多型號裝配式通道集約化制造安裝技術的應用

摘要：文章以蘭州至海口高速公路廣西欽州至北海段改擴建工程為例，充分應用集約化理念，優(yōu)化不同型號通道的基礎、側墻、蓋板的設計，設計出能夠預制多種型號的裝配式構件的鋼模板，形成了“多型號裝配式通道集約化制造安裝技術”，為基坑開挖、基礎澆筑、預制構件安裝施工提供了安全良好的作業(yè)環(huán)境。采用該技術的裝配式涵洞通道施工進度快、工期短、質量可靠、安全可行，可用于項目裝配式涵洞通道施工，具有推廣意義。

關鍵詞：集約化；裝配式；涵洞；通道；改擴建

U445.47A441383

0 引言

蘭州至海口高速公路廣西欽州至北海段改擴建工程主線經欽州市欽南區(qū)、北海市合浦縣，總體走向呈由西向東。路線起于欽南區(qū)高橋村南北樞紐互通設計起點處，與正在建設中的廣西南寧經欽州至防城港段改擴建工程終點相接，向東經高塘、高灘、石灘、牛角灘、高嶺桐、沙朗、鐵山港、何屋村，止于山口鎮(zhèn)桂海主線收費站，與蘭海高速公路廣東段順接，路線長度為111.85 km。本項目充分應用集約化理念，優(yōu)化不同型號通道的基礎、側墻、蓋板的設計，設計出能夠預制多種型號的裝配式構件的鋼模板。

通過欽北改擴建工程的經驗總結提煉，形成了“多型號裝配式通道集約化制造安裝技術”，以集約化為核心，使人工機械設備得到高效利用，縮短工期，降低成本。同時通過提高質量、降低安全風險及環(huán)境污染，從而降低額外成本，提高經濟效益。并申請發(fā)明專利1項：一種裝配式預制涵洞通道側墻模板系統(tǒng)（ZL 2021 2 0430443.X）。

本技術適用于裝配式涵洞通道。在改擴建公路和新建公路預制場到安裝點地勢較平坦、便道較寬能通行50 t以上汽車吊的施工點及通道吊裝范圍內場地較平坦寬闊、整平碾壓密實、無桿線與房屋或其他結構物影響的場地條件下也可適用。

1 技術的特點和工藝原理

1.1 技術特點

降低安全風險及環(huán)境污染：同現場澆注比較，工廠生產構件能減少材料浪費和環(huán)境污染。裝配式施工現場吊裝持續(xù)時間短，降低安全風險，特別是在改擴建邊通車邊施工的情況下，效果尤為明顯。

節(jié)約材料、低碳降耗：用一套模板體系可以完成不同型號通道制造、節(jié)約模板材料，提高周轉效率。

1.2 可調節(jié)多型號裝配式通道模板工藝原理

裝配式涵洞通道采用三構件組合形式，即兩側墻和蓋板，通過通道結構深化設計將側墻、蓋板厚度和寬度尺寸統(tǒng)一化，制造鋼模板設計成可單向調節(jié)尺寸的模板制造體系，達到多型號通道構件制造的目的，現場安裝通過局部混凝土現澆將裝配式通道與原有通道進行防水處理，形成新舊公路結構統(tǒng)一整體。

1.3 墻身可調節(jié)模板施工工藝原理

墻身預制重量一般控制在30 t以下便于吊裝，墻身高度為4.5 m以下時可預制成3 m節(jié)段和2 m節(jié)段，對于高度gt;4.5 m時建議預制成2 m節(jié)段。墻身可調節(jié)模板施工主要是3 m節(jié)段與2 m節(jié)段之間的調節(jié)，相同高度的調節(jié)只需增加一塊側面配模和支撐即可；對于不同高度和寬度調節(jié)，則需增加側面配模的同時再加一塊端頭配模和支撐。即同高度不同寬度，增加側面配模；不同高度不同寬度，增加側面與端頭配模；同寬度不同高度增加端頭配模來實現。

