雨水方涵竖向预制翻转工艺施工技术

于一博 秦雯 中交一航局第三工程有限公司

1.工程概况

本分项工程为大连临空产业园填海造地工程（三标段）雨水方涵预制安装施工，雨水方涵分为A型、B型、C型总计140块；A型和B型结构尺寸为长3.6m、宽3.8m、高3.8m，共133块，单体混凝土用量19.88m³，重5 0 t，A型钢筋用量4.2 t，B 型钢筋用量5.5t；C型为异形，单体混凝土用量27.86m³，重70t，钢筋用量6.8t，共计需混凝土2839.06m³，钢筋633.5t，采用C40F300混凝土进行预制。预制完成后需先进行翻转施工再进行安装。

2.工艺设计

2.1 翻转工艺比选

本工程雨水方涵预制施工设计原采用平卧预制工艺，为提高施工质量、简化施工工序，对施工工艺进行了优化。

（1）顶口起吊、侧向翻转。设计在顶口四角预埋圆台螺母，上端连接吊环，翻转施工采用两台起重机同时作业。

（2）顶口吊装、倾覆翻转。方案2设计预埋方式与方案1相同，起吊时先使用起重机通过顶口预埋吊环将雨水方涵吊起，放置在制作好的楔形垫块上，使雨水方涵着地时仍为倾斜状态，再使用起重机通过侧墙吊环进行起吊，此时雨水方涵因重心偏移，向倾斜方向翻转90°，最终完成翻转吊装施工。

2.2 工艺设计

2.2.1 翻转孔设计

受沉箱吊装预留吊孔工艺启发，雨水方涵竖向预制后与沉箱类似，最终确定雨水方涵侧墙预埋翻转孔工艺。经过受力计算，设计在雨水方涵侧墙上对应位置预埋两个直径21.3cm的翻转孔，翻转孔位于侧墙中心位置，预埋钢管，并在孔周增加受拉钢筋。预制完成后采用起重机配合翻转架将雨水方涵进行翻转。

预埋翻转孔位于侧墙中心位置，预埋孔深25cm，预埋钢管由10cm长φ245钢管与15cmφ273钢管焊接形成，两段钢管焊接完成后形成一圈卡槽，形成翻转轨道。焊接加工时需将焊接处焊渣处理干净，并采用角磨机打磨光滑，确保吊架插销可在翻转孔内顺畅转动。

预埋翻转管件需将外片钢筋切断，预埋管安装完成后再将钢筋与预埋钢管进行焊接，并在预埋管四周增设双排16根2m长φ25的加强筋，根据计算，增加配筋后受力强度可满足施工要求。

2.2.2 翻转架设计

为实现直立预制方涵后的翻转安装施工，根据施工要求及雨水方涵尺寸、重量参数，设计出一套新型翻转吊架配合雨水方涵翻转施工。翻转架通过起重机提升、下放连动杆，可实现吊臂自动开合，施工时在人工辅助下可将吊臂插销准确的插入翻转孔内。

翻转架插销为类似椎体的特制钢棒，与吊臂连接部分直径150mm，插入翻转孔区域直径为70mm，上端焊接40mm宽、10mm高的锁块，插销插入翻转孔后，锁块与预埋管件卡槽恰好衔接，可防止吊装时雨水方涵因受力不均发生倾斜，导致吊臂脱离翻转孔。翻转作业时雨水方涵以翻转架插销为轴线，逆时针旋转90°完成翻转施工。

3.工艺实施

3.1 雨水方涵吊装翻转施工

（1）施工准备。①雨水方涵吊装施工区域基础为回填碎石，为保证施工安装，施工前采用压路机对路面进行碾压整平，保证基础坚实，并在上层铺设黄土进行覆盖。②施工前对吊索具及翻转架的安全性能进行检查，并对易磨损处涂油进行润滑。③施工前对雨水方涵进行混凝土强度回弹试验，强度达到设计强度的80%时即可进行翻转吊装。

