫處模板，環縫橫斷面一側預留止水槽口。綁扎鋼筋，底板預留鋼筋伸入底板，長度交錯。整體定位固定預應力孔道后，進行模板系統及縱縫處模板支設，縱縫采用企口式，縱縫、環縫預留止水槽口處埋設相應尺寸硬木，并涂抹脫模劑后進行混凝土澆筑。養護后，對底板交界面進行鑿毛處理。

3.2 下節段施工

在臺座上支設底模及環縫處模板，環縫一側預留止水槽口。下節段側墻轉角處翻轉定位，綁扎底板鋼筋及吊點，并與底板預留鋼筋進行焊接。整體定位固定預應力孔道、埋設底板壓漿孔道后，進行混凝土澆筑與養護。

箱涵模板采用厚18 mm竹膠板，橫肋采用100 mm×100 mm方木，縱肋采用雙拼10#槽鋼，側墻采用三段式對拉螺桿固定（圖2）。

圖2 箱涵下節段預制施工立面示意

3.3 上節段施工

在已完成的下節段上支設滿堂支架系統、模板系統及兩側操作平臺，縱縫及環縫處不拆除下節段施工模板，匹配施工，綁扎鋼筋及吊點。再整體定位固定預應力孔道，上節段環縫橫斷面一側預留止水槽口，最后進行混凝土澆筑與養護，完成箱涵預制。

頂板施工支架立桿縱橫距為0.6 m，步距為1.2 m。按規范要求設置掃地桿及剪刀撐。

3.4 混凝土施工要點

施工縫處止水帶、鋼筋等較密集處，混凝土澆筑時一定要振搗密實，以防滲水。

因箱涵側墻、頂底板較厚，加強混凝土養護，頂板、底板混凝土面覆蓋塑料薄膜、草包或麻袋等，并進行澆水養護。側墻混凝土要延長拆模時間，使混凝土保溫，保濕，減小混凝土內外溫差，防止產生收縮裂縫。

對于底板和頂板，應在終凝前多次收水抹光。頂板可采用蓄水養護，其他混凝土必須采用保溫保濕養護，且要有足夠長的時間（不少于7 d），避免干濕交替。

4 預制大體積矩形箱涵運輸

箱涵裝運選用Actros3354型牽引車及配套尼古拉斯平板車組。尼古拉斯平板車組的后掛車具有自身遙控轉向能力，有較小的轉彎半徑，適合超長超寬構件的裝運。

如圖3所示，因箱涵側墻間距大，設置2個截面尺寸2 m×2 m、高為上節箱涵高度的混凝土輔助支點，頂部鋪設方木，輔助側墻受力，防止側墻及頂板在運輸過程中顛簸造成混凝土構件的破壞，并防止混凝土構件磕碰。

圖3 箱涵裝運示意

大型運輸汽車裝載大型構件時，應遵守《超限運輸車輛行駛公路管理規定》的相關要求，并在構件最外端掛警告信號燈或者帶警旗的安全繩。

5 預制大體積矩形箱涵安裝

5.1 施工流程

箱涵運輸→匹配安裝→墊層找平→吊裝下節段1→試吊下節段2→涂刷環氧樹脂及安裝止水橡膠條→吊裝下節段2→張拉預應力→吊裝上節段1→涂刷環氧樹脂及安裝止水橡膠條→吊裝上節段2→張拉預應力→嵌縫（環縫、縱縫）

5.2 下節段安裝

地基處理完成后，安裝前，進行墊層標高的復核工作。存在標高誤差時，局部采用細砂找平，并在墊層上放樣出設計箱涵平面位置。吊裝時精確調整，利用吊點起吊安裝下節段，定位準確后，下節段預留止水槽口嵌填遇水膨脹橡膠條，并在下節段環縫拼接面涂抹環氧樹脂黏結劑。下節段定位準確后，在預應力孔道中穿預應力束，并從兩側至中間對稱張拉預應力束。下節段安裝完成后，在下節段縱縫處預留止水槽口嵌填遇水膨脹橡膠條，縱縫拼接面涂抹環氧樹脂黏結劑。