2 施工工藝流程及操作要點

2.1 施工工藝流程（圖1）

2.2 施工操作要點

2.2.1 多型號裝配式通道協(xié)調統(tǒng)一深化設計

因通道蓋板頂部的填土厚度不同，相應的蓋板、側墻厚度、長度等尺寸不一樣，需要多種類型的模板，造成成本增加。為此，通過優(yōu)化設計，增加可調節(jié)塊配模，從而使單套模板可預制多型號裝配式通道的蓋板與側墻，成為可調節(jié)、集約化通用的模板，達到節(jié)約成本的目的。

裝配式混凝土構件的核心在于精準預制，只有好的模板才能預制出標準的混凝土構件［1］。可調節(jié)模板體系設計如圖2～4所示。

2.2.2 裝配式通道鋼模板集約化深化設計

（1）模板采用“臥式”定型鋼模，鋼模面板采用6+2 mm厚不銹鋼復合板制作。為方便使用，在模板制作時，將側墻模板底部“┣”直角處及蓋板的牛腿處微調成91度角的小弧度處理便于拆模及防止崩邊掉角（如圖5所示），模板間連接采用螺栓固定，模板安裝過程只對模板四周側面進行安拆。

（2）對不同型號的側墻（H1高度、B厚度），需通過模板側面的可調節(jié)螺栓孔達到需要的側墻型號。首先按H1、B兩個參數的最大值設計出基本的模板，其次根據不同的H1和側墻厚度B兩個參數設置可調節(jié)的螺栓孔和一塊可移動的內端頭配模，對于不同的側墻厚度B值，倒“┣”上部可通過不同側墻厚度B值的螺栓孔調節(jié)，上部的側面配模做成可調節(jié)的側面配模和螺栓孔調節(jié)；對于不同的側墻厚度B值按B值預制即可；對于2 m的側墻節(jié)段需做一塊最大的高度H1倒“┣”的內模板同時在側面上開不同的螺栓孔，通過側面配模達到可調節(jié)預制不同型號的側墻。

（3）對不同型號的蓋板長度L值與厚度H值：首先按最長L值與最厚H值設計出基本的模板，其次根據不同的長度L值個數把中間段分成相應的可調節(jié)塊；對不同的側墻厚度B值每邊配一塊可移動的內堵頭配模和螺栓孔調節(jié)固定；對于相同跨徑不同的厚度且小于最大厚度H值按相應的厚度H值預制即可。

2.2.3 施工準備

（1）模板每次使用前都要仔細清除模板上粘附的灰塵、銹跡及水泥漿等雜物，底座和四周側面模板面均勻涂刷脫模劑。

（2）模板拼縫采用雙面膠帶粘貼，預埋孔鋼管兩端采封口膠封堵，防止混凝土進入堵管。

2.2.4 鋼筋加工制作

2.2.4.1 鋼筋樣架加工

鋼筋樣架的結構形式與構件預制模板相同，采用工字鋼與角鋼制造，制作好的樣架作為鋼筋成型的平臺。根據設計鋼筋數量和間距，焊接高度為20 mm左右的縱橫向的定位鋼筋樁。

