預制箱涵在市政水利工程中的應用

胥 堯, 馮文博, 王崇禎, 顏 亮, 汪奧林

(中建交通建設集團有限公司, 四川成都 641499)

隨著我國城市開發建設的不斷推進，城市新區建設往往伴隨著市政基礎設施工程與原有水利灌溉設施間建設矛盾，在市政基礎設施建設過程中，將對原有水利設施進行改建。為在市政基礎設施施工過程中，工程建設不影響水利灌區供水和工程的安全運行管理需要，在市政基礎設施工程與水利灌溉工程相互影響地段，采用預制箱涵，確保水利改建工程質量和供水安全。

1 工程概況

絳溪三線道路工程起于北一線，穿機場南線，終于三岔一線；道路全長9.95 km，其中約3.26 km位于絳溪河綠帶范圍。道路規劃紅線寬45 m。本項目道路等級為城市主干路，設計速度為40 km/h，路幅寬度45 m，道路斷面按照道路功能、交通量預測和周邊道路情況，線路斷面采用四幅路，雙向六車道+非機動車道。興隆分干渠從高南干渠8+990左岸取水，全長11.237 km。渠首設計流量為2.1 m3/s。渠線起于簡陽市三岔街道好桅村，止于福田鄉定水村，灌溉三岔街道、蘆葭鎮、草池鎮、玉成街道和福田鄉共25個村，設計灌溉面積2 107 hm2。由于絳溪三線道路工程建設，將涉及興隆分干渠1處，絳溪三線道路工程K6+940～K7+260段涉興隆分干渠為2+954～3+363段(圖1)。

圖1 改建渠道平面設計

2 箱渠設計

涉興隆分干渠改建工程下穿并平行絳溪三線，絳溪三線涉興隆分干渠改建工程采用預制暗渠。暗渠采用預制裝配式形式，暗渠采取整體式斷面結構直墻、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 安裝設計

預制暗渠標準節長為3 m，C35混凝土共14.4 m3，每節暗渠重量約36 t。在箱渠上設置4根15 t吊釘，用于吊裝安裝。在預制箱渠中部同斷面腋角處設置4個60 cm長連接箱，采用4根780級φ25 mm精軋螺紋鋼將相鄰預制暗渠連接、非預應力鎖緊螺母緊固，在連接箱、連接處分別設置加強螺旋箍筋，在精軋螺紋鋼孔上設置注漿孔，安裝完成后對精軋螺紋鋼注漿保護(圖3)。

圖3 箱涵安裝示意(單位:cm)

2.2 防止水設計

預制暗渠防止水采用外防滲入、內防滲出。預制暗渠設置為企口，預制箱涵安裝時，節段間縫寬不大于10 mm。內外迎水面為30 mm高雙組分聚硫密封膠+70 mm高聚乙烯泡沫板，連接處由內向外設置26 mm遇水膨脹膠圈+楔形膠圈防水。在每個連接處箱涵插口頂部兩腋角與頂板交接處設置2道φ14 mm鋼制檢測孔，以檢測防水效果(圖4)。

圖4 防水示意

3 箱涵施工

施工工藝流程見圖5。

圖5 施工工藝流程

3.1 溝槽開挖及基礎施工

本工程施工前向當地水利管理部門協調關閘停水事宜，確定好施工周期。停水施工之前提前做好導流措施，在擬建干渠開挖溝槽左側開挖深1 m，寬1 m的溝渠，作為干渠現有積水以及施工期間匯水的臨時導流。

箱涵已在工廠預制完成，溝槽開挖按照全段開挖一次性安裝實施。

基坑采用人工配合挖掘機開挖，坑底預留20 cm采用人工清底整平。根據設計要求開挖溝槽，在溝槽底一側設置排水溝及集水井、槽頂兩側設置擋水堰，及時抽排積水及防止雨水浸入。

