多型号装配式通道集约化制造安装技术的应用

摘要：文章以兰州至海口高速公路广西钦州至北海段改扩建工程为例，充分应用集约化理念，优化不同型号通道的基础、侧墙、盖板的设计，设计出能够预制多种型号的装配式构件的钢模板，形成了“多型号装配式通道集约化制造安装技术”，为基坑开挖、基础浇筑、预制构件安装施工提供了安全良好的作业环境。采用该技术的装配式涵洞通道施工进度快、工期短、质量可靠、安全可行，可用于项目装配式涵洞通道施工，具有推广意义。

关键词：集约化；装配式；涵洞；通道；改扩建

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0 引言

兰州至海口高速公路广西钦州至北海段改扩建工程主线经钦州市钦南区、北海市合浦县，总体走向呈由西向东。路线起于钦南区高桥村南北枢纽互通设计起点处，与正在建设中的广西南宁经钦州至防城港段改扩建工程终点相接，向东经高塘、高滩、石滩、牛角滩、高岭桐、沙朗、铁山港、何屋村，止于山口镇桂海主线收费站，与兰海高速公路广东段顺接，路线长度为111.85 km。本项目充分应用集约化理念，优化不同型号通道的基础、侧墙、盖板的设计，设计出能够预制多种型号的装配式构件的钢模板。

通过钦北改扩建工程的经验总结提炼，形成了“多型号装配式通道集约化制造安装技术”，以集约化为核心，使人工机械设备得到高效利用，缩短工期，降低成本。同时通过提高质量、降低安全风险及环境污染，从而降低额外成本，提高经济效益。并申请发明专利1项：一种装配式预制涵洞通道侧墙模板系统（ZL 2021 2 0430443.X）。

本技术适用于装配式涵洞通道。在改扩建公路和新建公路预制场到安装点地势较平坦、便道较宽能通行50 t以上汽车吊的施工点及通道吊装范围内场地较平坦宽阔、整平碾压密实、无杆线与房屋或其他结构物影响的场地条件下也可适用。

1 技术的特点和工艺原理

1.1 技术特点

降低安全风险及环境污染：同现场浇注比较，工厂生产构件能减少材料浪费和环境污染。装配式施工现场吊装持续时间短，降低安全风险，特别是在改扩建边通车边施工的情况下，效果尤为明显。

节约材料、低碳降耗：用一套模板体系可以完成不同型号通道制造、节约模板材料，提高周转效率。

1.2 可调节多型号装配式通道模板工艺原理

装配式涵洞通道采用三构件组合形式，即两侧墙和盖板，通过通道结构深化设计将侧墙、盖板厚度和宽度尺寸统一化，制造钢模板设计成可单向调节尺寸的模板制造体系，达到多型号通道构件制造的目的，现场安装通过局部混凝土现浇将装配式通道与原有通道进行防水处理，形成新旧公路结构统一整体。

1.3 墙身可调节模板施工工艺原理

墙身预制重量一般控制在30 t以下便于吊装，墙身高度为4.5 m以下时可预制成3 m节段和2 m节段，对于高度gt;4.5 m时建议预制成2 m节段。墙身可调节模板施工主要是3 m节段与2 m节段之间的调节，相同高度的调节只需增加一块侧面配模和支撑即可；对于不同高度和宽度调节，则需增加侧面配模的同时再加一块端头配模和支撑。即同高度不同宽度，增加侧面配模；不同高度不同宽度，增加侧面与端头配模；同宽度不同高度增加端头配模来实现。

2 施工工艺流程及操作要点

2.1 施工工艺流程（图1）

2.2 施工操作要点

2.2.1 多型号装配式通道协调统一深化设计

因通道盖板顶部的填土厚度不同，相应的盖板、侧墙厚度、长度等尺寸不一样，需要多种类型的模板，造成成本增加。为此，通过优化设计，增加可调节块配模，从而使单套模板可预制多型号装配式通道的盖板与侧墙，成为可调节、集约化通用的模板，达到节约成本的目的。

装配式混凝土构件的核心在于精准预制，只有好的模板才能预制出标准的混凝土构件［1］。可调节模板体系设计如图2～4所示。

2.2.2 装配式通道钢模板集约化深化设计

（1）模板采用“卧式”定型钢模，钢模面板采用6+2 mm厚不锈钢复合板制作。为方便使用，在模板制作时，将侧墙模板底部“┣”直角处及盖板的牛腿处微调成91度角的小弧度处理便于拆模及防止崩边掉角（如图5所示），模板间连接采用螺栓固定，模板安装过程只对模板四周侧面进行安拆。

