大跨度涵洞混凝土装配式支模浇筑施工技术研究

冯斌，申宝稳，奚弟军

（中交路桥南方工程有限公司，北京 100000）

1 依托工程概况

我国是一个多山的国家，75%左右的国土是山地或重丘区地形，在山岭重丘区修建高等级公路时不可避免的会遇到大量的涵洞工程。在涵洞路段施工时，涵洞的模板支设、钢筋笼定位和混凝土浇筑，以及台背路段的填筑施工质量常常是现场施工控制重点和难点问题。

大广二期南康至龙南段扩容工程C7 标段的马槽仔隧道为公路隧道，在隧道连接段存在数个大跨度涵洞，涵洞走向与道路轴线大角度相交。同时，在涵洞连接段存在一定量的煤质粉砂岩，其气候敏感性很强，当受到外部水环境影响时，其力学性能会发生急剧劣化，如何将该不良土作为路堤填筑材料，有助于实现不良土的再次利用，节省项目圬工。

为准确揭示大跨度涵洞混凝土浇筑施工结构的受力性能，改善大跨度涵洞的混凝土浇筑质量，提高现场施工的效率和装配化水平，孙静[1]、姚怡彤[2]、徐军[3]、许会[4]等对涵洞的结构形式和设计理论进行了研究；彭先祥[5]、邓飞等[6]、宋春华[7]、魏燕凤[8]、李伟[9]等对钢筋混凝土涵洞的浇筑施工技术进行了研究分析；肖祁光[10]、冯博[11]、李桂伟[12]、张聪[13]等深入研究了涵洞工程施工技术的应用。

上述研究成果虽有助于提升大跨度涵洞混凝土的浇筑施工质量、降低工程病害的发生概率、揭示工程造价，但其研究切入点主要是涵洞结构形式的选择和涵洞承载性能提升，对大跨度涵洞结构装配式施工技术的深入研究成果较少。同时，在大跨度现浇钢筋混凝土涵洞施工时，尚存在模板支设施工工效低、安装定位及装拆困难、现场移动施工作业工效低等技术难题。鉴于此，为提升大跨度涵洞混凝土浇筑施工的技术水平，文章基于依托工程实际情况和现状工程技术难题，开展了大跨度钢筋混凝土涵洞滑模浇筑施工技术研究。

2 大跨度钢筋混凝土涵洞现场施工技术难点

2.1 模板支设难度大

在大跨度钢筋混凝土涵洞通常需要支设专门的模板结构体系，现状模板通常采用满堂支撑方式，存在支设施工效率低、人工作业量大、模板板块间连接密闭性差等系列问题；已有的装配式大跨度模板在模板滑移固定、稳定性增强、液压定位装拆等方面尚存可进一步提升之处，实际施工过程中常常出现模板接缝漏浆、模板角部开裂、模板周转率低等问题。

2.2 模板拆除困难

大跨度涵洞结构的施工质量与现场模板支设结构的稳定性、混凝土浇筑密实性、模板拆除的难易程度、以及后续混凝土的保湿养护质量等影响显著。相对于满堂支设模板结构体系，大跨度涵洞装配式滑模混凝土模板的支拆相对困难，对模板结构的整体承载性能和密闭性要求更高。

2.3 大跨度涵洞装配式滑模现场定位困难

依托工程中现浇钢筋混凝土涵洞宽度角度，混凝土浇筑体积大大，为确保模板支设结构的安全性和整体性，采用多向型钢支撑体系，导致模板支撑结构体系重量较大，大幅增加了模板现场移动定位的难度；现场施工时，尚需对模板快速移动及准确定位、板块密闭性增强、结构整体受力性能改善等方面进行技术提升。

3 涵洞基底处理技术

3.1 基底处理结构设计

基底处理采用挖除软土后7.5#浆砌片石处理，从左至右依次，第一段10m 长基底处理深度为1.8m，第二段10m 长基底处理深度为1.5m，第三段10m 长基底处理深度为0.8m。

