简述多年冻土地区拼装涵洞施工技术

杨永生 李 广

（许昌市腾飞市政工程集团有限公司，河南 许昌 461000）

1、技术特点

拼装式钢筋混凝土涵洞施工，就是将涵洞整体结构划分为若干单元体，在加工厂集中预制成构件，再按规范、设计要求在施工现场拼装成整体涵洞。其施工具有如下特点：

（1）拼装涵洞结构轻型，与外形尺寸相同的实体结构相比，可减少50%的圬工量，且劳力少，成本低，经济效益显著。

（2）构件生产及拼装均为机械化，劳动强度低，施工速度快，特别适合冻土地区的施工环境。

（3）构件生产采用机械化流水作业，工序标准化，人员专业化，产品质量易于控制和提高。

（4）基坑开挖后即可快速施工，快速回填，减少基坑的暴露时间，对冻土环境扰动小。

2、施工程序及措施

（1）涵节、拼装基础及方桩均集中在工厂预制，用汽车运输到施工现场。其中，基础构件单块重量不超过10t，以便运输及吊装。

（2）对地表干燥、地基良好的地段安排在暖季施工；地表松软潮湿，含冰量大的地段安排地暖、寒季交替期施工；而厚层地下冰地段安排在寒季施工。

（3）涵洞基坑开挖前，先将涵洞施工所需的材料及机械设备准备就绪，开工后连续快速施工，尽量缩短基坑暴露时间。

（4）暖季施工采取有效的防排水及遮阳措施，避免基坑暴晒和积水，减少施工对地基冻土的热扰动。

（5）寒季施工，因环境温度过低，应采取保温措施，提高接缝砂浆的养护温度，保证接缝质量。

3、构件预制

（1）预制涵节、拼装基础及方桩均应在适当位置埋设吊钩，以便运输及安装时起吊。

（2）基础拼装预制块体尺寸按单块重量不超过10t确定，并在划分块体时使其接缝与涵节接缝错开，沉降缝按设计位置预留。

（3）涵节设计长度为100cm，施工预制涵节长度改为90cm，留1cm的接缝宽度。涵节顶面及侧面预埋连接钢板，拼装时焊接连接钢筋。

（4）预制方桩时，预留桩与承台连接钢筋。

4、基础施工

4.1 拼装基础：（1）施工准备。开挖基坑前，核对基础预制件的数量及尺寸，将粗粒土、保温材料、沥青木板、沥青油渣、麻绳等准备就绪，并落实涵洞施工所用的吊车、挖掘机、混凝土输送车等机械设备。

（2）基坑开挖。①采用钻孔爆破机械出碴法开挖基坑，既可改善劳动条件、加快施工速度，又缩短基坑暴露时间。在暖季施工少冰、多冰冻土时，可采用挖掘机直接开挖，节约成本。②在基坑外围，埋设挡水板、填筑临时挡水埝等，防止地表水及冻结层上水注入坑内。暖季施工时增加遮阳棚等设施，避免太阳辐射或雨水入侵，尽量减少施工对地基冻土的热扰动。③开挖中如发现地质条件与设计不符，应立即申请设计变更，及时调整技术措施。④开挖完毕，按设计尺寸平整每级台阶，对超挖部位，采用粗颗粒土回填。

（3）保温层施工。在高含冰量冻土地段，为防止施工热扰动导致地基冻土融化下沉，设计在涵洞基底之下增设了保温层，保温板采用聚胺脂材料，厚度5cm。保温板距涵洞基底30cm，其间填颗粒土。铺设保温板前先将垫层平整夯实，铺设位于同一级台阶内的保温板应用粘接剂粘接成整体。保温板铺设后填粗粒土至基础底面标高并平整夯实，回填土中不能含有粒径较大的卵石或碎石，避免拼装基础时保温板受力集中而破坏。

（4）基础拼装。根据现场地形条件选用25t或32t汽车起重机吊装预制块。拼装时沉降缝用沥青木板填塞，其余缝料采用低温早强耐久水泥砂浆，水泥砂浆集中搅拌，用混凝土输送车运输供应。基础拼装后，在基础顶面浇筑砂浆垫层。寒季施工当环境温度过低时，采取搭设帐蓬、覆盖棉絮等保温措施，以利砂浆养护。

（5）基础侧面防冻胀处理。基础拼装完毕后，在其侧面分层均匀涂抹10mm厚油渣后，采用粗粒土回填，并用打夯机分层夯实，回填至基础顶面以下20m处。其以上预留部分是为了便于涵节拼装和防水层施工。