溝槽開挖完成經地勘承載力檢測、地基驗槽完成后，及時鋪設碎石層、澆筑混凝土墊層。

3.2 預制箱涵運輸及吊裝

根據危險性較大的分部分項工程安全管理規定，在施工前編制并組織專家審查預制箱涵的吊裝方案，確定施工工藝、工況、吊裝設備、運輸線路、吊裝方法等。

3.2.1 吊裝設備

根據履帶吊起重量大、機動性能強的特點，本預制箱涵吊裝采用150 t的履帶吊作業。

預制箱涵單構件重量36 t，最大溝槽開挖深度4.4 m，溝槽底寬9.7 m。按最不利半徑計算：構件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，滿足預制箱涵36 t起重要求，滿足起重機械相關作業管理辦法。

3.2.2 預制箱涵運輸

預制箱涵采用平板拖車由預制廠運輸至施工現場，構件上下車均采用吊釘吊運。運輸車運輸至現場后，可先直接按順序吊放在溝槽上，安裝時進行調整。

3.3 預制箱涵的安裝

3.3.1 防水施工

按照設計要求分別安裝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)首先在墊層上畫出暗渠結構中心線，在各預制箱涵兩端頭底板處畫出箱涵中心線。

(2)采用150 t履帶吊將預制箱涵吊運至待安裝處墊層上。

(3)將預制箱涵提吊至墊層上20 cm，采用人工配合調整，將預制箱涵與畫好的中心線對齊。

(4)將待安裝箱涵與已安裝箱涵保持20 cm以內距離(對中精度越高距離應越小)，下放至墊層上。

3.3.3 箱涵安裝

預制箱涵安裝采用φ25 mm精軋螺紋鋼拉結就位，具體方法：

(1)第一節段采用履帶吊精準吊裝就位。

(2)后續節段與前節段對中。

(3)根據節段間距離，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)在待安裝箱涵后節段連接處精軋螺紋鋼上安裝鋼墊板、穿心式千斤頂，單個千斤頂張拉力不低于50 t。

(5)開啟油泵，張拉精軋螺紋鋼，預制箱涵向前推進合攏。在此過程中，應時刻注意對中情況，要及時采用兩側不均勻壓力調整對中姿態。

(6)當節段縫寬為10 mm左右時，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、油泵正常工作時預制箱涵在混凝土墊層上正常穩定移動時的油泵壓力值為控制值，在智能油泵系統上增設一定壓力作為控制值，當達到此控制值時油泵停止工作，采用此方法避免人為操作失誤時，預制箱涵高強度擠壓。

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

(8)繼續重復以上步驟直至安裝完成。

3.3.4 穿筋孔注漿及封閉

安裝完成的預制箱涵，通過預留的注漿孔注入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

預制箱涵可邊安裝邊回填，已安裝完成的節段采用兩邊對稱回填，回填時距離涵體0.5 m范圍內不得采用重型壓實設備。

4 應用分析

預制箱涵是住房和城鄉建設部建筑業10項新技術(2017版)裝配式混凝土結構技術在市政水利工程中的應用實例，也是裝配式混凝土結構在工程實體中的應用推廣，其具有構件加工精度高、質量控制好、成品質量好、模塊式安裝等優良特點。

在絳溪三線道路工程涉興隆分干渠改建施工過程中，改建工程下穿及平行絳溪三線，施工過程中存在交叉矛盾。若采用常規的混凝土現澆方法，受交叉施工影響、場地限制、安全文明施工影響，現澆混凝土周期較長，且混凝土澆筑后一般需要強度達到100%才能回填，整個改建工程周期長，將會影響絳溪三線道路工程施工及水利灌溉安全。通過將暗渠采用裝配式混凝土結構進行預制，工廠化加工、模塊化安裝，既保證了工程實體質量，也能做到邊開挖、邊安裝、邊回填流水作業，同時也減少使用模板支架等材料，更好地做到了節能降耗。