龚景森

（广东冠粤路桥有限公司，广东 广州 511450）

钢筋混凝土涵洞工程为高速公路常见结构物，其施工对路基工程的顺利推进有关键影响，尤其在多雨的南方山区，传统的现浇钢筋混凝土涵洞结构的施工，受现场环境、天气等影响较大，分不同工程部位的工序较为烦琐，如受阴雨天气、复杂的地形地貌或便道条件的制约，不能形成流水作业组织施工，常出现在雨后导致窝工、待工等现象，施工进度难以保证。同时，由于施工队伍的施工水平参差不齐，作业点多且常较为分散，施工组织管理难度较大，易出现钢筋间距、保护层合格率偏低，错台、漏浆、蜂窝麻面等混凝土外观质量问题[1]。传统现浇钢筋混凝土涵洞存在施工周期长、施工质量不易控制、现场劳动强度大、安全风险高等弊端。

装配式涵洞是通过集中预制涵节构件，在现场完成涵节构件拼装后，仅需要施工后浇底板连接钢筋混凝土与防水，形成闭合环节。装配式涵洞施工技术可以实现构件集中工厂化生产，现场施工装配化及机械化，质量易于控制，施工简单，工期较短[2-3]。该文以云茂高速公路TJ14 标装配式涵洞工程实践为例，对装配式涵洞的施工工艺、施工技术难点进行分析研究。

1 工程概况

广东省云浮罗定至茂名信宜（粤桂界）高速公路TJ14标预制装配式涵洞4 座（总涵长172m），路线处于云开大山脉中，云雾山脉西侧，TJ14 标（K111+620～K122+600）沿线主要通过属丘陵山区和丘间谷地工程地质区（Ⅰ区）、微丘岗岭工程地质区（Ⅱ区），局部为河流冲洪积平原工程地质区（Ⅲ区）；亚热带季风气候，雨量充沛，一般每年4-9 月降雨丰沛。

项目采用双向四车道高速公路标准，设计时速100km/h；整体式路基宽26m。桥梁设计荷载为公路—I 级，桥涵、路基设计洪水频率1/100。

表1 装配式涵洞参数表

2 装配式涵洞概述

该项目装配式涵洞为四构件组合预制拼装涵洞，其中3 个混凝土预制构件包括顶板和2 个侧墙。构件组装后，现浇下部底板，上部顶板两接头保持铰接形式，使构件形成整体。结构形式有为管型和箱型，其中管型涵横断面尺寸为6m×4.5m 和4m×4m、箱型涵横断面尺寸为6m×4m；在涵长方向布置上由3m 标准节段、1m 标准节段及3m 非标准节段组成。涵洞主体结构横断面如图1 所示，K120+291 配式管型涵洞现场安装如图2 所示。

图1 涵洞主体结构横断面图

图2 TJ14 标K120+291 装配式管型涵洞

3 装配式涵洞施工工艺

3.1 施工工艺流程

装配式涵洞预制构件通过在工厂预制涵洞节段构件，运至现场进行拼装。在借鉴前人经验的基础上[4]，总结该项目装配式涵洞的工艺流程，如图3 所示。

图3 装配式涵洞施工工艺流程图

3.2 预制构件施工技术要点及对应质量控制措施

涵洞的预制涵节构件生产采用集中工厂化施工，预制厂区设置钢筋加工区、半成品存放区、钢筋胎架绑扎整体吊装区、砼浇筑及带模养生区、构件养护存放区、试拼检验区6个区域。

3.2.1 钢筋加工

按照钢筋设计形状和尺寸，统一制作带有定型卡槽的钢筋绑扎胎架，所有钢筋骨架均在胎架上加工成型，经验收合格后由龙门吊整体吊装入模，确保钢筋制作的标准化，有效控制钢筋间距、定位。在吊装钢筋骨架使用多点钢筋吊装架，吊装架采用桁架式结构，倒链和挂钩与桁架下方吊环连接，倒链与钢筋通过挂钩连接，有效控制了钢筋骨架的变形。此外，采用圆形滚轮垫块代替梅花型垫块，确保钢筋定位的各向同性；钢筋骨架之间采用支撑钢筋连接，层距之间用架立钢筋焊接，同一层钢筋与模板之间采用分布钢筋与模板点焊连接，避免因振捣导致的钢筋横向偏位，有效确保保护层的厚度。

