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一、引言
安徽省北沿江高速公路马巢段路基03标，共有装配式涵洞共21座，孔跨分别有6.32米、5.85 米、4.42米和2.72米四种，全部管型669节累计长度974横延米。安徽省水利开发股份有限公司承担管型预制，工程量占60%；中铁十六局集团路桥公司构件安装，工程量占40%。全部工程采用“四新”技术，卓有成效地实现了管型生产工厂化，构件安装机械化的重大突破。经过不断总结形成本工法。
二、工法特点
该工程与传统的涵洞施工比较，有以下特点：
2．1减少工程量，节省劳力，降低成本。能充分利用构件截面，与外形尺寸相同的实体结构比较，可减少约50%的圬工量。同现场浇注比较，工厂生产构件能减少材料浪费。采用安装机械化，可节省大量劳力，综合经济效益显著。
2．2本工程构件生产与现场拼装几乎是同步进行，且均为机械化作业程度达90%，故工人劳动强度低，效率高，速度快。
2．3施工作业标准化，工程质量好。管型预制、构件安装均按照标准化管理机械化流水作业，施工人员专业化，管理人员技术水平高，又便于推广新技术和新工艺，工程质量易于控制和提高。
2．4受气候影响小，可全年施工。
三、使用范围
3．1本工法适用于铁路、公路的混凝土及钢筋混凝土涵洞、引水涵渠和渡槽等，在干旱地区或缺水工点尤为适用。
3．2施工点必须备有吊装设备且道路畅通，施工单位必须能解决运输问题。
四、工艺原理及关键技术
本工法是将涵洞整体结构划分成若干类型在工厂预制，然后运到工点拼组成完整结构。
4．1管型制作模板
（1）确保模板及其支架有足够的强度、刚度和稳定性，并尽量提高其利用（互换）性和拆装方便，为此，模板有必要经过认真设计。
（2）确保模板各部尺寸准确。
（3）模板材料应根据其倒用次数、表面质量要求、容许误差和混凝土浇筑工艺、养护条件等来选定，可供选用的材料有钢、木和塑料。
4．2构件生产工艺流程
（1）构件生产工艺流程（图1所示）
（2）操作要点
①模板的制作安装，钢筋的加工绑扎，混凝土的拌合、运输、浇筑和振捣，构件的堆放等工序，一般可按常规方法组织施工，但应尽可能推广分次投料合工艺，以提高构件强度，节约水泥。②竖向浇筑的涵节，浇完后即可吊出内模，起吊时可铺以微振（用1台振动器振2~3次）使模板与混凝土脱离。外模可在浇注后5~10分钟拆除，或在初凝后再拆。其它构件的模板拆除须按设计或规范要求进行。脱模后的构件应及时修面并覆盖养生。
4．3质量标准
厂制构件的质量控制参照《预制混凝土构件质量检验评定标准》（GBJ321-90）的有关规定执行。
4．4预制构件厂配备主要机具设备（表1所示）
4．5构件运输
（1）构件装车前，工点技术人员需对之验收和核对合格证，做到证件与实物相符。
（2）构件应按拼装顺序表发运，尽可能安排构件运到工地后直接吊装，如果来不及需要堆放时，则必须按与拼装顺序相反的顺序发运。
（3）运输时的构件强度，除有明确规定者外，一律不得低于设计强度的75%。
（4）运输车上支垫构件的位置和方法应符合设计要求，在装运时要将构件固定好，其边部或缝条接触处要加缓冲垫保护，外露面邀遮挡，以防损坏构件和构件外露面被污染。（图2所示）
（5）对细长构件的运输应考虑途中可能受到的振动，要限制车速和加设临时支撑。
（6）对有缺陷但不影响使用功能的构件，应在预制厂内补修后再发运。
4．6现场拼装
（1）对工点进行场地规划，明确吊机、运输车辆、构件堆放和挖基弃土的位置。