2.2.4.2 鋼筋加工

鋼筋加工在鋼筋制造棚內由數控鋼筋制造機床統(tǒng)一加工，加工后，根據不同的規(guī)格、型號進行分類碼放，并做好標識。

2.2.4.3 鋼筋骨架安裝

鋼筋制造實行流水作業(yè)，經檢驗合格后，鋼筋骨架由叉車運至預制區(qū)龍門吊吊裝整體入模安放。

2.2.5 混凝土澆筑及養(yǎng)護

（1）預制構件用的混凝土由拌和站供應，拌和之前，對拌和樓及各種計量設備進行安裝調試及標定，以確保計量準確。

（2）側墻混凝土澆筑由底部開始，再澆墻身，分層連續(xù)澆筑，直至澆筑滿模板。模板頂面用鋁合金作為刮尺把表面收平，再用木槎抹平，混凝土初凝前再人工抹平收光。

（3）混凝土振搗時，尤其要避免碰撞預埋管，造成預留孔移位或偏位。

（4）混凝土澆筑終凝后采用噴淋養(yǎng)生。養(yǎng)生時應保持構件濕潤，待混凝土達到構件設計強度的70%時拆模、吊裝堆放。

2.2.6 成品構件的堆放與養(yǎng)生

（1）構件拆模后立即進行編號，編號后由預制場內的龍門吊運至構件存放區(qū)分類放置。構件頂板全部水平疊放，單件重10 t以下的構件疊放不得超過5層，單件重10 t以上的構件疊放不得超過3層，構件側墻直立排列放置。

（2）構件成品堆放在存放區(qū)繼續(xù)養(yǎng)生，每批構件保證7～14 d的養(yǎng)生時間。

2.3 現場安裝操作要點

2.3.1 混凝土現澆整體式基礎施工

（1）涵洞通道基坑土方開挖后應進行地基承載力試驗，地基承載力符合要求后對碎石墊層進行夯實，然后進行現澆整體式基礎混凝土施工。地基承載力不符合要求應進行換填處理，直至滿足規(guī)范及設計要求。

（2）現澆整體式基礎混凝土應采用不低于C30混凝土澆筑，厚度≥0.3 m，寬度不小于設計值。現澆整體式基礎混凝土施工后應進行灑水養(yǎng)生。

（3）嚴控現澆整體式基礎混凝土施工的標高、平整度、坡度和預埋鋼筋預埋，側墻安裝位置的現澆整體式基礎混凝土平整度偏差≤3 mm。

2.3.2 安裝前準備

（1）構件安裝前現場做好道路、臨時存放點及吊車的作業(yè)空間的布置、整平碾壓工作。

（2）安裝前根據涵洞設計尺寸在現澆整體式基礎混凝土頂面彈出側板底面內、外側安裝控制線。沿側墻底部內側控制線在現澆整體式基礎上植入12HPB300光圓鋼筋，作為構件就位的定位樁，每節(jié)側墻構件的定位樁不小于2根。

（3）對現澆整體式基礎進行標高、坡度、平面尺寸和軸線進行復測，確保安裝準確無誤。

（4）準備干凈干燥的細砂、楔形鐵塊等。

2.3.3 構件運輸

運輸采用平板車。平板車上靠近車廂前端放兩根枕木墊側墻底部，車廂中部放預先Ⅰ10工字鋼焊接成長1.6 m×寬0.8 m×高0.6 m的架子墊側墻上部，高度大于最大的C值，架子上放一大塊橡膠，然后利用龍門吊直接移運側墻平放在架子上平穩(wěn)裝車，再用兩個手鏈葫蘆分別扣住兩個靠近底部吊環(huán)與平板車固定。

2.3.4 構件現場安裝

組裝現場主要配置為一個四人小組和一臺起重機。側墻吊裝宜采用噸位滿足要求的汽車吊進行。吊裝前測量組先放出側墻的位置，然后用墨斗彈出內側線，吊裝時嚴格按照現澆整體式基礎上彈好的就位墨線和鋼筋定位樁就位。側墻運輸到吊裝位置后，先把側墻平吊到平整好的地上，對準吊裝孔穿入長1.0 m的70 mm鋼棒，再把側墻吊起立好放穩(wěn)，用木梯把鋼絲繩換到鋼棒上進行立放平移吊裝，準確入位并調整好。側墻安裝采用側墻對稱安裝，即每側安裝一節(jié)段后檢查各項指標符合要求后吊裝蓋板，便于第二節(jié)側墻的安裝；再將一側側墻逐節(jié)全部安裝完畢，對應另一側安裝側墻進行逐節(jié)安裝。單側側墻安裝時，以側墻頂為控制基準線，相鄰側墻錯臺控制在3 mm以內。

