预制装配式混凝土箱涵设计与施工研究

预制装配式混凝土箱涵设计与施工研究

冯超

武汉九宁公路勘察设计有限公司 湖北 武汉 430000

摘要：随着科技的的发展，预制装配式混凝土箱涵技术手段在实践中应用可以转变传统施工弊端与不足，具有环保、快速、高质量的特征。分析预制装配式混凝土箱涵设计，可以为预制装配式混凝土箱涵的合理应用提供技术参考与支持。

关键词：预制装配;箱涵;设计

引言

传统混凝土箱涵常采用现浇施工工艺，虽然施工简便、造价低廉，但受混凝土龄期、材料运转周期、外界环境等因素影响，施工质量难以保证，后期维护难度大。目前，许多发达国家的工程已大量采用预制装配式混凝土箱涵，我国预制装配式混凝土箱涵应用还较少，相关结构体系还不够健全。鉴于此，考虑到传统施工工艺的不足，同时，为推动箱涵施工技术向标准化、产业化方向发展，可将混凝土箱涵构件在工厂进行预制，再运到施工现场组装就位，不仅可提高工作效率，且有利于降低生产成本，体现工业化建设基本要求。

1预制装配式混凝土箱涵设计

1.1模具的设计制作

预制装配式混凝土箱涵在设计中首先要做好模具设计分析。以连续双仓7m大跨径装配式箱涵为例，其单节宽度为1.5m，净外尺寸15.5m，净外高度为5.5m，其调节方式是通过与模具配套生产的调节模块进行调节。每部箱涵预留多个张拉孔道，张拉孔道的直径为32mm。

1.2钢筋骨架焊接平台设计

通过专业加工平台进行钢筋骨架焊接处理，严格控制调节钢筋骨架尺寸，做好钢筋间距以及钢筋保护层的控制。

1.3振捣方式设计

考虑到箱涵跨径过大，更好地提升箱涵的外观质量，在模具两端各有4个型号为HKM75LFCJ，频率100~240Hz的高频振动器，分别分布在侧模外侧的上部和下部，箱涵模具顶部两端各有2个HKM75LFCJ，频率100~240Hz的高频振动器。

1.4钢筋骨架设计及制作

1.4.1钢筋骨架设计

装配式箱涵钢筋骨架通过专业的设计院根据要求进行设计，在设计中荷载等级设计为公路–I级，结构设计安全等级为一级。

1.4.2钢筋骨架制作

钢筋原材均选用HRB400带肋钢筋，钢筋原材进场后按照规范要求进行分类存放，并做好防锈措施。在钢筋骨架的制作中要严格按照图纸设计要求进行处理，做好模具组装、预埋件以及钢筋的骨架安装施工，做好模具的清理，根据要求进行脱模剂涂抹、合理控制钢筋骨架入模、加强对安装预埋件、组装模具的控制，充分保障不漏浆。

2预制装配式混凝土箱涵施工

2.1基坑开挖及垫层施工

基坑开挖是箱涵施工的关键环节，开挖前要查看地质资料，由测量人员放出基坑开口线的四个角桩，安排作业人员及时洒出开口白灰线。开挖基坑时坡率采用1∶1放坡开挖，并按结构物基坑宽度周边各加50cm，采用机械开挖。由于地下水的存在和雨季施工的影响，在基坑底一角处设置一个50cm×50cm矩形集水井，井深60cm，集水井内积水用口径50~100mm、抽水量7~300m3/h、扬程2~42m、功率0.75~7.5kW的潜水排污泵，将地下水汇集至排水沟内再排出坑外。为了确保边坡坡度在规定范围内，当开挖到边坡边界或设计基底标高以上30cm时，需进行人工修坡和找平处理，并检验地基承载力是否满足要求，合格后再进行砂砾垫层回填，垫层高度2m。按设计及规范要求进行分层夯填。

2.1.1构件拼装

当预制构件在工厂加工好后，混凝土强度达到设计强度的90%后再进行吊装运输，根据现场施工便道情况选用两辆20t轨道平板运输小车将箱涵构件运输至现场进行拼装。现场采用50t吊车实现预制构件的吊装就位。构件拼装时应注意以下几点：（1）构件拼装前，应先进行试装，并制定系统的结构稳定和定位调整方案，必要时采用钢丝绳和支撑杆配合调节稳定。（2）主体拼装时，应由高处向低处逐节段进行，同一种构件拼装应由一端向另一端依次进行，保持主体的稳定对称。（3）顶板吊装就位前，先对两侧墙位置和相对距离进行复核，在侧墙铰缝凹槽内涂抹黏稠状的M15水泥砂浆填塞，3cm倒角处用铁抹子将水泥砂浆修平封堵。