（2）在挖好的基坑中测定涵洞中线和水平，进行基础放样，对基坑进行验收后才能开始拼装。
（3）编制安装程序和运输计划。
（4）做好技术和安全交底。
（5）为了减少拼组过程中的测量工作和调拼组质量，在拼组前对所有的构件都要划上拼组控制线，并将构件接触面清理干净（预留孔不得修凿）。
（6）复查构件：内容包括构件型号、数量、规格、外观质量、预埋件位置及混凝土强度等。（图3所示）
①管型安装：先在基底铺砂浆，用特制的两端带齿的刮尺刮平后吊放构件，下放要轻，放下后暂不脱钩，检查构件的水平、标高和安放位置，如达不到要求需吊起调整，完全符合要求后在摘钩。②吊装时吊机的位置选择：如果涵洞不长，吊机的起重能力有限，则在安装过程中要考虑吊机移位。③接缝处理：吊装时要充分考虑构件的正负公差，使之搭配得当以保证建筑物的整体装配质量。构件间的竖直接缝宽度可用专用带把的扁钢条控制，做法是：将该扁钢条扣挂在已安好的构件接茬面上，待装构件落下时紧靠扁钢条，安好后即可保证接缝符合要求，然后往缝内填满砂浆或小石混凝土，取出扁钢条即成。④验收：涵洞拼装完成后，需检查验收，并做好记录。
（2）拼装时，一般都从中心向四周顺序安装，并逐一检查其位置、标高和水平。对双层或高层叠砌构件，宜采取两次对位法，即先将构件吊放倒铺好的水平砂浆层（宜加厚10~15mm）上压平砂浆，砂浆压平（有误差时须调整）后再安放就位。每层安好后立即用砂浆填塞竖缝（控制、填塞方法与涵洞相同）。②两侧安装，应在基础构件接缝砂浆强度达到设计要求后进行。两侧为半弧型结构，则其安装需按下述顺序进行：吊装前核查构件规格、尺寸和连接筋；墙位放线，栓好就位斜拉绳；在墙上端距端头60~80cm处上好特制的锁箍，在锁箍下方锁好卡环钢丝绳，再将吊机的钩绳与卡环相扣并用卡环卡住，使吊绳位于吊点正上方；吊机慢速起吊，待吊绳绷紧时再检查一次连接情况，无误后再起吊；柱子到位后。缓缓落放到安装位置，双向控制其稳定，待柱子达到设计状态并经用经纬仪检查无误后，即可用混凝土填塞柱脚和进行柱头钢筋或钢板的焊接。③安装时要确保吊点位置符合设计要求，吊绳绷紧时要先检查连接情况，无误后再缓缓起吊就位。就位时应使柱头就位线与梁找好关系，使之准确就位，然后将梁两端用支撑顶平，摘掉钩绳，形成拼装完整的涵洞工程（图5所示）。
七、质量标准及要求
7．1构件安装质量可参照《铁路装配式小桥涵技术说明》（TBJ107-92）的规定执行。
7．2涵洞安装除应达到接缝密实、表面工整外，其上、下游长度误差不得超过+50mm，并不得出现负值。
7．3成品保护
（1）安装工点的纵、横轴线要保证随时能贯通、安装节点、接缝的标高要标明，需要调整处理的要作出明显的标志。
（2）刚安装好的柱子或钢梁，脱钩之后需待柱头焊接处冷却和柱脚混凝土达到设计强度，方可拆除其支撑、拉杆等固定设施。
（3）顶板、侧墙的安装应在下层柱接头、柱脚混凝土浇注之后进行。
（5）构件伸出的钢筋不得任意割断或截短，也不准弯成硬弯，以保证其接长度和使用性能。
（6）装配式桥涵的接头、接缝达到设计强度后，才能架梁和回填涵洞缺口路基。
八、安全措施
8．1构件厂要保持整齐清洁、道路畅通，工具、材料和构件必须在规定地点堆码整齐，各班组的作业要按规定工艺流程和规程实施。
8．2工点场地布置须符合吊机安全操作的要求，在吊机工作范围内，除起重工外，其他人员不得停留。
8．3作业人员、尤其是特种作业人员必须先培训后上岗。吊装作业指挥人员除应熟悉吊机性能、操作方法和作业程序外，还应掌握各种吊（索）具的技术性能和报废条件。
