预制箱涵在市政水利工程中的应用

胥 尧, 冯文博, 王崇祯, 颜 亮, 汪奥林

(中建交通建设集团有限公司, 四川成都 641499)

随着我国城市开发建设的不断推进，城市新区建设往往伴随着市政基础设施工程与原有水利灌溉设施间建设矛盾，在市政基础设施建设过程中，将对原有水利设施进行改建。为在市政基础设施施工过程中，工程建设不影响水利灌区供水和工程的安全运行管理需要，在市政基础设施工程与水利灌溉工程相互影响地段，采用预制箱涵，确保水利改建工程质量和供水安全。

1 工程概况

绛溪三线道路工程起于北一线，穿机场南线，终于三岔一线；道路全长9.95 km，其中约3.26 km位于绛溪河绿带范围。道路规划红线宽45 m。本项目道路等级为城市主干路，设计速度为40 km/h，路幅宽度45 m，道路断面按照道路功能、交通量预测和周边道路情况，线路断面采用四幅路，双向六车道+非机动车道。兴隆分干渠从高南干渠8+990左岸取水，全长11.237 km。渠首设计流量为2.1 m3/s。渠线起于简阳市三岔街道好桅村，止于福田乡定水村，灌溉三岔街道、芦葭镇、草池镇、玉成街道和福田乡共25个村，设计灌溉面积2 107 hm2。由于绛溪三线道路工程建设，将涉及兴隆分干渠1处，绛溪三线道路工程K6+940～K7+260段涉兴隆分干渠为2+954～3+363段(图1)。

图1 改建渠道平面设计

2 箱渠设计

涉兴隆分干渠改建工程下穿并平行绛溪三线，绛溪三线涉兴隆分干渠改建工程采用预制暗渠。暗渠采用预制装配式形式，暗渠采取整体式断面结构直墙、渠顶、底板为0.40 m厚，均采用C35钢筋混凝土衬砌。暗渠净空高度2.4 m，底宽2.7 m，加腋设置0.20 m×0.20 m。垫层采用10 cm厚C20混凝土，褥垫层采用50 cm碎石垫层(图2)。

图2 暗渠断面(单位:cm)

2.1 安装设计

预制暗渠标准节长为3 m，C35混凝土共14.4 m3，每节暗渠重量约36 t。在箱渠上设置4根15 t吊钉，用于吊装安装。在预制箱渠中部同断面腋角处设置4个60 cm长连接箱，采用4根780级φ25 mm精轧螺纹钢将相邻预制暗渠连接、非预应力锁紧螺母紧固，在连接箱、连接处分别设置加强螺旋箍筋，在精轧螺纹钢孔上设置注浆孔，安装完成后对精轧螺纹钢注浆保护(图3)。

图3 箱涵安装示意(单位:cm)

2.2 防止水设计

预制暗渠防止水采用外防渗入、内防渗出。预制暗渠设置为企口，预制箱涵安装时，节段间缝宽不大于10 mm。内外迎水面为30 mm高双组分聚硫密封胶+70 mm高聚乙烯泡沫板，连接处由内向外设置26 mm遇水膨胀胶圈+楔形胶圈防水。在每个连接处箱涵插口顶部两腋角与顶板交接处设置2道φ14 mm钢制检测孔，以检测防水效果(图4)。

图4 防水示意

3 箱涵施工

施工工艺流程见图5。

图5 施工工艺流程

3.1 沟槽开挖及基础施工

本工程施工前向当地水利管理部门协调关闸停水事宜，确定好施工周期。停水施工之前提前做好导流措施，在拟建干渠开挖沟槽左侧开挖深1 m，宽1 m的沟渠，作为干渠现有积水以及施工期间汇水的临时导流。

箱涵已在工厂预制完成，沟槽开挖按照全段开挖一次性安装实施。

基坑采用人工配合挖掘机开挖，坑底预留20 cm采用人工清底整平。根据设计要求开挖沟槽，在沟槽底一侧设置排水沟及集水井、槽顶两侧设置挡水堰，及时抽排积水及防止雨水浸入。

