淺議裝配式預制箱涵在水利工程中的應用

王欣，王后明

（1.河海大學，江蘇 南京 210000；2.蚌埠靚淮河水利投資集團有限公司，安徽 蚌埠 233000）

箱涵是水利工程中最常見的穿堤水工建筑物之一，具有防洪、灌溉、排澇、蓄水等作用。目前，箱涵的常規做法是現澆法，現澆法工藝工序復雜，交叉作業多，效率不高，且箱涵現澆混凝土在達到齡期后方能進行下一步工序，一旦遇到汛期多雨等不利天氣，將對工程質量和工期帶來較大不利影響。在安徽省懷洪新河水系洼地治理工程固鎮境內大劉涵首次使用了裝配式預制箱涵安裝施工，解決了水利建設項目遇汛期、工期緊張等問題，具有一定的推廣應用價值。

1 裝配式預制箱涵施工特點

1.1 整體性好

采用灌漿套筒及灌漿密封技術，將若干預制箱涵構件組合連接成大跨徑整體結構，每節預制箱涵構件之間連接強度可靠、密封性好，并建立整套技術標準及強度試驗、驗證措施。

1.2 箱涵構件一致性好

采用數理受力分析及數碼切割鑄造等方法，預制箱涵構件一體預制成型多個連接鋼筋、套筒、防滑槽、出漿孔、吊點和裝配企口，兩個預制箱涵構件端部的連接鋼筋、套筒可對應插接配合，具有體積小、易拆裝、可重復使用性高、安全可靠、經濟合理等應用效果。

1.3 構件接口密封性好

構件采用精準裝配工藝及接觸防滲等關鍵技術，不斷優化施工，總結形成安全、可靠、易操作的節段裝配工藝，并通過結構防水、接觸灌漿等組合技術解決了預制構件之間，以及其與基坑地面墊層之間的接觸滲透問題。

1.4 箱涵整體穩定性好

每節預制箱涵構件之間的接口處采用鋼筋與套筒、企口式配合相結合的固定裝配方式，使得箱涵整體抗地震和位置偏移的能力大大增強，同時預制箱涵構件之間的縫隙采用高品位細骨料混凝土灌滿，進一步提高箱涵的密封性和連接強度。

1.5 套筒與鋼筋連接精度高

每節預制箱涵構件之間的接口處采用多組鋼筋與套筒，若同時對接好難度極大，鋼筋采用定位橡膠控制位置精度，利用螺栓穿過鋼模與套筒進行連接，鋼筋與套筒之間位置精度大大提高，在實際安裝中無需進一步調整鋼筋位置，從而提高箱涵連接的可施工性。

2 適用范圍

適用于水利工程施工工期緊張、汛前多雨等不利天氣，和技術工人能力不足、地層構造復雜、富水條件下的堤防箱涵工程施工，同時滿足地基條件好，或地基處理后不均勻沉降較小等施工條件。也適用于其他建筑物，如對承載力要求不高的混凝土管道、管廊等建筑物。

3 工藝原理

采用數理受力分析及數碼切割鑄造等技術手段，研發設計標準化的預制箱涵構件及其鋼制模具，在工廠完成箱涵構件的標準化預制生產。在設計階段，考慮箱涵的主要功能要求，在滿足原設計單位結構設計要求及排水等前提下，且充分考慮運輸與吊裝條件，盡可能將同一標段拆分同一截面、長度等尺寸，從而降低生產及施工成本，實現模數化、標準化。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程

預制箱涵構件→地基處理及墊層澆筑→安裝中間位置的預制箱涵構件→底部封倉處理→拼裝正面預制箱涵構件→拼裝反面預制箱涵構件→全部構件裝配完成后總體封倉→注漿密封。

4.1.1 地基處理及墊層澆筑

先在待施工的河道堤防上開挖基坑，基坑的開挖尺寸與箱涵大小相匹配，開挖完成后將基坑地面整平夯實，直接在基坑地面基礎上澆筑C15 砼，厚度為15cm。澆筑時需要控制墊層高差，混凝土凝結完成后，按每節預制箱涵構件四個角的預定位置分別放置一組楔形墊塊，以方便后續調整預制箱涵構件安裝的平整度。

4.1.2 安裝中間位置的預制箱涵構件

由于中間位置的預制箱涵構件的底部在工廠車間預制生產中已預留兩個防滑槽，基坑的地面墊層在混凝土澆筑過程中已開挖齒槽并預埋有兩個防滑塊，預制箱涵構件被吊起后，預制箱涵構件的兩個防滑槽則對應卡合固定于兩個防滑塊上，預制箱涵構件的四個角分別放置于地面墊層上的四組楔形墊塊上。

4.1.3 底部封倉處理

中間位置的預制箱涵構件放置于地面墊層后，構件的底端周邊與地面墊層之間的空隙通過封倉料進行底部封倉處理，每安裝一節預制箱涵構件后即完成一節底部封倉處理，使得每節預制箱涵構件與地面墊層之間的空隙均彼此獨立，便于后期進行灌注漿料，實現獨立的注漿密封檢測目的。

4.1.4 拼裝正面的預制箱涵構件

以中間位置的預制箱涵構件為定位基準，其位置保持固定不變，先從其正面進行拼裝作業，從正面拼裝的預制箱涵構件頂部的四個吊點利用兩臺吊車同時吊起，逐步與中間位置的預制箱涵構件的端部完成拼裝作業。