8．4起吊构件前必须先试吊，确认安全后方可施工。吊运时必须做到：绳索夹脚小于120度，吊点与构件重心在同一铅垂线上；2台吊机同时吊一个构件时，应使之承载均衡并保持升降同步，起升钢丝绳保持垂直；每台吊机的起重量不得超过额定吊重的80%，并由专业起重工指挥。
8.5当起重机吊臂回转半径达不到构件安装位置时，不得强拉就位，以免摆动伤人。吊装时，不准许在吊件下面操作，吊起的构件不准从人顶上通过，也不准从堆中抽吊构件。
8.6构件起吊时应垫好衬木或衬铁，不规则的构件要加支撑。吊装柱子时，支撑不稳不得脱钩，校正柱子时不得取出楔子，校正后及時用缆绳系牢或用支撑撑稳。
8.7起重作业应做到十不吊：指挥不明或不当不吊，重量不明或超重不吊，构件捆绑不妥不吊，吊索具不合格不吊，构件上有人或散件时不吊，照明不良不吊，歪拉斜吊不吊，压力容器或易燃易爆物无专用吊具时不吊，电铃、吊钩限位器失常不吊，制动器不可靠不吊。
九、效益分析
同就地灌注相比，采用本工法装配涵洞管型与可节省圬工20%（表4），故采用本工法可取得显著的经济效益，这既解决了全年均衡生产问题，又使工点便于实现标准化管理。装配式涵洞施工，可以实现机械化作业。大大降低工人的劳动强度，经济效益显著。
十、工程实例
2011年6月22日至10月23日，我们采用本法完成19座，承建单位实际施工日历为：安徽省水利开发股份有限公司马巢项目部180天；中铁十六局集团公司马巢项目部89天，安全快速优质完成了全部任务。经业主、监理单位和项目部三方检查验收，各项技术指标完全达到《合同》规定要求。解决了长期以来涵洞施工落后于路基的矛盾，为路基土石方实现机械化施工创造了条件。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
安徽省北沿江高速公路马巢段路基03标，共有装配式涵洞共21座，孔跨分别有6.32米、5.85 米、4.42米和2.72米四种，全部管型669节累计长度974横延米。安徽省水利开发股份有限公司承担管型预制，工程量占60%；中铁十六局集团路桥公司构件安装，工程量占40%。全部工程采用“四新”技术，卓有成效地实现了管型生产工厂化，构件安装机械化的重大突破。经过不断总结形成本工法。
二、工法特点
该工程与传统的涵洞施工比较，有以下特点：
2．1减少工程量，节省劳力，降低成本。能充分利用构件截面，与外形尺寸相同的实体结构比较，可减少约50%的圬工量。同现场浇注比较，工厂生产构件能减少材料浪费。采用安装机械化，可节省大量劳力，综合经济效益显著。
2．2本工程构件生产与现场拼装几乎是同步进行，且均为机械化作业程度达90%，故工人劳动强度低，效率高，速度快。
2．3施工作业标准化，工程质量好。管型预制、构件安装均按照标准化管理机械化流水作业，施工人员专业化，管理人员技术水平高，又便于推广新技术和新工艺，工程质量易于控制和提高。
2．4受气候影响小，可全年施工。
三、使用范围
3．1本工法适用于铁路、公路的混凝土及钢筋混凝土涵洞、引水涵渠和渡槽等，在干旱地区或缺水工点尤为适用。
3．2施工点必须备有吊装设备且道路畅通，施工单位必须能解决运输问题。
四、工艺原理及关键技术
本工法是将涵洞整体结构划分成若干类型在工厂预制，然后运到工点拼组成完整结构。
4．1管型制作模板
（1）确保模板及其支架有足够的强度、刚度和稳定性，并尽量提高其利用（互换）性和拆装方便，为此，模板有必要经过认真设计。
（2）确保模板各部尺寸准确。