3.2.2 模板

根据装配式涵洞预制构件的结构尺寸，厂家定制标准化的卧式定制整体定型钢模板面板厚度（面板厚度6mm），模板系统的基础梁采用地脚螺栓与地面锚接，采用铰接式旋钮丝杆做支撑，方便调节与脱模。模板系统须具有足够和持续的刚度、精度、光洁度和平顺度，加工尺寸精确、系统支撑固定、操作适用性须满足涵节预制构件的制作要求。

模板按设计要求精确定位预留预埋件的槽口，同时做好构件铰缝缝曲面尺寸的精准控制，以便涵洞的预制构件能顺利安装。底模下部设置高频振动器振捣，保证混凝土振捣充分密实。完成混凝土浇筑并达到终凝后，采用移动式喷淋台车进行脱模前保湿养护。

3.2.3 混凝土浇筑与养护

龙门吊并利用料斗布料进行混凝土浇筑，采用高频附着式振动器并辅以插入式振捣棒振捣，保证混凝土的密实度。构件脱模后，吊装至构件存放区进行二次养生。构件存放区采用工字钢存放，按照浇筑时的姿态存放。在接触面采用橡胶垫隔离开，墙身存放下部需要垫存放胎架，在预留钢筋位置需要垫方木或单独胎架构件，底部通过埋地式管道自动喷淋、顶部通过喷淋台车等措施，达到全覆盖保湿养生，有效确保了混凝土养护质量。

3.2.4 涵洞构件试拼装及运输

为降低涵洞构件的现场拼装误差，提高安装精准度及施工效率，构件预制完成出运前且混凝土强度不小于设计强度90%后，须进行节段闭合试拼与外形尺寸、保护层及外观质量等方面检查，各指标达到设计及规范要求方可出厂。场内试拼装如图4 所示。试拼合格后，利用平板车运输至施工现场。平板车上安装定制专用的构件固定胎架，通过宽条绳及手拉葫芦将构件与固定胎架锁定牢固，防止运输过程中构件发生松动或倾覆，如图5 所示。构件与胎架接触处面采用橡胶支垫，以防运输过程中损伤构件。构件采用车辆总长度为15m，板长12m，板宽2.5m 的平板车进行运输，运输施工便道宽度不小于4m，转弯半径不小15m，坡度不大于1︰0.6，对山区施工便道需要放缓纵坡，保证车辆运输安全。

图4 装配式涵洞试拼

图5 构件运输

3.3 装配式涵洞现场安装技术要点及对应质量控制措施

3.3.1 涵洞基坑开挖及基底处理

基坑开挖坡度采用1︰0.75，基地开挖尺寸比涵洞基础宽出80cm。基底四周设30cm 宽排水沟和50cm 宽作业余宽，基坑开挖采用挖掘机开挖至设计标高上30cm 时，改用人工挖除清理至设计标高。地基承载力（设计要求不小于200kPa）符合要求后，在基底四周人工开挖排水沟，及时检查基坑平面位置和高程，符合相关要求后，进行垫层施工。

按地基承载力容许值不小于200kPa 的设计要求：1）对软弱地基，根据地基承载力试验（轻型动力触探）成果，采用碎石或砂砾等透水性材料换填夯实，厚度不小于50cm；2）岩石地基应开挖后出现岩面不平整，以不小于30cm 厚度的合格碎石或砂砾石等找平夯实；3）基底承载力不均匀的地基，除了不合格的换填深度外，处理后保留顶部不小于30cm 的整平面的优质碎石或砂砾置换层。

3.3.2 涵洞垫层施工

垫层平整度质量直接影响涵洞的拼装效果和接缝大小，且为直接承受涵洞结构竖向荷载的接触面。为确保涵洞的拼接整体效果与避免构件应力集中效应，垫层平整度为涵节构件现场拼装施工的关键控制点。垫层施工时，应注意纵横向的线形平顺和构件就位点高程的准确。

垫层混凝土施工采用10 号槽钢作两侧边模标高带，保证垫层的厚度符合设计。槽钢边模每隔2m 设置16mm 内径套筒，采用14mm 圆钢条桩穿过套筒插入地基，螺丝锁紧固定调整好的槽钢边模，确保两侧标高带的顶面高程。混凝土浇筑后，进行二次压光收面，人工对垫层顶面仔细找平，同时在浇筑完毕后12 h 内开始对混凝土加以覆盖和浇水养7d。混凝土达到设计强度的70%后，在混凝土垫层上放出拼装构件位置，并用墨线标记，对垫层标高进行测量复核，对超高的地方采用磨光机磨平，对低位范围采用环氧树脂砂浆进行找平。在打磨和找平施工后，采用3m 平整度尺进行构件基础位置检查，平整度要求不大于3mm，确保侧墙底面安放位置高程、平整度和涵洞的纵坡符合要求。垫层施工每6m设置一道2cm 的变形缝，变形缝与涵节纵缝对齐。

