箱涵一體化模板施工技術(shù)及質(zhì)量控制

牟雨龍 耿志華 張康榮 郭迎旗

（中電建路橋集團(tuán)有限公司，北京 100048）

0 引言

該課題研究基于江門(mén)市蓬江區(qū)道路工程PPP項(xiàng)目龍舟山道路及規(guī)劃三路，根據(jù)工程實(shí)際情況及現(xiàn)場(chǎng)條件，選用涵洞解決路基路面較大排水問(wèn)題。主要針對(duì)箱涵的主要施工工藝、技術(shù)控制要點(diǎn)進(jìn)行分析，介紹關(guān)于一體化模板施工箱涵的施工工藝，提出控制措施。

1 工程概況

江門(mén)市濱江新區(qū)規(guī)劃三路：西起新昌路，東至濱江大道，新建道路總長(zhǎng)3.34km，等級(jí)為城市次干路，設(shè)計(jì)時(shí)速30km/h，標(biāo)準(zhǔn)寬度30m，雙向六車(chē)道規(guī)模。道路排水管涵采用箱涵一體化施工可以最大程度地保證施工質(zhì)量、安全及工期的要求。

2 一體化箱涵施工技術(shù)

2.1 總體工藝

一體化模板施工箱涵的具體施工工藝流程：測(cè)放基坑位置—基坑開(kāi)挖—承載力檢測(cè)—施工墊層—底板、墻身鋼筋綁扎—安裝臺(tái)車(chē)—綁扎頂板鋼筋—安裝側(cè)?！獫仓炷痢Ｊ┕ち鞒倘鐖D1所示。

圖1 施工流程圖

2.2 樁位測(cè)放精度控制

在基坑開(kāi)挖前，應(yīng)復(fù)測(cè)原地面標(biāo)高，對(duì)比設(shè)計(jì)基坑底部標(biāo)高，確定開(kāi)挖深度。并根據(jù)設(shè)計(jì)要求將基坑縱橫向中心樁及邊線(xiàn)位置精準(zhǔn)放樣，按照基槽底部尺寸、埋深、坡比等參數(shù)計(jì)算確定開(kāi)挖尺寸。

2.3 基坑開(kāi)挖設(shè)置

基槽開(kāi)挖按照“由上至下、分片區(qū)、分層次”的原則進(jìn)行，放坡系數(shù)設(shè)置為1∶1。為了方便排水并防止水流進(jìn)入基坑，可以在原地面開(kāi)挖范圍外順地勢(shì)設(shè)置30cm×30cm的截水溝，基坑底部設(shè)置30cm×30cm的排水溝以及60cm×60cm×80cm集水井。

基坑開(kāi)挖“由中間向兩側(cè)”進(jìn)行，邊坡修整由人工配合從上至下進(jìn)行修整。測(cè)量人員全程進(jìn)行測(cè)量監(jiān)控，直至邊坡修整至設(shè)計(jì)的開(kāi)挖邊界為止。設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高上方最后20cm～30cm改由人工開(kāi)挖清理，確?；拥撞繕?biāo)高的開(kāi)挖精度。基坑開(kāi)挖示意圖如圖2所示。

圖2 基坑開(kāi)挖示意圖

2.4 基坑承載力檢測(cè)

對(duì)開(kāi)挖完成的基坑進(jìn)行承載力檢測(cè)，如果基槽承載力無(wú)法滿(mǎn)足施工要求，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系設(shè)計(jì)人員確定基坑地基的處理方式，確?；映休d力滿(mǎn)足要求后才可繼續(xù)進(jìn)行施工。

2.5 墊層標(biāo)高控制

基坑易發(fā)生下沉、變形斷裂等事故，因此采用墊層基礎(chǔ)來(lái)提高基礎(chǔ)的強(qiáng)度和承載力。墊層采用30cm石屑?jí)|層+10cm C15混凝土進(jìn)行澆筑，墊層滿(mǎn)足強(qiáng)度要求后，才可以進(jìn)行箱涵下一步施工。

在石屑?jí)|層及混凝土墊層的澆筑過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)墊層頂部標(biāo)高控制，對(duì)兩層墊層分層澆筑的標(biāo)高點(diǎn)應(yīng)做標(biāo)識(shí)，確保最終墊層的標(biāo)高滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及后續(xù)施工要求。

2.6 底腹板鋼筋安裝精度控制

在基坑底部重新放樣出縱橫向中軸線(xiàn)端點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)，確定出箱涵基礎(chǔ)輪廓線(xiàn)及鋼筋定位點(diǎn)線(xiàn)。按照各層鋼筋間距在架立鋼筋上做好標(biāo)記，按照標(biāo)記綁扎各層鋼筋。鋼筋連接方式宜采用焊接，同層鋼筋網(wǎng)片縱橫向鋼筋間，在其交叉點(diǎn)處可采用綁扎連接，將縱橫向鋼筋聯(lián)系為整體。綁扎連接點(diǎn)按照50%跳格設(shè)置，不用滿(mǎn)扎，相鄰兩排綁扎連接點(diǎn)應(yīng)錯(cuò)格設(shè)置，使相鄰4個(gè)綁扎連接點(diǎn)形成“梅花型”布置。為保證底腹板鋼筋保護(hù)層，在網(wǎng)片縱橫向鋼筋連接點(diǎn)位置同樣按照“梅花型”布置混凝土墊塊。