（3）模板材料应根据其倒用次数、表面质量要求、容许误差和混凝土浇筑工艺、养护条件等来选定，可供选用的材料有钢、木和塑料。
4．2构件生产工艺流程
（1）构件生产工艺流程（图1所示）
（2）操作要点
①模板的制作安装，钢筋的加工绑扎，混凝土的拌合、运输、浇筑和振捣，构件的堆放等工序，一般可按常规方法组织施工，但应尽可能推广分次投料合工艺，以提高构件强度，节约水泥。②竖向浇筑的涵节，浇完后即可吊出内模，起吊时可铺以微振（用1台振动器振2~3次）使模板与混凝土脱离。外模可在浇注后5~10分钟拆除，或在初凝后再拆。其它构件的模板拆除须按设计或规范要求进行。脱模后的构件应及时修面并覆盖养生。
4．3质量标准
厂制构件的质量控制参照《预制混凝土构件质量检验评定标准》（GBJ321-90）的有关规定执行。
4．4预制构件厂配备主要机具设备（表1所示）
4．5构件运输
（1）构件装车前，工点技术人员需对之验收和核对合格证，做到证件与实物相符。
（2）构件应按拼装顺序表发运，尽可能安排构件运到工地后直接吊装，如果来不及需要堆放时，则必须按与拼装顺序相反的顺序发运。
（3）运输时的构件强度，除有明确规定者外，一律不得低于设计强度的75%。
（4）运输车上支垫构件的位置和方法应符合设计要求，在装运时要将构件固定好，其边部或缝条接触处要加缓冲垫保护，外露面邀遮挡，以防损坏构件和构件外露面被污染。（图2所示）
（5）对细长构件的运输应考虑途中可能受到的振动，要限制车速和加设临时支撑。
（6）对有缺陷但不影响使用功能的构件，应在预制厂内补修后再发运。
4．6现场拼装
（1）对工点进行场地规划，明确吊机、运输车辆、构件堆放和挖基弃土的位置。
（2）在挖好的基坑中测定涵洞中线和水平，进行基础放样，对基坑进行验收后才能开始拼装。
（3）编制安装程序和运输计划。
（4）做好技术和安全交底。
（5）为了减少拼组过程中的测量工作和调拼组质量，在拼组前对所有的构件都要划上拼组控制线，并将构件接触面清理干净（预留孔不得修凿）。
（6）复查构件：内容包括构件型号、数量、规格、外观质量、预埋件位置及混凝土强度等。（图3所示）
①管型安装：先在基底铺砂浆，用特制的两端带齿的刮尺刮平后吊放构件，下放要轻，放下后暂不脱钩，检查构件的水平、标高和安放位置，如达不到要求需吊起调整，完全符合要求后在摘钩。②吊装时吊机的位置选择：如果涵洞不长，吊机的起重能力有限，则在安装过程中要考虑吊机移位。③接缝处理：吊装时要充分考虑构件的正负公差，使之搭配得当以保证建筑物的整体装配质量。构件间的竖直接缝宽度可用专用带把的扁钢条控制，做法是：将该扁钢条扣挂在已安好的构件接茬面上，待装构件落下时紧靠扁钢条，安好后即可保证接缝符合要求，然后往缝内填满砂浆或小石混凝土，取出扁钢条即成。④验收：涵洞拼装完成后，需检查验收，并做好记录。
（2）拼装时，一般都从中心向四周顺序安装，并逐一检查其位置、标高和水平。对双层或高层叠砌构件，宜采取两次对位法，即先将构件吊放倒铺好的水平砂浆层（宜加厚10~15mm）上压平砂浆，砂浆压平（有误差时须调整）后再安放就位。每层安好后立即用砂浆填塞竖缝（控制、填塞方法与涵洞相同）。②两侧安装，应在基础构件接缝砂浆强度达到设计要求后进行。两侧为半弧型结构，则其安装需按下述顺序进行：吊装前核查构件规格、尺寸和连接筋；墙位放线，栓好就位斜拉绳；在墙上端距端头60~80cm处上好特制的锁箍，在锁箍下方锁好卡环钢丝绳，再将吊机的钩绳与卡环相扣并用卡环卡住，使吊绳位于吊点正上方；吊机慢速起吊，待吊绳绷紧时再检查一次连接情况，无误后再起吊；柱子到位后。缓缓落放到安装位置，双向控制其稳定，待柱子达到设计状态并经用经纬仪检查无误后，即可用混凝土填塞柱脚和进行柱头钢筋或钢板的焊接。③安装时要确保吊点位置符合设计要求，吊绳绷紧时要先检查连接情况，无误后再缓缓起吊就位。就位时应使柱头就位线与梁找好关系，使之准确就位，然后将梁两端用支撑顶平，摘掉钩绳，形成拼装完整的涵洞工程（图5所示）。