预计处理工程数量如下。挖除软土：277.2m3；7.5#浆砌片石：277.2m3，具体工程数量由施工单位、监理处、工作站共同实测为准。

3.2 基底处理施工工艺

3.2.1 材料要求

（1）片石强度≥25MPa，均匀、不易风化、无裂缝。

（2）砌筑砂浆采用标号为M7.5 的水泥砂浆。

砌筑砂浆的配合比采用试验室初步确定与现场复核确定相结合的方式，降低生产材料与试验室材料在均匀性、含水率、含泥量等方面的差异。

3.2.2 砌筑

基底片石在使用前应进行浇水湿润不少于2h，并应清洗掉片石表面的泥土、水锈。

砌体要分层分段砌筑，分段长度按设计图纸标明的沉降缝、地形或地质突变处进行划分，尽量减少各区段的不均匀变形。

片石现场砌筑时，应按照：先根据测试位置要求砌筑外圈的定位行列，再砌筑里层片石，并使外圈的砌块与里层砌块交错连成一个整体；各砌块之间应采用砂浆填充饱满，黏结牢固。

3.3 浆砌片石的技术要求

（1）片石应分层自下向上依次进行砌筑施工，使每个工作层包括2～3 层砌块，并使每一工作层的水平缝偏差部大于2cm，且各工作层的竖缝应相互错开≥2cm。

（2）选择形状较为方正、尺寸较大的硬质块石作为外圈的定位列石和转角石，使相接的定位行列石、转角石、里层砌块之间相互咬接。砌缝宽度宜控制在40mm以内，最好≤30mm。

（3）砌块侧面应尽量平整，较大的砌块应使用于下层，当缝较宽时，应采用小石块填塞空隙，但小片石的厚度不得高于砂浆砌缝的砂浆厚度。

4 涵洞结构滑模浇筑施工

4.1 改善设计

基于大跨度钢筋混凝土涵洞滑模浇筑施工的技术难点，结合依托工程在大跨度涵洞混凝土装配式支模浇筑施工的实际情况，创新了涵洞混凝土滑模浇筑结构，图1 为涵洞混凝土滑模浇筑结构。

图1 涵洞混凝土滑模浇筑结构

（1）在地基土体上浇筑涵洞底板，并在涵洞底板的两侧分别铺设一条与现浇混凝土涵洞走向平行的撑柱滑轨；使撑柱滑轨与模板外撑柱底端的H 形柱底连接体连接，并在两个镜像相对的模板外撑柱的之间焊接水平方向的模板顶部撑梁。

（2）在现浇混凝土涵洞外部的模板外撑柱和模板顶撑梁面向涵洞侧设置柱侧节段梁和梁底节段梁；在涵洞侧模和涵洞顶模的外侧壁上分别设置侧模连接体和顶模连接体，并使侧模连接体和顶模连接体分别与柱侧节段梁和梁底节段梁上的梁侧滑槽连接。

（3）在涵洞侧模和涵洞顶模的接缝处设置紧固角筋，并在梁底节段梁与顶模连接体、柱侧节段梁与侧模连接体之间分别设置模板紧固块；在涵洞底板上自下向上依次设置内撑底板、模板内撑柱和模板内撑梁，并使模板内撑柱的两端分别与相接的内撑底板和模板内撑梁垂直焊接连接。

（4）通过内模控位栓顶压挤阔体连板，进而限定第一内模与第二内模的连接密闭性；采用外部混凝土灌注设备分段进行涵洞侧板和涵洞顶板的混凝土浇筑施工。

4.2 特点分析

（1）涵洞混凝土滑模浇筑结构的模板外撑柱及模板顶撑梁可沿撑柱滑轨移动，降低了外部支撑移动的难度性，增强了支撑结构的整体性；同时，在涵洞顶模和涵洞侧模可沿梁底节段梁和柱侧节段梁移动，减小了外侧支撑移动的次数，提高了施工效率。

