预制大体积矩形箱涵施工技术

2022-07-18陈仕颋

建筑施工 2022年4期

陈仕颋

上海市基础工程集团有限公司上海 200002

箱涵在公路跨线施工中有较广泛的应用，传统箱涵结构多采用搭设支架现场浇筑（现场绑扎钢筋、支模、浇筑混凝土）的施工方式，虽然设计和施工技术都较为成熟，但施工工期较长，往往对周围环境、交通通行造成巨大的压力，由此导致社会经济资源的浪费[1-2]。

预制大体积矩形箱涵采用工厂预制、现场安装的方法施工，加快了工程进度、减少了现场操作时间，解决了跨线箱涵施工需快速恢复交通的难题，是更为高效、绿色的建造技术。

1 工程概况

上海S7公路Ⅱ-2标为S7高速公路跨越G1503的互通式立交，全长1.75 km，G1503改建道路为东西走向，全长2.13 km。工程内容包括高架桥梁、地面道路、地面桥梁、G1503道路拓宽以及本标段规划红线范围内的河道工程。

联杨路下穿G1503立交NE匝道、SE匝道处各设置车行地道1座，NE匝道车行地道长11.190 m，SE匝道车行地道长10.239 m。2座车行地道均为暗埋段，单箱单室箱形结构，采用预制拼装方式施工。

以NE匝道车行地道为例，该地道总高6.25 m，结构总宽16 m，底板、顶板厚度均为0.7 m，分为上下两部分节段，每部分节段各2段，每段尺寸为17.400 m×5.400 m×3.125 m。其中，下节段每段质量213.3 t，上节段每段质量219.2 t。

2 预制大体积矩形箱涵施工的特点和难点

预制大体积矩形箱涵，采用工厂预制、现场安装方法施工，无疑比现浇更能加快工程进度，减少现场操作时间。预制安装工艺可以平行作业，大量工作在工厂内完成，减少占用现场的空间和时间，既不必长时间封闭交通，也降低了工人工作的危险性。本工程区域内存在一条社会道路贯穿，且无法进行交通封闭，故需尽可能地减少对交通的影响。

在施工过程中，预制大体积矩形箱涵将面临以下主要难题：

1）大体积矩形箱涵预制过程中的几何尺寸、预埋管道等各方面匹配精度要求高、质量控制严。

2）过往施工案例较少，施工经验缺乏。

3）箱涵节段间拼装连接紧固及密封性要求高。

上述难题对相应施工工艺提出了较高要求。根据现有规范及业主、设计的要求，对预制大体积矩形箱涵施工制定了一套系统的施工方案，主要措施如下：

1）为保证下节段侧墙转角处混凝土浇筑均匀、密实，先行侧墙转向预制，施工缝交界面凿毛处理，并预留钢筋，按规范要求保证钢筋接头不在同一截面。

2）支架及模板系统整体搭设，所有过节段的预留孔道均采用一次性埋设，待混凝土浇筑完毕后，再进行切割。

3）相邻节段浇筑时采用薄模板，相邻节段匹配施工。

4）利用各厚度聚四氟乙烯板衬垫于基础底面、纵缝处，微调箱涵上下节段垂直度及标高。

5）对预制箱涵拼缝（环缝、纵缝）进行设计优化，并对称张拉预应力，确保箱涵节段密贴及防水密封效果。

3 大体积矩形箱涵预制施工

箱涵分为4个节段：底板2个节段底模同时搭设，预应力管道在第1个施工段时，进行整体定位固定，分段存放时进行切割，保证预应力管道吻合；顶板2个节段支架整体搭设，确保顶板匹配施工，预应力管道在顶板第1个施工段时，进行定位固定，分段存放时进行切割，保证预应力管道吻合；节段之间涂抹隔离剂，完全匹配施工，待整体施工完成后，方可拆除支架，分段存放。

3.1 下节段侧墙转角处施工

侧墙考虑混凝土流动性，为保证混凝土密实及转角处应力扩散，在转角处底板位置进行分段，先行匹配施工（图1）。

图1 箱涵下节段侧墙转角预制施工立面示意

在台座上整体施工节段侧墙转角处，支设底模及环缝、纵缝处模板，环缝横断面一侧预留止水槽口。绑扎钢筋，底板预留钢筋伸入底板，长度交错。整体定位固定预应力孔道后，进行模板系统及纵缝处模板支设，纵缝采用企口式，纵缝、环缝预留止水槽口处埋设相应尺寸硬木，并涂抹脱模剂后进行混凝土浇筑。养护后，对底板交界面进行凿毛处理。

3.2 下节段施工

在台座上支设底模及环缝处模板，环缝一侧预留止水槽口。下节段侧墙转角处翻转定位，绑扎底板钢筋及吊点，并与底板预留钢筋进行焊接。整体定位固定预应力孔道、埋设底板压浆孔道后，进行混凝土浇筑与养护。

箱涵模板采用厚18 mm竹胶板，横肋采用100 mm×100 mm方木，纵肋采用双拼10#槽钢，侧墙采用三段式对拉螺杆固定（图2）。

图2 箱涵下节段预制施工立面示意

3.3 上节段施工

在已完成的下节段上支设满堂支架系统、模板系统及两侧操作平台，纵缝及环缝处不拆除下节段施工模板，匹配施工，绑扎钢筋及吊点。再整体定位固定预应力孔道，上节段环缝横断面一侧预留止水槽口，最后进行混凝土浇筑与养护，完成箱涵预制。