（2）对不同型号的侧墙（H1高度、B厚度），需通过模板侧面的可调节螺栓孔达到需要的侧墙型号。首先按H1、B两个参数的最大值设计出基本的模板，其次根据不同的H1和侧墙厚度B两个参数设置可调节的螺栓孔和一块可移动的内端头配模，对于不同的侧墙厚度B值，倒“┣”上部可通过不同侧墙厚度B值的螺栓孔调节，上部的侧面配模做成可调节的侧面配模和螺栓孔调节；对于不同的侧墙厚度B值按B值预制即可；对于2 m的侧墙节段需做一块最大的高度H1倒“┣”的内模板同时在侧面上开不同的螺栓孔，通过侧面配模达到可调节预制不同型号的侧墙。

（3）对不同型号的盖板长度L值与厚度H值：首先按最长L值与最厚H值设计出基本的模板，其次根据不同的长度L值个数把中间段分成相应的可调节块；对不同的侧墙厚度B值每边配一块可移动的内堵头配模和螺栓孔调节固定；对于相同跨径不同的厚度且小于最大厚度H值按相应的厚度H值预制即可。

2.2.3 施工准备

（1）模板每次使用前都要仔细清除模板上粘附的灰尘、锈迹及水泥浆等杂物，底座和四周侧面模板面均匀涂刷脱模剂。

（2）模板拼缝采用双面胶带粘贴，预埋孔钢管两端采封口胶封堵，防止混凝土进入堵管。

2.2.4 钢筋加工制作

2.2.4.1 钢筋样架加工

钢筋样架的结构形式与构件预制模板相同，采用工字钢与角钢制造，制作好的样架作为钢筋成型的平台。根据设计钢筋数量和间距，焊接高度为20 mm左右的纵横向的定位钢筋桩。

2.2.4.2 钢筋加工

钢筋加工在钢筋制造棚内由数控钢筋制造机床统一加工，加工后，根据不同的规格、型号进行分类码放，并做好标识。

2.2.4.3 钢筋骨架安装

钢筋制造实行流水作业，经检验合格后，钢筋骨架由叉车运至预制区龙门吊吊装整体入模安放。

2.2.5 混凝土浇筑及养护

（1）预制构件用的混凝土由拌和站供应，拌和之前，对拌和楼及各种计量设备进行安装调试及标定，以确保计量准确。

（2）侧墙混凝土浇筑由底部开始，再浇墙身，分层连续浇筑，直至浇筑满模板。模板顶面用铝合金作为刮尺把表面收平，再用木槎抹平，混凝土初凝前再人工抹平收光。

（3）混凝土振捣时，尤其要避免碰撞预埋管，造成预留孔移位或偏位。

（4）混凝土浇筑终凝后采用喷淋养生。养生时应保持构件湿润，待混凝土达到构件设计强度的70%时拆模、吊装堆放。

2.2.6 成品构件的堆放与养生

（1）构件拆模后立即进行编号，编号后由预制场内的龙门吊运至构件存放区分类放置。构件顶板全部水平叠放，单件重10 t以下的构件叠放不得超过5层，单件重10 t以上的构件叠放不得超过3层，构件侧墙直立排列放置。

（2）构件成品堆放在存放区继续养生，每批构件保证7～14 d的养生时间。

2.3 现场安装操作要点

2.3.1 混凝土现浇整体式基础施工

（1）涵洞通道基坑土方开挖后应进行地基承载力试验，地基承载力符合要求后对碎石垫层进行夯实，然后进行现浇整体式基础混凝土施工。地基承载力不符合要求应进行换填处理，直至满足规范及设计要求。

（2）现浇整体式基础混凝土应采用不低于C30混凝土浇筑，厚度≥0.3 m，宽度不小于设计值。现浇整体式基础混凝土施工后应进行洒水养生。

（3）严控现浇整体式基础混凝土施工的标高、平整度、坡度和预埋钢筋预埋，侧墙安装位置的现浇整体式基础混凝土平整度偏差≤3 mm。

2.3.2 安装前准备

（1）构件安装前现场做好道路、临时存放点及吊车的作业空间的布置、整平碾压工作。

（2）安装前根据涵洞设计尺寸在现浇整体式基础混凝土顶面弹出侧板底面内、外侧安装控制线。沿侧墙底部内侧控制线在现浇整体式基础上植入12HPB300光圆钢筋，作为构件就位的定位桩，每节侧墙构件的定位桩不小于2根。

（3）对现浇整体式基础进行标高、坡度、平面尺寸和轴线进行复测，确保安装准确无误。

（4）准备干净干燥的细砂、楔形铁块等。

2.3.3 构件运输

运输采用平板车。平板车上靠近车厢前端放两根枕木垫侧墙底部，车厢中部放预先Ⅰ10工字钢焊接成长1.6 m×宽0.8 m×高0.6 m的架子垫侧墙上部，高度大于最大的C值，架子上放一大块橡胶，然后利用龙门吊直接移运侧墙平放在架子上平稳装车，再用两个手链葫芦分别扣住两个靠近底部吊环与平板车固定。