2.7 臺(tái)車(chē)模板設(shè)計(jì)

箱涵施工利用一體化模板臺(tái)車(chē)，簡(jiǎn)化了施工步驟，使施工流程更加規(guī)范，另較傳統(tǒng)模板施工，箱涵一次成型，避免了后澆帶對(duì)實(shí)體質(zhì)量的影響，因此一體化模板臺(tái)車(chē)的設(shè)計(jì)與安裝成為施工中的控制重點(diǎn)。對(duì)一體化模板臺(tái)車(chē)所采用的鋼模板進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算，確保其在混凝土澆筑過(guò)程中，不會(huì)因混凝土的側(cè)向壓力而發(fā)生形變，保證施工質(zhì)量。模板臺(tái)車(chē)的安裝過(guò)程，需要保證其安裝精度，使其達(dá)到應(yīng)有的一體化施工效果。1）一體化模板臺(tái)車(chē)安裝順序。軌道一臺(tái)車(chē)架體一調(diào)節(jié)系統(tǒng)一千斤頂一內(nèi)模一頂模一拉桿。支立模板時(shí)，將臺(tái)車(chē)吊裝到位，通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，逐步將頂部及側(cè)模調(diào)整到指定位置。并細(xì)微調(diào)節(jié)螺桿，微調(diào)側(cè)模和頂模。調(diào)整到位后，通過(guò)螺桿及模板拉桿將頂模和側(cè)模加固到位。2）臺(tái)車(chē)模板設(shè)計(jì)驗(yàn)算。移動(dòng)模板臺(tái)車(chē)由內(nèi)外模板、箱內(nèi)臺(tái)車(chē)支撐體系、臺(tái)車(chē)走行體系組成，為確保模板臺(tái)車(chē)在混凝土澆筑過(guò)程中具有足夠抵抗混凝土側(cè)壓力形變的能力，對(duì)模板強(qiáng)度、抗撓性能、抵抗豎向及橫向變形的能力進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)證模板臺(tái)車(chē)的使用安全性能。模板臺(tái)車(chē)具體布置如圖3所示。臺(tái)車(chē)模板強(qiáng)度及抗撓性能驗(yàn)算如公式（1）～公式（4）所示。

圖3 箱涵模板臺(tái)車(chē)布置圖

式中：、為混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力（kN/m）；γ為混凝土重度（kN/m3）；為初凝時(shí)間（h）；為混凝土澆筑速度（m/h）；為側(cè)壓力計(jì)算位置處至混凝土頂面的高度（m）；取值為1；取值為1.15；混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力=min（、）=45.1kN/m；為模板抗壓強(qiáng)度；為計(jì)算系數(shù)；為模板寬度；為模板厚度；為模板撓曲變形；為模板所受荷載；為模板長(zhǎng)度；模板所用材料彈性模量；為模板慣性矩。

通過(guò)對(duì)模板強(qiáng)度及抗撓性能的驗(yàn)算分析可知，其抗壓強(qiáng)度為94.37MPa＞，即模板具有足夠抵抗混凝土側(cè)向壓力的強(qiáng)度；混凝土壓力造成的模板撓曲變形為0.58 mm＜l/400，即模板足以抵抗混凝土壓力使模板產(chǎn)生的撓曲變形。臺(tái)車(chē)模板抗變形性能驗(yàn)算如公式（5）～公式（6）所示。

式中：為模板豎向所受壓力；M為豎向彎矩；W查表可得，取值101.5cm；為模板所受荷載，計(jì)算取值85.7kN/m；為模板長(zhǎng)度；δ為模板橫向所受壓力；M為橫向彎矩；W查表可得，取值51.2cm；為模板所受荷載，計(jì)算取值33.8kN/m；為模板長(zhǎng)度。

根據(jù)模板配置及對(duì)其強(qiáng)度及抗變形能力的驗(yàn)算分析可知，模板豎向所受壓力δ=59MPa＜210MPa，橫向所受壓力H=46.4MPa＜210MPa。表明臺(tái)車(chē)模板強(qiáng)度足以達(dá)到抵抗混凝土壓力的要求。3）臺(tái)車(chē)支撐體系用于支撐和調(diào)節(jié)臺(tái)車(chē)整個(gè)內(nèi)模體系，使內(nèi)?？梢詽M(mǎn)足不同尺寸箱涵的使用要求。模板臺(tái)車(chē)支撐系統(tǒng)主要由內(nèi)模移動(dòng)架、調(diào)節(jié)螺桿、螺桿千斤頂、滑梁以及外部支撐架組成。4）臺(tái)車(chē)走行體系用于整個(gè)模板臺(tái)車(chē)的走行安裝。使模板臺(tái)車(chē)能夠運(yùn)用于長(zhǎng)距離分節(jié)段箱涵施工，通過(guò)鋪設(shè)軌道及臺(tái)車(chē)走行即可完成模板移動(dòng)，不用重新吊放臺(tái)車(chē)模板。走行體系包括滾輪及軌道，在模板臺(tái)車(chē)的底部對(duì)稱(chēng)布置行走輪，軌道采用重軌，用于控制臺(tái)車(chē)的移動(dòng)路線(xiàn)。