（2）涵洞混凝土滑模浇筑结构可通过内模控位栓顶压挤阔体连板及楔形挤阔体，实现了涵洞内模的快速顶压定位；同时，楔形挤阔体横断面设计成等腰梯形，可在涵洞混凝土浇筑施工完成后，通过内模控位栓拉出，降低了内模拆除施工的难度。

4.3 结构设计实例

（1）涵洞底板采用2mm 厚的钢板轧制成矩形和长方形。

（2）撑柱滑轨的上表面设置横断面呈倒“T”形的滑槽，滑槽的宽度为20cm、高度为10cm，采用10mm 的钢板轧制而成，平行于现浇涵洞设置，且长度与涵洞长度相同。

（3）模板外撑柱用于对模板结构体系提供外部支撑，采用H 型钢或工字钢或钢板轧制而成；在模板外撑柱的底端垂直焊接柱底连接体，并使柱底连接体采用与模板外撑柱相同的材料轧制而成，横断面呈“工”字形。

（4）模板顶撑梁横断面呈“工”字形或矩形，采用工字钢或H 型钢轧制而成，两端与模板外撑柱焊接连接。

（5）柱侧节段梁和梁底节段梁均采用钢板轧制而成，在柱侧节段梁和梁底节段梁上均焊接水平向的梁侧滑槽；梁侧滑槽横断面呈“T”形，宽度为100mm、长度与柱侧节段梁长度相同，高度为5cm。

（6）涵洞侧模和涵洞顶模均采用厚度和强度满足设计和规范要求的钢模板或合金模板轧制而成。

（7）顶模连接体和侧模连接体横断面呈“工”字形，采用厚度不小于8mm 的钢板轧制而成，相接个板块之间通过焊接连接。

（8）在紧固角筋、涵洞侧模和涵洞顶模上均设置与角筋紧固栓连接的螺孔；紧固角筋横断面呈“L”形，采用强度和厚度满足承载要求的钢板轧制而成，并在角筋上设置与角筋紧固栓连接的孔道；角筋紧固栓采用直径10mm 的高强度螺栓。

（9）模板紧固块采用钢板或型钢轧制而成楔形或方形。

（10）内撑底板采用强度满足要求钢板轧制成长条状或带状，宽度为20~30cm。

（11）模板内撑柱和模板内撑梁均采用H 型钢或工字钢轧制而成，在模板内撑柱与模板内撑梁上分别设置与内模控位栓连接的螺孔；内模控位栓采用直径50mm 或60mm 的螺杆轧制而成。

（12）第一内模和第二内模均采用厚度为3~5mm的钢模板轧制而成，并使第二内模的横断面设计呈“L”形。

（13）弹性连接筋采用直径不小于30mm 的弹簧。

（14）楔形挤阔体的横断面呈等腰梯形，厚度和材料与钢模板相同。

（15）涵洞侧板和涵洞顶板均采用强度等级为C35的混凝土材料浇筑、纵横向钢筋的直径均为25mm。

（16）限位挡板采用钢板或铁板轧制而成，横断面呈L 形，与内模控位栓焊接连接。

5 结语

大跨度钢筋混凝土涵洞在施工时，常存在模板支设难度大且拆除困难、模板结构滑移控制难等问题，影响了工程施工质量和效率。文章基于大跨度钢筋混凝土涵洞滑模浇筑施工过程中的难点问题，结合马槽仔隧道连接段工程实际情况，开展了大跨度涵洞混凝土装配式模板滑模浇筑技术研究，得到以下结论。

（1）大跨度钢筋混凝土涵洞现场施工技术难点主要体现在：模板支设难度大、模板拆除困难、大跨度涵洞装配式滑模现场定位困难等方面。

（2）系统分析了涵洞基底片石处理技术，提出了大跨度钢筋混凝土涵洞滑模浇筑施工结构，阐明了大跨度钢筋混凝土涵洞滑模浇筑结构的特点和实施方式。