3.3.3 构件安装

根据装配式涵洞节段质量来配置汽车吊吊装质量。装配式涵洞构件最大质量为K112+433 装配式箱型涵洞顶板，约25.67t。现场80t 的汽车吊能够满足吊装要求。

预先规划好构件存放位置及固定措施、吊装的方位及吊车作业位置、配套设备及材料的进出场便道等。

在涵洞两侧设置吊车工作区域，场地进行平整压实保证吊装安全；运输通道利用原有便道和新修便道进入施工区域。侧墙和顶板存放时严禁直接放置在地面上，应采用方木支垫，并用楔形木尖顶紧，防止滑动。

构件组装应按设计文件实施。

构件拼装前在垫层平面上放出侧墙基础外侧安装控制线，控制线外侧用槽钢限位。槽钢外侧膨胀螺栓固定，线性保证顺直且内侧与安装控制线位置密贴。安装时构件要紧贴槽钢内侧放置，必要时可利用支撑杆及钢丝绳辅助稳定，防止偏离设计位置，相邻节段内轮廓线错口控制在5mm 以内。节段按高处向低处顺序安装。

两侧墙吊装就位完成后复核相对距离等，满足要求后方可吊装顶板。

为避免由于纵向铰缝接触面不平整而出现构件受力不均匀、增加缝隙、后期渗水等隐患，顶板吊装位置确认无误后，应平稳提吊顶板至高出铰缝位置，人工对铰缝位置进行回灌M50 高强水泥砂浆，再将顶板下落至安装位置，利用顶板自重挤压铰缝高强水泥砂浆至密贴，一阶段构件安装完成。

现场拼装作业配置为4 人一小组和2 台80t 汽车吊配合吊装。

3.3.4 现浇底板施工

待所有标准节段的吊装就位后，按照设计图纸要求进行底板钢筋绑扎。底板横向钢筋采用搭接焊连接，焊缝长度满足单面焊不小于10 倍钢筋直经，双面焊不小于5 倍钢筋直经，焊接质量应满足《公路桥涵施工技术规范》要求。混凝土浇筑前须对垫层表面冲洗干净。底板采用与预制构件同等强度混凝土，从低位向高位进行浇筑。涵洞基底在不均匀沉降难控制的情况下，现浇底板按6m 或9m 节段设置沉降缝且设置与预制构造缝对齐，采用沥青、沥青麻絮填塞。

3.3.5 防水施工

除按图纸做基本防水外，尚应对节段和构件接缝进行以下防水处理。

3.3.5.1 内侧接缝

内侧接缝处理如下：1）以泡沫塑料板塞缝后用钢丝刷、抹布将缝内清除干净，拉毛处理；2）洒水湿润接缝，待晾干后再填塞M7.5 高黏稠水泥砂浆；3）填塞后约2 h，用泡沫板将接缝处砂浆搓刮，并进行修平处理，用铁抹子进行收光，用铝合金尺检查平整度；4）用喷雾器洒水养生。

3.3.5.2 外侧接缝

外侧接缝处理如下：1）以泡沫塑料板塞缝后用钢丝刷、抹布将缝内、缝边清楚干净，拉毛处理；2）用M7.5 高黏稠水泥砂浆将接缝填满抹平，待砂浆具有一定强度时洒水养生；3）砂浆养生7 d 后，沿接缝先涂一层25cm 宽911 聚氨酯防水涂料，再黏贴25cm 宽的背贴式橡胶止水带，以专用胶水黏贴。

3.3.5.3 橡胶止水带安装注意事项

安装注意事项如下：1）止水带黏附的砼基面应平整、洁净、干燥、无裂缝，其平整度允许偏差为3mm。2）为使止水带固定牢固，可每隔1m 用高强钢钉固定。3）止水带与节段接缝界面黏贴要紧密，沿接缝方向不得留断点，不能被浮渣尘土等阻隔。4）止水带存放及运输时，应避免潮湿和挤压。5）防水工程完成前，应避免止水带被雨水或施工用水浸泡。6）在通道外侧进行回填施工时应注意对背贴式橡胶止水带的保护。7）橡胶止水带应向专业厂家采购，技术指标须符合相关国家标准，并具备耐低温、耐腐蚀性能，正式使用前须进行试验以检验其遇水膨胀性能，并提供检验合格证方可使用。