4.1.5 拼裝反面的預制箱涵構件

以中間位置的預制箱涵構件為定位基準，其位置保持固定不變，從其反面進行拼裝作業，從反面拼裝的預制箱涵構件頂部的四個角分別設置四個吊點，底部的兩側分別設置兩個吊點。利用兩臺吊車同時吊起，完成與中間位置的預制箱涵構件一端的反面拼裝施工，預制箱涵構件反面拼裝操作要點與正面拼裝相同，拼裝完成后同樣進行底部封倉處理。

4.1.6 全部構件裝配完成后總體封倉

完成中間位置的預制箱涵構件正、反面側的構件拼裝施工后，再以正、反面的預制箱涵構件為基準位置，依次完成剩余其他節段的預制箱涵構件的拼裝施工作業，保證箱涵整體的水平度和直線偏差。按照上述方法完成全部預制箱涵構件的拼裝作業后，再進行箱涵的總體封倉處理，將相鄰兩節預制箱涵構件之間的中間縫采用封倉料進行封堵處理，以完成箱涵內部的初步密封處理。

4.1.7 注漿密封

每節預制箱涵構件位于其套筒一側的側邊部預留有多組豎向排布的出漿孔，每組出漿孔有兩個且水平設置，并與其水平對應的套筒相垂直貫通。各組出漿孔相互連通，且與該構件底部與地面墊層之間的空隙相連通。

4.2 操作要點

（1）模具組裝總體按先底模、后邊模、再內框的工裝順序。模具擺放到位后，先用螺栓壓塊進行預緊固，然后進行復尺，檢查誤差是否在精度要求內，符合精度要求再進行模具整體緊固，并按要求布置壓塊。

（2）模具脫模油需涂抹均勻，不能有積液和遺漏未涂，脫模劑在涂刷完成后3～5h 內完成混凝土澆筑作業，模具涂刷緩凝劑的部分，需在澆搗24～72h內完成沖洗工序。

（3）根據預制箱涵構件設計圖紙，用記號筆將鋼筋的長、寬，以及預埋缺口等尺寸標記出來，依照標記的記號將多余的鋼筋裁剪掉，保留生產預制所需的鋼筋規格。鋼筋利用定位橡膠固定位置，套筒利用螺栓固定位置，從而保證鋼筋與套筒之間配合精度。

（4）混凝土攤平后需進行振搗作業，震動頻率控制在40Hz，震動時間控制在10～30s 的范圍內，一般以混凝土表面呈水平并出現均勻的水泥漿和不再冒氣泡為止，不顯著下沉表示已振實，即可停止振搗作業。

（5）模具脫模后進行預制箱涵構件入庫檢驗，檢驗合格后用行車將構件吊入指定的運輸架內，并用插銷將構件的上端、下端與運輸架緊固連接，防止構件在運輸過程中出現晃動。

5 質量保障措施

施工前認真做好各項技術交底工作，嚴格質量監督檢查程序及“三檢制”，通過對現場檢查記錄和每道工序施工過程中的檢查記錄，確保工程設施質量達到既定的質量目標。

（1）在鋼筋綁扎時，利用定位橡膠固定好鋼筋，套筒上利用定位螺栓與鋼制模具連接，保證了外接鋼筋與套筒之間位置精度。

（2）開挖基坑后，按照設計要求控制混凝土地面墊層的標高，利用水準儀每隔3m 分測地面墊層兩側的標高。

（3）預制箱涵構件的節段劃分時，原則上不在漸變處劃分，截面位置距離漸變處不少于20cm，滿足套筒的長度。若確需在漸變處劃分時，套筒在未發生漸變構件截面上，外接鋼筋與截面相垂直，保證與套筒能順利對接。

（4）預制箱涵構件在吊裝過程中，先將中間位置的箱涵構件與防滑塊對接上，楔形墊塊調整構件平整度。其余構件以中間位置的箱涵構件為定位標準依此安裝，在外接鋼筋與套筒精度保證的前提下，利用吊車吊至距離地面墊層上方10cm 處，利用手動葫蘆逐步下降放置在楔形墊塊上，之后再利用手動葫蘆進行高低、左右位置調節，期間箱涵構件可略高于楔形墊塊以便利用楔形墊塊調整構件水平度，直至達到拼接要求，保證構件連接鋼筋與套筒之間的安裝精度。

（5）每一節預制箱涵構件放置好后，對箱涵構件與地面墊層之間的縫隙進行底部封倉并設置多個觀察孔后，再對下一節預制箱涵構件進行吊裝拼接，保證每個箱涵構件與地面墊層之間的空隙均彼此獨立，便于后續觀察箱涵構件底部與地面墊層之間空隙是否灌漿充實。

（6）進行灌漿時，與套筒連接的灌漿孔與出漿孔向上。灌漿料性能合格后再使用灌漿機進行高壓灌漿，確保每個出漿孔冒漿，當構件的頂部冒漿且保持穩定時，方可停止灌漿，以此保證灌漿充分密實。

（7）拉拔試驗時，鋼筋與套筒連接后進行灌漿，7 天后對試驗構件進行拉拔試驗，確保試驗符合標準、檢測結果合格，鋼筋套筒灌漿連接接頭抗拉強度與屈服強度不低于原鋼筋，其縱向受力與原鋼筋一致。

6 結語

安徽省懷洪新河水系洼地治理工程固鎮境內大劉涵首次使用了裝配式預制箱涵安裝施工，裝配完成的箱涵的整體抗震性、平整性以及每節箱涵構件之間位置精度大大提高，符合工程項目設計要求，進一步縮短施工工期，節約大量的人力和材料成本，且標準化預制構件具有節約資源、減少環境負面影響的優勢，符合綠色發展理念，具有顯著的經濟效益和社會效益■