5.3 上節段安裝

根據現場施工條件和預制箱涵構件規格，選取NE匝道箱涵上節段的吊裝作為主要吊裝工況分析。箱涵長17.4 m，高3.125 m，總質量219.3 t，為最重節段，采用1臺250 t履帶吊及1臺260 t履帶吊雙機吊裝。

使用履帶吊對上節段進行起吊卸車并運送至安裝位置，將上節段與下節段側墻面對齊，將聚四氟乙烯板襯墊于縱縫處微調標高、垂直度。上節段預留止水槽口嵌填遇水膨脹橡膠條，并在上節段環縫拼接面涂抹環氧樹脂黏結劑，正式進行上節段安裝。定位準確后，在預應力孔道中穿預應力束，并從兩側至中間對稱張拉預應力束，保證節段間拼縫吻合，張拉完成后，方可進行后續施工。

通過底板預留壓漿孔道用砂漿對底板空隙進行填補密實，并完成安裝。

5.4 環縫、縱縫密封施工

拼縫環縫為橫斷面分段施工縫，前后節段一側預留止水槽口，另一側匹配施工，前后節段均設置倒角，安裝時預留止水槽口嵌填遇水膨脹橡膠條，在交界面處涂抹環氧黏結劑，前后節段密貼后，在倒角處嵌填柔性密封膠。

拼縫縱縫為縱斷面分段施工縫，構造采用企口縫形式，下節段與上節段匹配施工，前后節段縱縫設置相錯，不在同一平面內，下節段與上節段均設置倒角，安裝時預留止水槽口嵌填遇水膨脹橡膠條，在交界面處涂抹環氧黏結劑，前后節段密貼后，在倒角處嵌填柔性密封膠。

拼裝前對箱涵拼接縫進行表面處理，確保表面無油、無水及無可見灰粉。箱涵環縫及縱縫拼接采用環氧黏結劑連接，環氧黏結劑初步固化時間應不小于1 h，應在規定的兩面涂抹厚度條件下，發生均勻的擠出量，并僅有滴掛而無流淌現象。環氧黏結劑應防老化、防碳化、防強腐蝕。

安裝完成后對頂板進行表面清潔，確保混凝土表面干燥平整后，分3層整體涂刷聚氨酯防水涂料，并在施工縫處局部加強，涂層增加1～2層，每一層涂層須待上一層涂層固化后（一般不小于24 h）方可施工，涂刷的方向必須與上一層的涂刷方向垂直。涂膜固化前嚴禁在該區域作業、與水接觸，以確保防水施工質量。然后鋪設油氈隔離層，加強防水隔水效果。

6 工程實施效果

本工程預制箱涵質量優良，無受力裂縫，外觀質量良好，棱線平順，混凝土無明顯色差。預制箱涵實測數據均滿足設計及規范要求。

本工程單個箱涵拼裝完成時間約為8 h，吊裝完成后可快速恢復聯楊路交通。工程中通過接縫防水、頂板防水涂料及防水卷材的多道防線，有效地實現了箱涵的防水密封效果。

7 結語

上海S7公路新建工程Ⅱ-2標的路基段跨越既有地面道路，采用預制大體積矩形箱涵施工工藝，實現了預制構件工廠化作業，施工質量優良，預制構件匹配精度高、施工安全，連接構造牢固及耐久，密封性好，施工現場工期大幅縮短等效果。

經過驗收及現場使用，施工工藝質量符合設計及現行驗收規范要求，證明了施工技術方法是可行的，可為公路工程或市政道路設計和施工提供參考。該技術對預制裝配的發展具有一定的意義，是一種可降低城市內建設施工對交通影響的新型施工工藝。

今后，預制箱涵應形成相應的工廠化標準結構形式，以縮短預制周期，從而提高施工效率及社會效益；同時，應對長度較長的箱涵如何合理分段預制進行更進一步的深化研究及實踐。