公路工程装配式预制箱形通道施工技术分析.pdf

154交通科技与管理工程技术0引言预制箱形通道作为公路工程中涵洞工程的一部分，施工时对环境影响较小，箱形通道预制施工周期短，可利用标准化场站建设进行标准化流水施工，在施工时现场劳务人员需求较少，利用场站定型机械及场站配置，可以进行标准化、定型化的箱形通道施工。当前国内公路工程箱形通道预制主要使用混凝土台座作为预制台座，采用卧式箱形通道预制，养生时采用人工洒水养生等施工方法。此类施工方法中混凝土台座需要养生时间，临建完成后投入生产较迟。箱形通道卧式预制承重模板、拆模时间长，增加了箱形通道预制施工周期，项目涵洞施工任务重、工期紧的情况下若使用传统预制箱形通道施工方法，项目将极大地增加场站建设成本。水资源稀缺、日温差大、蒸发量大的气候特点，决定了项目不能使用传统洒水养生的养生方法，通过改进施工工艺、发明施工机具，加快预制箱形通道施工进度，降低施工造价成本。同时，相比传统洒水养生的方式，蒸汽养生更适用于干旱地区的箱形通道养生施工工艺。1技术创新总体分析利用钢台座应用、钢筋笼绑扎胎架及吊具、箱形通道涵节吊具的装配式预制箱形通道施工工艺和方法研究。具体如下：（1）台座采用槽钢、钢板等钢材加工制作，材料重复利用率高、拆除费用低，降低了施工成本1。（2）钢筋加工采用场站内钢筋加工胎架集中加工绑扎方式，能有效地控制钢筋间距及钢筋施工质量2。（3）箱形通道节段采用立式箱形通道预制，拆模周期短、模板利用效率高，缩短施工工期3。（4）箱形通道预制采用工厂化生产，钢筋集中加工，涵节集中预制，现场文明施工，生产效率高。材料选用、施工养生、沥青漆涂刷等均根据地域性特点进行相关工序施工4。（5）箱形通道养生采用自加工篷布+彩钢进行覆盖，同时接通蒸汽养生管道，保证西北干旱地区的箱形通道养生，确保箱形通道成品混凝土施工质量5。2工序流程分解分析2.1台座制作项目箱形通道预制采用立式箱形通道预制方案，需制作箱形通道底模台座，台座使用 1 cm 厚钢板定型加工而成，项目箱形通道结构类型分为明涵及暗涵，按照跨径分为 1.5 m2 m、2 m2 m、2 m3 m、2.5 m3 m、3 m4 m，累计 5 种定型钢模板底模台座，台座为可拆卸钢制台座，回收方便，可在项目间移动调用，增大模板利用率。2.2定型钢模板箱形通道预制模板内、外模均采用定型钢模板，模板采用 1 cm 厚钢板制作而成，内外模均为 4 块，模板的拼装顺序基本上是外模 内模。见图 1。图 1定型钢模板2.3拼装内模安装时先拼装内模支撑托架，将支撑托架固定在底收稿日期：2023-08-08作者简介：赵维杰（1978）,男,本科,高级工程师,研究方向：公路施工管理。公路工程装配式预制箱形通道施工技术分析赵维杰（山西路桥第三工程有限公司,山西 忻州 034000）摘要文章从前期场站建设规划、台座布设、箱形通道钢筋加工、混凝土振捣、箱形通道养生、涵节吊装、防水保护、附属结构施工等完整工序进行箱形通道施工的分析和介绍，研究表明，预制采用立式预制箱形通道方式，无承重模板、拆模方便，能有效缩短单节拆模时间。吊装过程中使用专用吊具保护涵节，涵节外涂刷沥青漆及粘贴防水橡胶带，装配式预制箱形通道施工技术可以保证箱形通道的施工质量。关键词装配式；预制；箱形通道中图分类号U416.1文献标识码B文章编号2096-8949（2023）23-0154-032023 年第 4 卷第 23 期155交通科技与管理工程技术模上以保证托架的稳定性，再在支撑托架上拼装内模。2.4绑扎及安装钢筋钢筋骨架安装集中在场内进行骨架加工，加工使用自加工胎架，胎架使用 L754 方钢及 20 mm 钢管加工而成，钢管按照箱形通道钢筋间距进行布设，在钢管内插入钢筋，起到钢筋主筋间距控制及主筋定位支撑作用，待钢筋骨架绑扎完成后，骨架结构稳定，然后进行骨架吊装，见图 2。