2.3.4 构件现场安装

组装现场主要配置为一个四人小组和一台起重机。侧墙吊装宜采用吨位满足要求的汽车吊进行。吊装前测量组先放出侧墙的位置，然后用墨斗弹出内侧线，吊装时严格按照现浇整体式基础上弹好的就位墨线和钢筋定位桩就位。侧墙运输到吊装位置后，先把侧墙平吊到平整好的地上，对准吊装孔穿入长1.0 m的70 mm钢棒，再把侧墙吊起立好放稳，用木梯把钢丝绳换到钢棒上进行立放平移吊装，准确入位并调整好。侧墙安装采用侧墙对称安装，即每侧安装一节段后检查各项指标符合要求后吊装盖板，便于第二节侧墙的安装；再将一侧侧墙逐节全部安装完毕，对应另一侧安装侧墙进行逐节安装。单侧侧墙安装时，以侧墙顶为控制基准线，相邻侧墙错台控制在3 mm以内。

侧墙安装就位时避免磕碰，沿着基准线缓慢徐徐下落完成就位。顶板就位时，从旧涵处往外顺序安装，调节对准沉降缝和侧墙拼接缝。

2.3.5 沉降缝与防水层

除沉降缝之外，其他侧墙之间、顶板之间的缝均为施工缝，缝宽为10 mm，侧墙顶与盖板间密贴。

施工缝处理：

（1）接触面涂刷无忧-YLZ氯丁配乳沥青防水涂料（基层处理）。

（2）粘贴防水贴-5 mm厚双面自贴裹合物改性沥青防水面膜（面膜暂不撕掉，待构件拼装时撕掉）。

（3）拼装预制构件时撕掉构件预留的自贴防水膜。

（4）构件安装合并后对防水贴接触处用火枪加热封口。

（5）对拼装接触部位采取2 mm厚无忧-MPU高弹聚氯脂防水防腐涂料密封加强（宽10 cm）。

（6）旧涵与新涵交接部位、台涵安装时应先在基础对应的地基部位涂刷无忧-YLZ氯丁配乳沥青防水涂料（基层处理剂）。

（7）侧墙和盖板间放置一层油毡卷材，避免盖板与侧墙直接对撞碰坏。

（8）侧墙与盖板外表面涂2层防水沥青与防水卷材，防水卷材宽20 cm。

2.4 台背回填

（1）预制构件安装完成并在后浇水平支撑板及外侧后浇条混凝土浇筑强度达到要求后进行回填，侧墙后路线纵向1 m范围内采用无砂大孔混凝土回填，其余采用合格的透水性材料对称分层压实，压实厚度≤0.15 m，压实度≥96%。

（2）盖板顶填土厚度lt;0.5 m时，严禁重型设备通过顶部，严禁堆放重物。

2.5 完工验收

装配式通道施工过程中的各项技术指标均达到设计要求：

钢筋间距、骨架尺寸、保护层厚度采用定位架控制各项指标达到设计要求98%；强度达到100%。

装配式通道安装的轴线偏位、结构长度、高程、相邻节段内轮廓线错台各项技术指标符合设计要求100%。

3 工程应用效果

装配式涵洞通道施工，施工速度快，减少了对旧路基开挖部分的暴露时间和坍塌可能，避免了对旧路通行能力的堵塞，保证周边环境畅通，结构安全可靠，施工质量好，得到业主、监理等参建单位的好评，施工期间同行的工程技术人员多次莅临施工现场参观学习，社会效益显著。

兰州至海口高速公路钦州至北海段改扩建工程1标一分部、二分部与三分部是装配式涵洞通道的应用项目，填补了公司在这方面的空白，总结了一套完整的装配式涵洞通道施工技术、工艺流程、机械和人员组成及质量标准，培养了一批具有创新意识的技术力量。

4 结语

多型号装配式施工过程中采用钢板桩支护旧涵洞通道口路基，有效减少了基坑开挖中旧路基塌方的隐患，为基坑开挖、基础浇筑、预制构件安装施工提供了安全良好的作业环境。该技术对于钢模板设计的灵活运用要求比较高，需要专业性较强的技术人员专门对模板进行设计，在阴角、阳角处均要做一些优化处理。该装配式涵洞通道施工进度快、工期短、质量可靠、安全可行，可用于项目装配式涵洞通道施工，具有推广意义。

参考文献：

［1］陈贵荣，韦忠海，张媛媛，等.一种装配式预制涵洞通道侧墙模板系统［P］.中国：ZL202120430443.X，2021-11-23.