3.3.6 回填施工

反开挖、涵洞采用中粗砂涵背回填，填方段采用合格路基填料涵背回填。

现浇混凝土及砂浆强度达到设计强度的90%后方可进行涵背回填。回填应对称分层压实，各层压实后的厚度应不大于20cm，压实度小于96%。

涵洞撑脚区采用中粗砂回填，水密法施工压实。

结构侧墙区侧面1m 范围内采用小型夯实机分层压实，此外范围26t 压力机分层压实，压实设备碾压顺序方向应与涵洞纵向平行。

涵洞顶板上回填厚度小于0.5m 时，采用小型夯实机分层压实，同时严禁通行重型设备及堆放重物，压实设备碾压顺序方向应与涵洞纵向平行。

4 与传统涵洞施工的对比

4.1 质量方面

传统的现浇钢筋混凝土涵洞施工，常常受限于施工队伍技术水平或现场管理不到位。钢筋制作安装一般是由施工队伍在现场加工与绑扎，加工精度难于控制；保护层垫块设置不合理或绑扎不牢导致钢筋保护层合格率偏低；模板支架加固不牢固导致变形，人工振捣不到位导致蜂窝麻面，混凝土浇筑质量难控制。各个施工队伍的施工水平也参差不齐，施工点多分散，管理难度很大，经常会出现涵洞施工完成后才发现质量不理想的情况，处理起来很困难。

广东省云茂高速公路所采用的施工方法是将涵洞工厂化集中预制，使用先进钢筋加工设备，采用相应的辅助措施，使钢筋半成品与钢筋骨架的加工精度得以保证。采用整体定型铰接式钢模板系统、附着式振捣器、自动喷淋养护系统等，有效确保了混凝土施工质量。

涵洞构件采用标准化集中预制，解决了过去涵洞施工点多分散、模板支架设置随意、施工水平参差不齐、混凝土质量难以控制等问题，使涵洞工程施工质量得到了较大幅度的提高。

4.2 进度方面

涵洞的传统施工方法从基础到墙身再到盖板是依次进行的，而且往往还要将基础、墙身再分成若干段进行施工。在山区高速公路施工，雨季开展土石方工程施工较为受限，往往在这时需抓抢有利天气施工涵洞等结构物，为旱季土石方施工创造工作面，减少雨季对施工的不利影响。传统涵洞的施工几乎全过程在现场露天施工，工序较为烦琐，受天气影响较大，雨天过后往往仍受限于便道或复杂地形的原因，涵洞施工无法连续展开，导致工期浪费。

装配式涵洞因工厂化集中作业，实现了机械设备、模板、人工的高效利用，减少了季节、天气等因素对涵洞施工作业；同时各道工序可以平行作业，每循环周期大大缩短。装配式涵洞现场作业量主要为基础底板现浇与构件安装作业，与传统涵洞施工相比，装配式涵洞施工较为快捷。

4.3 安全方面

传统涵洞由于施工条件的限制，几乎全过程为露天作业，存在安全风险源较多，安全管理难度较大，安全事故发生的概率往往高于室内作业。装配式涵洞是由室内标准化进行施工，厂区功能分区清晰，临时用电设置规范，可降低高温中暑、雷击、高处坠落、物体打击、触电事故、坍塌事故、机械伤害等多方面风险。

4.4 适用性对比

传统涵洞适用于全部的涵洞类型。装配式管型涵洞不能适用于涵顶填土16m 以上路基断面，装配式箱型涵洞不能适用于涵顶填土2m 以上路基断面。由于大型构件对运输通道的要求较高，对便道条件较差的段落设置较大断面装配式涵洞有一定的局限性。

5 结语

装配式涵洞实现了标准化、工厂化、机械化，与传统的钢筋砼涵洞施工方法相比具有工程质量易于控制、不利天气及复杂地势环境施工效率高、安全风险低等优势，符合推进施工标准化、推行现代工程管理新理念的要求，值得进一步借鉴、应用和推广。该文针对装配式涵洞的施工工艺、关键技术难点及解决措施进行分析，形成了装配式涵洞施工的成套施工技术，合理解决涵洞预制构件常见质量通病、精准安装、施工缝防水措施等问题，有效缩短涵洞施工工期、提升涵洞施工质量。结果表明，该研究与工程实践经验，可为后续类似高速公路装配式涵洞施工提供参考。