2.1.2装配式箱涵垫层及防水施工

垫层防水施工中装配式箱涵安装基础用压力机压实后然后在基础上进行放线，铺装垫层。为了提高工程质量及工程速度，垫层混凝土强度选用C40早强混凝土，厚度20cm。待垫层具备强度后进行防水卷材铺装，铺设防水卷材时不能有空鼓，搭接长度不小于10cm。铺装防水卷材后在防水卷材上部浇筑5cm厚的细石混凝土作为防水卷材的保护层。铺设垫层时要注意垫层的高程。

2.1.3装配式箱涵安装

1. 由于连续双仓7m装配式箱涵长度较长，并且对垫层平整度要求较高，在每一节下部装配式箱涵吊装前，都需要使用干硬性砂灰对垫层进行精找平工作。为了确保干硬性砂灰找平工作的准确度，采用厚度为2mm厚的钢质方管焊接出一个快速找平器，将快速找平器放置于装配式箱涵的安装位置，框架上共有16个找平点位，然后通过水准仪将整个框架的平面进行找平，快速找平器找平后在框架内填满干硬性砂灰，然后使用长度2m的铝合金方管进行刮平，刮平后再次使用水准仪进行高程复测，确保找平后的平面符合要求。（2）待所有工作准备就绪，并且利用干硬性砂灰对垫层进行找平后，由起重机操通过定制的扁担梁吊具，将预制好的装配式箱涵吊放到指定位置。装配式箱涵的安装要严格按照事前准备好的安装顺序进行，首先吊装第一节下部箱涵，并用水准仪测量箱涵4个角的高程，待高程一致后进行第二节下部箱涵的安装，然后进行第三节下部箱涵的装配。箱涵安装中将安装位置误差控制在5mm以内。（3）待前三节下部箱涵就位后对前两节下部箱涵进行张拉。张拉时每两片梁进行一次张拉，张拉采用钢绞线，张拉力为单节箱涵重量的1/2，张拉力为183.75kN，压力表读数37.9MPa。张拉时先张拉底板钢绞线，底板4根钢绞线要同时张拉，以防止将箱涵拉偏，箱涵张拉。然后进行张拉侧板的钢绞线。

3预制装配式箱涵的技术优势

（１）预制箱涵施工周期短，工期优势明显。在装配式箱涵预制和基础施工的过程中也可以进行相应的基础开挖工作，两者之间可以同步进行，依照现场的情况合理地进行人员的安排和组织，可以提前进行施工阶段的施工，做好预制工作。以一个长度为50ｍ的箱涵计算，从垫层浇筑开始到吊装完成，仅需要5ｄ，大大缩短了涵洞施工周期，可以达到快速开展路基填筑的目的，降低综合施工成本。（２）在施工的过程中受周边环境影响相对较小。一般情况下预制节段主要在工厂进行生产，在此过程中由于工厂条件相对较好，而且机械化程度较高，不会受到基坑积水及雨季施工等相关因素的限制，因此在现场施工的过程中，受环境影响小。另外在施工时不会对周边环境产生较大的不利影响。（３）质量通病相对较小。预制时为全断面一次浇筑，整体性好，构件生产规模化，利于推广工厂化和标准化施工，大大提高箱涵施工的品质及生产效率。施工过程中，可以有效地对构件的钢筋间距、外观等进行控制，钢筋保护层合格率及外观质量大大优于现场浇筑的同类型箱涵。在养生的过程中采取合理的措施进行质量控制，能够达到较高的质量标准。在构件进行规模化生产的过程中，可以提高标准化、工厂化生产的水平，使预制装配式箱涵施工的质量和效率得到提高。

结束语

预制装配式箱涵及其施工方法在施工中的应用，以其装配式结构特征的框架结构，工厂进行批量化生产，现场装配的特点得到广泛好评。在应用层面，该技术加快了涵洞施工进度、缩短了建设周期，保证了涵洞的质量。解决了目前预制装配式混凝土中施工周期长、质量难以控制的问题，较之传统盖板施工更具推广价值。

参考文献

［1］杨旭光．预制装配式钢筋混凝土盖板涵洞设计与施工关键技术研究［D］．长沙:中南大学，2013．

［2］曹生龙．预制装配化混凝土箱涵的研制［J］．混凝土与水泥制品，2007，2(1):33-37．

［3］曹生龙．预制混凝土箱涵设计与制造技术探讨［J］．混凝土世界，2015，6(72):32-46．