側墻安裝就位時避免磕碰，沿著基準線緩慢徐徐下落完成就位。頂板就位時，從舊涵處往外順序安裝，調節(jié)對準沉降縫和側墻拼接縫。

2.3.5 沉降縫與防水層

除沉降縫之外，其他側墻之間、頂板之間的縫均為施工縫，縫寬為10 mm，側墻頂與蓋板間密貼。

施工縫處理：

（1）接觸面涂刷無憂-YLZ氯丁配乳瀝青防水涂料（基層處理）。

（2）粘貼防水貼-5 mm厚雙面自貼裹合物改性瀝青防水面膜（面膜暫不撕掉，待構件拼裝時撕掉）。

（3）拼裝預制構件時撕掉構件預留的自貼防水膜。

（4）構件安裝合并后對防水貼接觸處用火槍加熱封口。

（5）對拼裝接觸部位采取2 mm厚無憂-MPU高彈聚氯脂防水防腐涂料密封加強（寬10 cm）。

（6）舊涵與新涵交接部位、臺涵安裝時應先在基礎對應的地基部位涂刷無憂-YLZ氯丁配乳瀝青防水涂料（基層處理劑）。

（7）側墻和蓋板間放置一層油氈卷材，避免蓋板與側墻直接對撞碰壞。

（8）側墻與蓋板外表面涂2層防水瀝青與防水卷材，防水卷材寬20 cm。

2.4 臺背回填

（1）預制構件安裝完成并在后澆水平支撐板及外側后澆條混凝土澆筑強度達到要求后進行回填，側墻后路線縱向1 m范圍內采用無砂大孔混凝土回填，其余采用合格的透水性材料對稱分層壓實，壓實厚度≤0.15 m，壓實度≥96%。

（2）蓋板頂填土厚度lt;0.5 m時，嚴禁重型設備通過頂部，嚴禁堆放重物。

2.5 完工驗收

裝配式通道施工過程中的各項技術指標均達到設計要求：

鋼筋間距、骨架尺寸、保護層厚度采用定位架控制各項指標達到設計要求98%；強度達到100%。

裝配式通道安裝的軸線偏位、結構長度、高程、相鄰節(jié)段內輪廓線錯臺各項技術指標符合設計要求100%。

3 工程應用效果

裝配式涵洞通道施工，施工速度快，減少了對舊路基開挖部分的暴露時間和坍塌可能，避免了對舊路通行能力的堵塞，保證周邊環(huán)境暢通，結構安全可靠，施工質量好，得到業(yè)主、監(jiān)理等參建單位的好評，施工期間同行的工程技術人員多次蒞臨施工現場參觀學習，社會效益顯著。

蘭州至海口高速公路欽州至北海段改擴建工程1標一分部、二分部與三分部是裝配式涵洞通道的應用項目，填補了公司在這方面的空白，總結了一套完整的裝配式涵洞通道施工技術、工藝流程、機械和人員組成及質量標準，培養(yǎng)了一批具有創(chuàng)新意識的技術力量。

4 結語

多型號裝配式施工過程中采用鋼板樁支護舊涵洞通道口路基，有效減少了基坑開挖中舊路基塌方的隱患，為基坑開挖、基礎澆筑、預制構件安裝施工提供了安全良好的作業(yè)環(huán)境。該技術對于鋼模板設計的靈活運用要求比較高，需要專業(yè)性較強的技術人員專門對模板進行設計，在陰角、陽角處均要做一些優(yōu)化處理。該裝配式涵洞通道施工進度快、工期短、質量可靠、安全可行，可用于項目裝配式涵洞通道施工，具有推廣意義。

參考文獻：

［1］陳貴榮，韋忠海，張媛媛，等.一種裝配式預制涵洞通道側墻模板系統(tǒng)［P］.中國：ZL202120430443.X，2021-11-23.