2.8 頂板鋼筋綁扎質(zhì)量控制

按照“先主后副”的原則綁扎頂板鋼筋，以頂部中心線(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃線(xiàn)定位，確定鋼筋位置及間距。鋼筋連接如遇有接頭，同一截面接頭數(shù)量，搭接長(zhǎng)度按現(xiàn)行施工規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。

頂板鋼筋安放到位后，在主筋下綁扎安裝混凝土墊塊，用于確保頂板鋼筋對(duì)凈保護(hù)層的要求，混凝土墊塊強(qiáng)度應(yīng)于混凝土工程實(shí)體強(qiáng)度一致，以保證實(shí)體強(qiáng)度質(zhì)量均勻，避免出現(xiàn)因局部強(qiáng)度不足而出現(xiàn)的實(shí)體破壞。

2.9 側(cè)模安裝精度控制

投入使用的鋼側(cè)模須先清理干凈并涂刷脫模劑，避免脫模時(shí)由于混凝土與模板黏連造成混凝土缺棱掉角導(dǎo)致外觀(guān)破損，影響箱涵外觀(guān)質(zhì)量。

模板安裝時(shí)，同步進(jìn)行位置測(cè)量，于頂部測(cè)放出箱涵中心線(xiàn)，以箱涵實(shí)際寬度為標(biāo)準(zhǔn)，從箱涵中心線(xiàn)位置分別測(cè)量出兩側(cè)模板的端點(diǎn)位置。根據(jù)箱涵中心線(xiàn)和側(cè)模端點(diǎn)的實(shí)際位置不斷微調(diào)側(cè)模，確保側(cè)模安裝到位。避免模板間產(chǎn)生錯(cuò)位縫隙，導(dǎo)致混凝土澆筑漏漿，影響實(shí)體外觀(guān)質(zhì)量。側(cè)模安裝完成后，對(duì)模板各處連接位置進(jìn)行檢查，確保連接加固位置偏差在規(guī)定設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

2.10 混凝土澆筑與配比

采用抗?jié)B混凝土進(jìn)行澆筑底板時(shí)，通過(guò)頂板部位預(yù)留的輔助混凝土澆筑口進(jìn)行澆筑，并通過(guò)側(cè)墻進(jìn)行底板混凝土的輔助澆筑作業(yè)。當(dāng)混凝土澆筑入模后，及時(shí)進(jìn)行振搗，避免澆筑入模的混凝土堆積。利用澆筑口進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，若混凝土下落高度過(guò)大，應(yīng)設(shè)置澆筑串筒進(jìn)行輔助澆筑，使混凝土的自由下落高度控制在2m以?xún)?nèi)，避免因下落高度過(guò)大造成混凝土與地面沖擊離析。

為達(dá)到底板與墻身的整體一次性澆筑，須對(duì)混凝土的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整處理。箱涵一體化施工對(duì)混凝土的性能要求更高，既要求混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，又要保證混凝土在澆筑時(shí)的和易性。因此，根據(jù)混凝土的使用用途對(duì)混凝土配比進(jìn)行分析，從而確定合適的水膠比來(lái)進(jìn)行混凝土的配制。

式中：γ取值1.12；f，為水泥強(qiáng)度等級(jí)（MPa），取值32.5；f為水泥28d膠砂抗壓強(qiáng)度；γ、γ為粉煤灰影響系數(shù)、?；郀t礦渣影響系數(shù)，γ取值0.85；γ取值1.00；/—混凝土水膠比；f為膠凝材料28d膠砂抗壓強(qiáng)度f，0為混凝土配制強(qiáng)度（MPa）；α、α為回歸系數(shù)，查表可得，取值0.53；α取值0.20。

通過(guò)計(jì)算及對(duì)比試驗(yàn)，最終確定混凝土配合比，見(jiàn)表1。

表1 混凝土配合比試驗(yàn)表

3 結(jié)論

綜上所述，市政工程中的箱涵采用一體化模板施工，其工序步驟較傳統(tǒng)支架搭設(shè)澆筑法得到進(jìn)一步的簡(jiǎn)化。另相較于普通定型化模板臺(tái)車(chē)施工箱涵的方法，一體化模板施工解決了后澆帶施工縫的質(zhì)量問(wèn)題，且對(duì)長(zhǎng)距離的箱涵施工而言，其并不會(huì)造成較大的工作量增加。既有效地保證了箱涵的施工質(zhì)量，又解決了施工中面臨的功效、成本、質(zhì)量等方面的問(wèn)題。該文研究介紹的箱涵一體化模板施工中的工藝流程、技術(shù)要點(diǎn)及控制重點(diǎn)對(duì)利用箱涵進(jìn)行公路排水處理施工有一定的指導(dǎo)作用。