顶板施工支架立杆纵横距为0.6 m，步距为1.2 m。按规范要求设置扫地杆及剪刀撑。

3.4 混凝土施工要点

施工缝处止水带、钢筋等较密集处，混凝土浇筑时一定要振捣密实，以防渗水。

因箱涵侧墙、顶底板较厚，加强混凝土养护，顶板、底板混凝土面覆盖塑料薄膜、草包或麻袋等，并进行浇水养护。侧墙混凝土要延长拆模时间，使混凝土保温，保湿，减小混凝土内外温差，防止产生收缩裂缝。

对于底板和顶板，应在终凝前多次收水抹光。顶板可采用蓄水养护，其他混凝土必须采用保温保湿养护，且要有足够长的时间（不少于7 d），避免干湿交替。

4 预制大体积矩形箱涵运输

箱涵装运选用Actros3354型牵引车及配套尼古拉斯平板车组。尼古拉斯平板车组的后挂车具有自身遥控转向能力，有较小的转弯半径，适合超长超宽构件的装运。

如图3所示，因箱涵侧墙间距大，设置2个截面尺寸2 m×2 m、高为上节箱涵高度的混凝土辅助支点，顶部铺设方木，辅助侧墙受力，防止侧墙及顶板在运输过程中颠簸造成混凝土构件的破坏，并防止混凝土构件磕碰。

图3 箱涵装运示意

大型运输汽车装载大型构件时，应遵守《超限运输车辆行驶公路管理规定》的相关要求，并在构件最外端挂警告信号灯或者带警旗的安全绳。

5 预制大体积矩形箱涵安装

5.1 施工流程

箱涵运输→匹配安装→垫层找平→吊装下节段1→试吊下节段2→涂刷环氧树脂及安装止水橡胶条→吊装下节段2→张拉预应力→吊装上节段1→涂刷环氧树脂及安装止水橡胶条→吊装上节段2→张拉预应力→嵌缝（环缝、纵缝）

5.2 下节段安装

地基处理完成后，安装前，进行垫层标高的复核工作。存在标高误差时，局部采用细砂找平，并在垫层上放样出设计箱涵平面位置。吊装时精确调整，利用吊点起吊安装下节段，定位准确后，下节段预留止水槽口嵌填遇水膨胀橡胶条，并在下节段环缝拼接面涂抹环氧树脂黏结剂。下节段定位准确后，在预应力孔道中穿预应力束，并从两侧至中间对称张拉预应力束。下节段安装完成后，在下节段纵缝处预留止水槽口嵌填遇水膨胀橡胶条，纵缝拼接面涂抹环氧树脂黏结剂。

5.3 上节段安装

根据现场施工条件和预制箱涵构件规格，选取NE匝道箱涵上节段的吊装作为主要吊装工况分析。箱涵长17.4 m，高3.125 m，总质量219.3 t，为最重节段，采用1台250 t履带吊及1台260 t履带吊双机吊装。

使用履带吊对上节段进行起吊卸车并运送至安装位置，将上节段与下节段侧墙面对齐，将聚四氟乙烯板衬垫于纵缝处微调标高、垂直度。上节段预留止水槽口嵌填遇水膨胀橡胶条，并在上节段环缝拼接面涂抹环氧树脂黏结剂，正式进行上节段安装。定位准确后，在预应力孔道中穿预应力束，并从两侧至中间对称张拉预应力束，保证节段间拼缝吻合，张拉完成后，方可进行后续施工。

通过底板预留压浆孔道用砂浆对底板空隙进行填补密实，并完成安装。

5.4 环缝、纵缝密封施工

拼缝环缝为横断面分段施工缝，前后节段一侧预留止水槽口，另一侧匹配施工，前后节段均设置倒角，安装时预留止水槽口嵌填遇水膨胀橡胶条，在交界面处涂抹环氧黏结剂，前后节段密贴后，在倒角处嵌填柔性密封胶。

拼缝纵缝为纵断面分段施工缝，构造采用企口缝形式，下节段与上节段匹配施工，前后节段纵缝设置相错，不在同一平面内，下节段与上节段均设置倒角，安装时预留止水槽口嵌填遇水膨胀橡胶条，在交界面处涂抹环氧黏结剂，前后节段密贴后，在倒角处嵌填柔性密封胶。

拼装前对箱涵拼接缝进行表面处理，确保表面无油、无水及无可见灰粉。箱涵环缝及纵缝拼接采用环氧黏结剂连接，环氧黏结剂初步固化时间应不小于1 h，应在规定的两面涂抹厚度条件下，发生均匀的挤出量，并仅有滴挂而无流淌现象。环氧黏结剂应防老化、防碳化、防强腐蚀。

安装完成后对顶板进行表面清洁，确保混凝土表面干燥平整后，分3层整体涂刷聚氨酯防水涂料，并在施工缝处局部加强，涂层增加1～2层，每一层涂层须待上一层涂层固化后（一般不小于24 h）方可施工，涂刷的方向必须与上一层的涂刷方向垂直。涂膜固化前严禁在该区域作业、与水接触，以确保防水施工质量。然后铺设油毡隔离层，加强防水隔水效果。