沟槽开挖完成经地勘承载力检测、地基验槽完成后，及时铺设碎石层、浇筑混凝土垫层。

3.2 预制箱涵运输及吊装

根据危险性较大的分部分项工程安全管理规定，在施工前编制并组织专家审查预制箱涵的吊装方案，确定施工工艺、工况、吊装设备、运输线路、吊装方法等。

3.2.1 吊装设备

根据履带吊起重量大、机动性能强的特点，本预制箱涵吊装采用150 t的履带吊作业。

预制箱涵单构件重量36 t，最大沟槽开挖深度4.4 m，沟槽底宽9.7 m。按最不利半径计算：构件1.75 m+垫层0.1 m+沟槽回填3 m+放坡(1∶0.75)3.3 m+吊装设备与沟槽间的安全距离2 m+履带吊3.6 m=13.75 m。

150 t履带吊在半径14 m的工况下起吊重量45 t，满足预制箱涵36 t起重要求，满足起重机械相关作业管理办法。

3.2.2 预制箱涵运输

预制箱涵采用平板拖车由预制厂运输至施工现场，构件上下车均采用吊钉吊运。运输车运输至现场后，可先直接按顺序吊放在沟槽上，安装时进行调整。

3.3 预制箱涵的安装

3.3.1 防水施工

按照设计要求分别安装70 mm高聚乙烯泡沫板、30 mm高双组分聚硫密封胶、26 mm遇水膨胀胶圈和楔形胶圈防水，各防水材料安装宽度不低于20 mm。

3.3.2 箱涵吊装

(1)首先在垫层上画出暗渠结构中心线，在各预制箱涵两端头底板处画出箱涵中心线。

(2)采用150 t履带吊将预制箱涵吊运至待安装处垫层上。

(3)将预制箱涵提吊至垫层上20 cm，采用人工配合调整，将预制箱涵与画好的中心线对齐。

(4)将待安装箱涵与已安装箱涵保持20 cm以内距离(对中精度越高距离应越小)，下放至垫层上。

3.3.3 箱涵安装

预制箱涵安装采用φ25 mm精轧螺纹钢拉结就位，具体方法：

(1)第一节段采用履带吊精准吊装就位。

(2)后续节段与前节段对中。

(3)根据节段间距离，在底板腋角处穿入精轧螺纹钢，在已安装完成箱涵连接箱处安装钢垫板、锁紧螺母。

(4)在待安装箱涵后节段连接处精轧螺纹钢上安装钢垫板、穿心式千斤顶，单个千斤顶张拉力不低于50 t。

(5)开启油泵，张拉精轧螺纹钢，预制箱涵向前推进合拢。在此过程中，应时刻注意对中情况，要及时采用两侧不均匀压力调整对中姿态。

(6)当节段缝宽为10 mm左右时，立即停止油泵供油，油泵回油，卸下千斤顶。采用智能油泵，在正式安装前采用千斤顶、油泵正常工作时预制箱涵在混凝土垫层上正常稳定移动时的油泵压力值为控制值，在智能油泵系统上增设一定压力作为控制值，当达到此控制值时油泵停止工作，采用此方法避免人为操作失误时，预制箱涵高强度挤压。

(7)取下张拉使用的精轧螺纹钢，安装锁定精轧螺纹钢，在连接盒内安上锁紧螺母。

(8)继续重复以上步骤直至安装完成。

3.3.4 穿筋孔注浆及封闭

安装完成的预制箱涵，通过预留的注浆孔注入M30水泥砂浆封闭，采用M35水泥砂浆封闭连接箱。

3.3.5 箱涵沟槽回填

预制箱涵可边安装边回填，已安装完成的节段采用两边对称回填，回填时距离涵体0.5 m范围内不得采用重型压实设备。

4 应用分析

预制箱涵是住房和城乡建设部建筑业10项新技术(2017版)装配式混凝土结构技术在市政水利工程中的应用实例，也是装配式混凝土结构在工程实体中的应用推广，其具有构件加工精度高、质量控制好、成品质量好、模块式安装等优良特点。

在绛溪三线道路工程涉兴隆分干渠改建施工过程中，改建工程下穿及平行绛溪三线，施工过程中存在交叉矛盾。若采用常规的混凝土现浇方法，受交叉施工影响、场地限制、安全文明施工影响，现浇混凝土周期较长，且混凝土浇筑后一般需要强度达到100%才能回填，整个改建工程周期长，将会影响绛溪三线道路工程施工及水利灌溉安全。通过将暗渠采用装配式混凝土结构进行预制，工厂化加工、模块化安装，既保证了工程实体质量，也能做到边开挖、边安装、边回填流水作业，同时也减少使用模板支架等材料，更好地做到了节能降耗。