箱涵一體化模板施工技術及質量控制

牟雨龍 耿志華 張康榮 郭迎旗

（中電建路橋集團有限公司，北京 100048）

0 引言

該課題研究基于江門市蓬江區道路工程PPP項目龍舟山道路及規劃三路，根據工程實際情況及現場條件，選用涵洞解決路基路面較大排水問題。主要針對箱涵的主要施工工藝、技術控制要點進行分析，介紹關于一體化模板施工箱涵的施工工藝，提出控制措施。

1 工程概況

江門市濱江新區規劃三路：西起新昌路，東至濱江大道，新建道路總長3.34km，等級為城市次干路，設計時速30km/h，標準寬度30m，雙向六車道規模。道路排水管涵采用箱涵一體化施工可以最大程度地保證施工質量、安全及工期的要求。

2 一體化箱涵施工技術

2.1 總體工藝

一體化模板施工箱涵的具體施工工藝流程：測放基坑位置—基坑開挖—承載力檢測—施工墊層—底板、墻身鋼筋綁扎—安裝臺車—綁扎頂板鋼筋—安裝側?！獫仓炷痢Ｊ┕ち鞒倘鐖D1所示。

圖1 施工流程圖

2.2 樁位測放精度控制

在基坑開挖前，應復測原地面標高，對比設計基坑底部標高，確定開挖深度。并根據設計要求將基坑縱橫向中心樁及邊線位置精準放樣，按照基槽底部尺寸、埋深、坡比等參數計算確定開挖尺寸。

2.3 基坑開挖設置

基槽開挖按照“由上至下、分片區、分層次”的原則進行，放坡系數設置為1∶1。為了方便排水并防止水流進入基坑，可以在原地面開挖范圍外順地勢設置30cm×30cm的截水溝，基坑底部設置30cm×30cm的排水溝以及60cm×60cm×80cm集水井。

基坑開挖“由中間向兩側”進行，邊坡修整由人工配合從上至下進行修整。測量人員全程進行測量監控，直至邊坡修整至設計的開挖邊界為止。設計坑底標高上方最后20cm～30cm改由人工開挖清理，確?；拥撞繕烁叩拈_挖精度?；娱_挖示意圖如圖2所示。

圖2 基坑開挖示意圖

2.4 基坑承載力檢測

對開挖完成的基坑進行承載力檢測，如果基槽承載力無法滿足施工要求，應及時聯系設計人員確定基坑地基的處理方式，確?；映休d力滿足要求后才可繼續進行施工。

2.5 墊層標高控制

基坑易發生下沉、變形斷裂等事故，因此采用墊層基礎來提高基礎的強度和承載力。墊層采用30cm石屑墊層+10cm C15混凝土進行澆筑，墊層滿足強度要求后，才可以進行箱涵下一步施工。

在石屑墊層及混凝土墊層的澆筑過程中，應加強墊層頂部標高控制，對兩層墊層分層澆筑的標高點應做標識，確保最終墊層的標高滿足設計及后續施工要求。

2.6 底腹板鋼筋安裝精度控制

在基坑底部重新放樣出縱橫向中軸線端點，并以此為基礎，確定出箱涵基礎輪廓線及鋼筋定位點線。按照各層鋼筋間距在架立鋼筋上做好標記，按照標記綁扎各層鋼筋。鋼筋連接方式宜采用焊接，同層鋼筋網片縱橫向鋼筋間，在其交叉點處可采用綁扎連接，將縱橫向鋼筋聯系為整體。綁扎連接點按照50%跳格設置，不用滿扎，相鄰兩排綁扎連接點應錯格設置，使相鄰4個綁扎連接點形成“梅花型”布置。為保證底腹板鋼筋保護層，在網片縱橫向鋼筋連接點位置同樣按照“梅花型”布置混凝土墊塊。

2.7 臺車模板設計

箱涵施工利用一體化模板臺車，簡化了施工步驟，使施工流程更加規范，另較傳統模板施工，箱涵一次成型，避免了后澆帶對實體質量的影響，因此一體化模板臺車的設計與安裝成為施工中的控制重點。對一體化模板臺車所采用的鋼模板進行設計驗算，確保其在混凝土澆筑過程中，不會因混凝土的側向壓力而發生形變，保證施工質量。模板臺車的安裝過程，需要保證其安裝精度，使其達到應有的一體化施工效果。1）一體化模板臺車安裝順序。軌道一臺車架體一調節系統一千斤頂一內模一頂模一拉桿。支立模板時，將臺車吊裝到位，通過調節系統，逐步將頂部及側模調整到指定位置。并細微調節螺桿，微調側模和頂模。調整到位后，通過螺桿及模板拉桿將頂模和側模加固到位。2）臺車模板設計驗算。移動模板臺車由內外模板、箱內臺車支撐體系、臺車走行體系組成，為確保模板臺車在混凝土澆筑過程中具有足夠抵抗混凝土側壓力形變的能力，對模板強度、抗撓性能、抵抗豎向及橫向變形的能力進行驗算，驗證模板臺車的使用安全性能。模板臺車具體布置如圖3所示。臺車模板強度及抗撓性能驗算如公式（1）～公式（4）所示。