七、质量标准及要求
7．1构件安装质量可参照《铁路装配式小桥涵技术说明》（TBJ107-92）的规定执行。
7．2涵洞安装除应达到接缝密实、表面工整外，其上、下游长度误差不得超过+50mm，并不得出现负值。
7．3成品保护
（1）安装工点的纵、横轴线要保证随时能贯通、安装节点、接缝的标高要标明，需要调整处理的要作出明显的标志。
（2）刚安装好的柱子或钢梁，脱钩之后需待柱头焊接处冷却和柱脚混凝土达到设计强度，方可拆除其支撑、拉杆等固定设施。
（3）顶板、侧墙的安装应在下层柱接头、柱脚混凝土浇注之后进行。
（5）构件伸出的钢筋不得任意割断或截短，也不准弯成硬弯，以保证其接长度和使用性能。
（6）装配式桥涵的接头、接缝达到设计强度后，才能架梁和回填涵洞缺口路基。
八、安全措施
8．1构件厂要保持整齐清洁、道路畅通，工具、材料和构件必须在规定地点堆码整齐，各班组的作业要按规定工艺流程和规程实施。
8．2工点场地布置须符合吊机安全操作的要求，在吊机工作范围内，除起重工外，其他人员不得停留。
8．3作业人员、尤其是特种作业人员必须先培训后上岗。吊装作业指挥人员除应熟悉吊机性能、操作方法和作业程序外，还应掌握各种吊（索）具的技术性能和报废条件。
8．4起吊构件前必须先试吊，确认安全后方可施工。吊运时必须做到：绳索夹脚小于120度，吊点与构件重心在同一铅垂线上；2台吊机同时吊一个构件时，应使之承载均衡并保持升降同步，起升钢丝绳保持垂直；每台吊机的起重量不得超过额定吊重的80%，并由专业起重工指挥。
8.5当起重机吊臂回转半径达不到构件安装位置时，不得强拉就位，以免摆动伤人。吊装时，不准许在吊件下面操作，吊起的构件不准从人顶上通过，也不准从堆中抽吊构件。
8.6构件起吊时应垫好衬木或衬铁，不规则的构件要加支撑。吊装柱子时，支撑不稳不得脱钩，校正柱子时不得取出楔子，校正后及時用缆绳系牢或用支撑撑稳。
8.7起重作业应做到十不吊：指挥不明或不当不吊，重量不明或超重不吊，构件捆绑不妥不吊，吊索具不合格不吊，构件上有人或散件时不吊，照明不良不吊，歪拉斜吊不吊，压力容器或易燃易爆物无专用吊具时不吊，电铃、吊钩限位器失常不吊，制动器不可靠不吊。
九、效益分析
同就地灌注相比，采用本工法装配涵洞管型与可节省圬工20%（表4），故采用本工法可取得显著的经济效益，这既解决了全年均衡生产问题，又使工点便于实现标准化管理。装配式涵洞施工，可以实现机械化作业。大大降低工人的劳动强度，经济效益显著。
十、工程实例
2011年6月22日至10月23日，我们采用本法完成19座，承建单位实际施工日历为：安徽省水利开发股份有限公司马巢项目部180天；中铁十六局集团公司马巢项目部89天，安全快速优质完成了全部任务。经业主、监理单位和项目部三方检查验收，各项技术指标完全达到《合同》规定要求。解决了长期以来涵洞施工落后于路基的矛盾，为路基土石方实现机械化施工创造了条件。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。