图 2钢筋骨架吊装2.5侧、端模板的加工拼装外侧模直接通过螺栓连接固定到台座上，外侧模安装时需将外侧模支撑到设计位置，并经检查各部位尺寸满足要求后，采用限位装置支撑固定，使外侧模稳定牢靠。2.6混凝土施做浇筑混凝土时振捣用直径 500 mm 的手持振捣棒，以免出现漏振、过振、欠振。2.7拆模及养生封闭式养生棚采用型钢焊接而成，包裹篷布采用铁丝固定绑扎，外部覆盖彩钢，采用全封闭结构，养生棚加工可按照相邻两节箱形通道同时进行覆盖养生，养生时使用龙门吊吊装包裹，蒸汽锅炉采用 0.5T 压力锅炉，场内铺设蒸汽管道，实现了全方位养生。2.8翻转与存放箱形通道在台座上养生完成后，需要将箱形通道吊装至翻转区进行翻转，翻转区配备液压翻转台，翻转台初始与地面成 20 30 夹角，在吊装至翻转台后，启动液压翻转台，将箱形通道预制节段翻转至卧式，最后将成品构件由吊装龙门吊吊运至构件存放区。2.9箱形通道节段吊装箱形通道在预制场内施工完成后，使用拖板车拉送至施工现场，吊装前完成涵洞基础施工，为保证涵节吊装过程中受力平衡，钢丝绳在吊装中不使涵节受损，项目加工“C”字形专用吊具，对涵节进行吊装，吊装使用沙子对涵节进行找平，以确保涵节安装平顺，无错台。在箱形通道吊装完成后，对箱形通道表面涂刷沥青漆作为防腐层对箱形通道进行保护，同时在箱形通道节段间粘贴橡胶止水使涵节台背部位的防水组合为一个整体。见图 3、图 4。图 3现场节段吊装施工图 4防腐层施工完毕2.10附属工程最后施工箱形通道的附属工程，对箱形通道的流水铺砌、八字墙、台背回填、洞口锥坡进行施工，使箱形通道具备排水和通道的作用。至此，工序流程全部结束。3效益分析按照以往固定台座+洒水养生的模式，与现有移动台座+移动养生棚的模式相比较，各项费用和成本对比见表 1。4工程应用实例4.1项目情况（1）S50 海原至平川（宁甘界）公路三标段项目起点桩号为 K64+720，终点桩号为 K109+435.629，全长44.7 km，项目主要包含路基桥涵、路面交安、房建机电及绿化等工程。工程总造价 3 008 266 147 元。该项目共有墩柱 259 根，箱形通道 15 道。项目按照工地场站建设标准化的施工工艺要求，通过划分各区域的箱形通道预制功能区，实现流水化箱形通道预制施工作业。156交通科技与管理工程技术（2）乌海至玛沁公路（宁夏境）青铜峡至中卫段工程 A10 标段，里程桩号为 K171+800K183+160，长11.36 km；主要包括路基土石方（含互通）1 377 000 m3、路面354.821 m2，特大桥1 053.6 m/1座、大中桥1 482 m/4座、箱形通道13道，互通式立体交叉1处、通道桥469.06 m/11座。通过实际应用能够较大地节约箱形通道施工成本，同时该工法预制钢台座台座的加工、养生棚的制作，让箱形通道预制大批量生产的同时，各项工序都得到了精确控制，从根本上减轻了劳动强度，提高了箱形通道施工效率。（3）乌玛高速公路惠农至石嘴山 PPP 项目路线全长57.291 km，总投资 56 亿元，全线共设桥梁 13 059.88 m/65 座（含分离立交主线桥、桥式通道），桥梁占路线全长的 22.79%；设涵洞 108 道，其中箱形通道 7 道；全线拟设互通立交 6 处，分离式立交 21 处，设桥式通道 30 座；设服务区 1 处；设养护工区、管理站各 1 处；设收费站 4处，利用原收费站 1 处。通过实际应用加强箱形通道预制施工的施工质量，同时减少专人洒水养生的劳动力，在干旱地区保证箱形通道养生质量，从而生产出保质保量的优秀产品。