圖3 箱涵模板臺車布置圖

式中：、為混凝土對模板的側壓力（kN/m）；γ為混凝土重度（kN/m3）；為初凝時間（h）；為混凝土澆筑速度（m/h）；為側壓力計算位置處至混凝土頂面的高度（m）；取值為1；取值為1.15；混凝土對模板的側壓力=min（、）=45.1kN/m；為模板抗壓強度；為計算系數；為模板寬度；為模板厚度；為模板撓曲變形；為模板所受荷載；為模板長度；模板所用材料彈性模量；為模板慣性矩。

通過對模板強度及抗撓性能的驗算分析可知，其抗壓強度為94.37MPa＞，即模板具有足夠抵抗混凝土側向壓力的強度；混凝土壓力造成的模板撓曲變形為0.58 mm＜l/400，即模板足以抵抗混凝土壓力使模板產生的撓曲變形。臺車模板抗變形性能驗算如公式（5）～公式（6）所示。

式中：為模板豎向所受壓力；M為豎向彎矩；W查表可得，取值101.5cm；為模板所受荷載，計算取值85.7kN/m；為模板長度；δ為模板橫向所受壓力；M為橫向彎矩；W查表可得，取值51.2cm；為模板所受荷載，計算取值33.8kN/m；為模板長度。

根據模板配置及對其強度及抗變形能力的驗算分析可知，模板豎向所受壓力δ=59MPa＜210MPa，橫向所受壓力H=46.4MPa＜210MPa。表明臺車模板強度足以達到抵抗混凝土壓力的要求。3）臺車支撐體系用于支撐和調節臺車整個內模體系，使內?？梢詽M足不同尺寸箱涵的使用要求。模板臺車支撐系統主要由內模移動架、調節螺桿、螺桿千斤頂、滑梁以及外部支撐架組成。4）臺車走行體系用于整個模板臺車的走行安裝。使模板臺車能夠運用于長距離分節段箱涵施工，通過鋪設軌道及臺車走行即可完成模板移動，不用重新吊放臺車模板。走行體系包括滾輪及軌道，在模板臺車的底部對稱布置行走輪，軌道采用重軌，用于控制臺車的移動路線。

2.8 頂板鋼筋綁扎質量控制

按照“先主后副”的原則綁扎頂板鋼筋，以頂部中心線為標準進行劃線定位，確定鋼筋位置及間距。鋼筋連接如遇有接頭，同一截面接頭數量，搭接長度按現行施工規范規定執行。

頂板鋼筋安放到位后，在主筋下綁扎安裝混凝土墊塊，用于確保頂板鋼筋對凈保護層的要求，混凝土墊塊強度應于混凝土工程實體強度一致，以保證實體強度質量均勻，避免出現因局部強度不足而出現的實體破壞。

2.9 側模安裝精度控制

投入使用的鋼側模須先清理干凈并涂刷脫模劑，避免脫模時由于混凝土與模板黏連造成混凝土缺棱掉角導致外觀破損，影響箱涵外觀質量。

模板安裝時，同步進行位置測量，于頂部測放出箱涵中心線，以箱涵實際寬度為標準，從箱涵中心線位置分別測量出兩側模板的端點位置。根據箱涵中心線和側模端點的實際位置不斷微調側模，確保側模安裝到位。避免模板間產生錯位縫隙，導致混凝土澆筑漏漿，影響實體外觀質量。側模安裝完成后，對模板各處連接位置進行檢查，確保連接加固位置偏差在規定設計范圍內。

2.10 混凝土澆筑與配比

采用抗滲混凝土進行澆筑底板時，通過頂板部位預留的輔助混凝土澆筑口進行澆筑，并通過側墻進行底板混凝土的輔助澆筑作業。當混凝土澆筑入模后，及時進行振搗，避免澆筑入模的混凝土堆積。利用澆筑口進行混凝土澆筑時，若混凝土下落高度過大，應設置澆筑串筒進行輔助澆筑，使混凝土的自由下落高度控制在2m以內，避免因下落高度過大造成混凝土與地面沖擊離析。

為達到底板與墻身的整體一次性澆筑，須對混凝土的相關參數進行調整處理。箱涵一體化施工對混凝土的性能要求更高，既要求混凝土強度達標，又要保證混凝土在澆筑時的和易性。因此，根據混凝土的使用用途對混凝土配比進行分析，從而確定合適的水膠比來進行混凝土的配制。

式中：γ取值1.12；f，為水泥強度等級（MPa），取值32.5；f為水泥28d膠砂抗壓強度；γ、γ為粉煤灰影響系數、粒化高爐礦渣影響系數，γ取值0.85；γ取值1.00；/—混凝土水膠比；f為膠凝材料28d膠砂抗壓強度f，0為混凝土配制強度（MPa）；α、α為回歸系數，查表可得，取值0.53；α取值0.20。

通過計算及對比試驗，最終確定混凝土配合比，見表1。

表1 混凝土配合比試驗表

3 結論

綜上所述，市政工程中的箱涵采用一體化模板施工，其工序步驟較傳統支架搭設澆筑法得到進一步的簡化。另相較于普通定型化模板臺車施工箱涵的方法，一體化模板施工解決了后澆帶施工縫的質量問題，且對長距離的箱涵施工而言，其并不會造成較大的工作量增加。既有效地保證了箱涵的施工質量，又解決了施工中面臨的功效、成本、質量等方面的問題。該文研究介紹的箱涵一體化模板施工中的工藝流程、技術要點及控制重點對利用箱涵進行公路排水處理施工有一定的指導作用。