4.2 钻孔插入桩基础

在厚层地下冰浅埋地段及高温极不稳定冻土地段，设计采用钻孔插入桩基础，桩距约1m。桩长4-7m，桩径ф40cm，为钢筋混凝土圆桩，钻孔直径50-55cm。施工时改为35m×35cm的钢筋混凝土方桩，钻孔直径不变。

（1）钻孔。采用ED5500型旋挖钻机配50cm直径的钻头钻孔，成孔工艺与桥梁桩基础施工相同。

（2）插桩与灌浆。①钻孔完毕并复核孔底标高后，采用16t汽车起重机起吊方桩，人工配合将方桩竖直插入孔内，避免碰坏孔壁。插稳后测量桩顶标高并复核方桩端是否置于孔底，确认无误后，将桩顶置于钻孔中央并用混凝土垫块固定，使桩周与孔壁有间隙，以保证回填砂浆包裹桩周。②向孔内回填M20低温早强耐久水泥砂浆。砂浆人模温度控制在5-12℃，用粗钢筋人工振捣，保证回填密实。

（3）承台。①桩孔回填砂浆达到一定强度后，采用挖掘机开挖承台基坑，挖至设计标高后，立即铺设保温层并换填粗粒土至承台底标高。②承台采用低温早强耐久混凝土，施工时集中搅拌，混凝土输送车供应，浇筑后立即覆盖保湿养护，寒季施工增加保温措施。③各台阶之间的沉降缝按设计预留，拆模后采用沥青木板填塞沉降缝。

（4）防冻胀处理。承台模板采用钢模板，保证承台侧面光滑。模板拆除后，在侧面涂抹10mm厚的油渣，并用粗颗粒土回填基坑，以削弱承台所受的切向冻胀力。

5、涵节接装

（1）承台混凝土达到一定强度后，在承台顶面浇筑砂浆垫层，便可拼装涵节。涵节采用16t或25t汽车起重起吊，节间接缝预留1cm宽，沉降缝预留3cm宽，并使涵身预留沉降缝与基础预留沉降缝在一条竖线内，不能错台。

（2）起重机吊起预制涵节，移动到位后缓缓放下起重绳。如需调整已安涵节的位置，也应采用起重机，不能人工撬移。当整座涵洞的涵节均吊装调整到位后，在涵节错台处浇筑混凝土帽石，然后用M20水泥砂浆填塞各涵节间接缝及沉降缝内侧（外侧5cm预留）。

（3）用ф16钢筋焊接连接相邻涵节间的预埋钢板（翼墙施工后还应连接翼墙），将各涵节及出入口紧密相联，既适应各涵节在融沉不均匀时的沉降，又能防止各沉降缝被拉开。

6、沉降缝与防水层施工

（1）沉降缝内侧用M20水泥砂浆填塞，外侧深约5cm范围内用具有防水防冻胀性能的改性沥青麻绳填塞，不留空隙。

（2）沉降缝填塞完毕，进行涵节接缝及沉降缝外侧50m内防水层施工。接缝防水处理下端伸入基础20cm。处理时，先浇石棉沥青一层，后铺沥青麻布一层，再浇石棉沥青一层。铺设沥青麻布时，将沥青麻布推抹密贴于涵身表面。接缝防水处理完毕后，沿涵身满涂两次热沥青，并在涵顶满铺2cm厚水泥砂浆保护层。

7、端翼墙施工与出入口铺砌

（1）涵洞的端翼墙为现浇，采用低温早强耐久混凝土，整体钢模，浇筑时加设护面钢筋，避免混凝土受冻融循环破坏而剥蚀。

（2）涵洞出入口采用C20混凝土预制块铺砌，先铺设10cm厚碎石垫层。在高含冰量冻土地段，先铺设5cm的保温层并回填粗粒土垫层。如铺砌段较长且地基土为冻胀土，施工时每隔2-5m设一道沉降降缝，缝宽2cm，用改性沥青麻筋填塞，避免冻胀力破坏铺砌。

结语

在多年冻土区拼装式钢筋混凝土矩形涵洞，对有效减少施工对地基冻土的扰动，控制多年冻土的水热平衡，切实防止涵洞出现冻胀、融沉病害起了关键的作用。

[1]杨茂林，张智.浅谈青藏高原多年冻土区路基处理的技术措施及监理控制要点.路基工程，2005,（2）.