（2）吊装翻转施工。雨水方涵翻转施工由两台起重机配合翻转架共同作业完成。①起重机于雨水方涵一侧驻位，通过吊索将吊架与300吨汽车吊的吊钩连接，同时将吊架连动杆连接在25吨起重机上，稳定后开始吊装施工。300吨起重机缓慢将翻转架移动至雨水方涵上方，25吨起重机缓慢提升连动杆，使吊臂缓缓打开。300吨起重机调整翻转架高度，使吊臂插销与与翻转孔中心处于同一高度，缓慢下放连动杆，吊臂缓慢闭合，插销准确插入翻转孔内，并拆除25吨起重机与连动杆间吊索具，检查插销与翻转孔紧密卡合后方可进行吊装。②吊装作业时，300吨起重机缓缓提升雨水方涵，距地面约10cm高度时停止，静置20s，观察翻转架及吊索具及雨水方涵有无破损或裂缝，确定安全后继续提升方涵，稳定后转向堆放区域移动。③雨水方涵移动至堆放区域上方后，采用钢丝绳将雨水方涵预埋吊环与25吨起重机吊钩相连接，雨水方涵缓慢提升至距地面2m高度，25吨起重机提升方涵，使雨水方涵受力，重心发生倾移，以翻转架插销为轴逆时针翻转90度，完成翻转施工。稳定后缓慢下放雨水方涵，安放至堆放区域。④将连动杆与25吨起重机辅钩连接，辅钩缓慢提升，将吊臂充分打开，插销与翻转孔脱离后，缓慢移动吊架，继续进行下一块吊装施工。

4.控制重点及措施

4.1 预埋翻转管件

原平卧预制工艺设计预埋吊环位于雨水方涵顶墙，优化施工工艺后，采用竖向预制方式，吊环位于侧墙位置，需将模板吊环位置开口。浇筑混凝土时若不进行封堵则会导致模板开口处漏浆。

模板支立完成后，使用聚丙烯泡沫板制作一套挡板，挡板上按照吊环尺寸预留圆孔，使吊环与挡板紧密贴合，并使用玻璃胶填补接口处缝隙。然后使用木楔将挡板紧密贴合在模板上。此措施可有效防止模板开口处出现漏浆现象，保证了预制施工质量。

4.2 翻转吊装工艺控制措施

吊装施工需将吊架插销插入翻转孔内进行施工，吊架为固定尺寸，制作完成后无法进行调整，故预埋翻转管件水平高度及中心位置必须精确，两侧翻转孔位置若存在偏差将导致无法进行吊装施工。

直立预制雨水方涵高度为3.6m，翻转孔位于方涵中心处，即翻转孔中心点标高为1.8m。先将制作完成的预埋管点焊至槽钢上，槽钢底端至预埋钢管中心长度为1.8m，安装时将槽钢底端垂直立于底胎画好的外片模板线上，使预埋管件与模板紧密贴合，水平位置同样由两侧外片模板线计算确定。固定后拆除槽钢，支立模板。

4.3 翻转吊装工艺控制措施

翻转吊装施工，首先要对设备选型进行慎重考虑，根据现场实际施工条件，考虑雨水方涵单体重量及吊装安放距离，合理选择起重机型号。施工过程中要确保吊架与雨水方涵翻转孔准确对接后再起吊，翻转过程中要确保吊臂处于闭合状态，翻转过程须缓慢进行，避免雨水方涵重心瞬间偏移造成危害。

4.4 成品保护措施

雨水方涵翻转施工过程中，受风力影响吊架会有轻微晃动，导致雨水方涵顶部与吊架相互碰撞，对雨水方涵造成磕碰。故在施工前需对吊架进行处理，使用海绵块将吊臂内侧包裹，施工过程中发生碰撞时进行缓冲，使吊架不直接与方涵发生碰撞，保护成品质量。

5.工艺优化对比分析

原设计平卧式预制方式预制雨水方涵，施工时需要先对雨水方涵底墙进行预制，然后再支立侧墙及顶墙模板进行预制施工，预制完成后内芯及外片模板均需逐片拆除，且内芯模板支撑工艺复杂，施工工艺繁琐、预制施工不连续、施工工期较长，混凝土表观质量较差。

采用竖向预制方式，可实现内芯模板整体吊装支拆，钢筋绑扎、混凝土浇筑施工一次完成；四面墙均为直立侧墙，预制混凝土表观质量较好；节省施工工期，提高了施工效率，减少了施工成本。并发明创新出全自动翻转架，解决了后期翻转吊装施工难题。通过实际翻转吊装施工证明，翻转架工艺可以实现雨水方涵翻转施工，施工工艺操作简单，施工效率较高，且对雨水方涵质量无影响。

6.结语

雨水方涵施工采用竖向预制工艺、自动翻转架翻转工艺进行施工，取得了较好的效果。既保证了施工质量及安全，简化了施工工艺、缩短了施工工期，同时降低了施工成本，取得了较好的经济效益。为今后进行类似工程施工提供借鉴。