4.2应用效果分析该技术已在 S50 海原至平川（宁甘界）公路三标段与乌海至玛沁公路（宁夏境）青铜峡至中卫段工程 A10标段、乌玛高速公路惠农至石嘴山 PPP 项目进行推广应用。以上 3 个项目的成功应用，通过技术创新、实际操作以及经验、技术的总结和研究，在预制箱形通道中，经过对箱形通道施工各工序技术多次探讨及改进，自主创新装配式预制箱形通道施工技术，该技术采用刚度、强度高，整体稳定性强的钢模板作为台座底部，采用自加工的钢筋加工胎架，保证钢筋间距布设合理。按照工地场站建设标准化的施工工艺要求，通过划分各区域的箱形通道预制功能区，实现流水化箱形通道预制施工作业，能够较大地节约箱形通道施工成本，同时该工法预制钢台座台座的加工、养生棚的制作，让箱形通道预制大批量生产的同时，各项工序都得到了精确控制，从根本上减轻了劳动强度，提高了工作效率，加强了箱形通道预制施工的施工质量，同时减少了专人洒水养生的劳动力，尤其在干旱地区保证了箱形通道养生质量。该项目关键技术的研发，将有助于提升干旱地区箱形通道施工质量，提高预制箱形通道施工经验。5结束语综上所述，从前期资料的搜集、实地的调研、创新设计、研究方案的制定和具体研究工作实施，到后期应用效果的回馈、研究总结，使科研项目能够顺利开展。在科研报告撰写阶段，承建单位严格执行任务书的撰写要求，与参研单位进行了深层次的交流与协作。通过项目的开展，承建单位和参研单位建立了良好的合作关系，为该项目圆满完成提供了可靠的保证并得出以下结论：（1）台座使用定型钢台座，可以循环利用，移动方便、建设便捷，钢筋加工使用钢筋定位胎架集中加工，涵节养生采用篷布+彩钢养生覆盖工具，可以保证水分不散失，节约施工用水，具备优良的保温养生效果。（2）实际应用中，采用可移动钢台座代替传统混凝土预制台座的施工方法，节约预制场建设用地、减少设备投入、提高模板利用率。同时，一次性投入场地基础设施，可回收利用，减少后期拆除、恢复的费用和不利影响，根据测算结果，该技术使综合成本降低 20左右。参考文献1 王国栋,曾健民,徐浩中,等.一种箱梁混凝土浇筑自行式作业平台:CN218969770UP.2023-05-05.2 李刚,王兴安,何世荣.预应力箱梁顶板剪力筋定位装置:CN219027929UP.2023-05-16.3 郭光义,闫有民,王芳文,等.一种预制箱梁钢模板快速拆卸装置:CN219076002UP.2023-05-26.4 闫有民,米小强,王芳文,等.一种基于移动钢台座下的箱梁流水线预制模式:CN116175763AP.2023-05-30.5 郭光义,闫有民,李祖伊,等.一种关于箱梁顶板钢筋整体式定位绑扎的胎架:CN219311602UP.2023-07-07.表 1经济成本对比表项目固定台座+洒水养生钢台座+移动养生棚对比分析场地建设预制场占地最少 4 000 m2以上，建设费用约 25 万预制场占地 2 500 m2，场地建设费用15 万元减少占地 37%，较少场地建设费用10 万元，减少 40%主要基础设施配置需要混凝土预制台座 35 个，插入式振捣棒 6 台，需要成本 10 万元移动式钢台座 16 个，固定养生棚 8 个，插入式振捣棒 6 台，需要 8 万元移动式台座和养生棚比固定台座和洒水养生可节省 2 万元，节省 20%养生成本传统方式施工用水、用电量和专业劳务人员养生，费用约 15 万元集中供热供水，1 台锅炉满足需要，费用 8 万元流水化生产节约费用 7 万元，节省46%外观质量表面气泡、蜂窝、麻面现象普遍，养生棚转运过程中对成品破坏现象严重表面很少有气泡和蜂窝麻面现象，转运过程中不会出现对成品的破坏集中预制与现场分次浇筑相比，更容易实施精细管理，所以气泡、蜂窝、麻面现象有所好转合计流水化生产较传统预制方法可节省 19 万元