田宏达++刘峰峰
[摘 要]本文就额哈铁路项目工期紧、受自然条件限制因素大、涵洞数量多、结构形式多变等情况对预制拼装模具的设计与施工进行了研究与分析，为后续同类工艺施工提供参考。
[关键词]多角度 多孔径 变截面 预制拼装 模架设计 施工
中图分类号：F426.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0358-03
1.前言
本文针对额哈铁路357座，预制拼装涵洞其主要孔跨形式包含1.5×2（204座）、2×2.5（81座）、2.5×3（41座），其余形式2.5×2、2×2、2.5×2.5共计31座，根据填土高度及抗侵蚀环境涵节壁厚又划分为11种不同顶板、底板、腹板壁厚组合，根据水流冲刷走向划分为正交、斜交预制拼装框架涵施工，考虑预制涵节结构尺寸、与线路斜交角度多样化的情况，采用可调节涵节预制模架施工工艺，由中交路桥华北工程有限公司研发，本文详细介绍了该工艺施工技术特点和关键施工技术。
2.工法特点
传统的涵节单节施工工序繁杂，循环时间长，加固支撑多，整体性差，外观质量难以控制，且投入成本较高。而可调节式预制涵节模架可快速拆卸及结构尺寸的快速调整，从根本上解决以上各种缺点。
传统工艺要求5节配备施工人员约22人，且模板等相关配件需人工搬运，费时费力，在冬期施工条件下每循环时间约46小时左右。而采用可调节式预制涵节模架施工后，每组5节需投入施工人员6名，并实现支架的整体移动，速度更快，人员劳动强度大大降低，每台天泵至少满足5组（25节）施工，循环时间约15小时，节省工费，加之涵节模具批量生产，对于工期压缩的施工项目来说其经济效益将会相当显著。
3.适用范围
本项工法适用于工期紧，受自然条件限制因素大、整体工作面无法展开或在城市内受施工条件限制及避免施工对周围居住环境产生不利影响等施工项目。旨在规避现场施工产生的附带效应对周围环境的影响及满足施工进度安排。
在额哈线，因地域限制及水系走向的不同，致使涵洞截面构造形式的多样性。针对额哈铁路的工期紧、质量标准高的特点，施工进度与施工质量的管控就显得尤为重要，这在涵节批量预制施工中就充分体现了这一点。
4.工艺原理
可调节预制涵节模架其主要表现为：1、一组模架可同时预制5节涵节；2、单组模具内外模采用整体式钢模，通过中间隔板调整设计要求正交或斜交角度；3、通过净空内置调节丝杆（通过隧道衬砌台车液压系统改造，考虑经济性设计为手动控制）控制结构尺寸；4、内模脱模采用内置立架，两头设置滑轮，通过机械或电力牵引整体脱模。快速的拆卸和可调节尺寸的设计，使涵节的快速和批量生产提供有效保证。
5.施工工艺流程及关键技术要点
5.1 模架设计及场地规划
5.1.1、工艺流程
5.1.2、主要步骤及关键技术要点
5.1.2.1、根据设计图纸尺寸及混凝土性能要求，初步确定模具使用材料及整理力学性能。
模架采用8mm厚钢板，横向、纵向分别采用10道100mm槽钢、4道140m槽钢作为加强肋，确保结构稳定性。
5.1.2.2、根据涵节的不同尺寸要求对组模进行细部优化，包括在内净空设置升降调节丝杆，侧壁设置梅花状螺栓孔以适应不同高度，底板升降调节丝杆确定底板厚度及拆装收缩。
5.1.2.3、为保证组模的整体型拆装及降低人员工作强度，在内净空设置抽离行走支架，通过机械或电力牵引进行组装和拆卸，根据功效考虑模具配备采用两套内模+一套外模进行组合，在静停养护阶段外模可拆除继续使用。
5.1.2.4、根据本标段357座（9834节）预制工程量及业主要求的总体工期计划安排，我标段拟建设预制厂2处，施工时间为2014年9月至2014年11月，根据时间安排，平均每天生产量为55节，考虑循环使用及养护等强阶段，模板配备为每个预制场两套即110套。根据结构尺寸大小每个预制场建设面积为8480平米，并及时进行场地平整、硬化，确保模具到场后能及时投入生产。
5.2 厂内预制养护
5.2.1、工艺流程
5.2.2、主要步骤及关键技术要点
5.2.2.1、施工现场人、料、机配备齐全，准备充分。
5.2.2.2、将基础底座做为底模进行使用，基础底座涂刷脱模剂或铺设聚乙烯塑料薄膜，保证涵节基础底板砼外观质量。
5.2.2.3、涵节外模在进过涂刷脱模剂后进行现场拼装，拼装前内置调节丝杆保持松弛状态，采用50T吊车进行吊装。
5.2.2.4、钢筋笼采用现场集中加工完成后吊装到预制平台上，一层钢筋笼，一层隔板。校正钢筋笼和隔板后，放入内模轨道，用吊机牵引至内模轨道口，再开启内模行走电机，将内模开入钢筋笼内。展开内模，调整好内模几何尺寸，垫上水泥垫块确保保护层厚度，穿上外模螺栓，在进行外膜安装，锁紧外模螺栓。
5.2.2.5、浇筑混凝土时分三部进行，第一部：底板浇筑，通过底口调节丝杆固定压板，第二部：墙体分层浇筑，每层浇筑300～500㎜，混凝土要顺时针或逆时针浇筑。振动每棒间隔250～350mm，振捣时振捣棒应快插慢拔，振捣时将振捣捧插入下层混凝土50～100mm。振捣时应错开模板、钢筋，振捣密实，直至不再有气泡冒出，表面呈现平坦、泛浆。第三部：顶板浇筑，在浇筑过程中要安排各工种人员检查钢筋、支架及模板的变化，遇到情况及时处理。
5.2.2.6、框架涵静停期间应保持环境温度不低于10℃，灌筑结束1～2h且混凝土初凝后布置管道进行蒸养，考虑到预制涵节内外温度的均衡，采用四根蒸养管道，由数控温控系统控制，管道分别布置在涵节内部、左部、右部、上部各一根。升温速度不宜大于10℃/h，恒温期间混凝土内部温度40～60℃，最大不得超过65℃，恒温养护时间6～8小时（应根据构件脱模强度要求、混凝土配合比情况以及环境条件等进行变动）。降温速度不宜大于10℃/h，降温4小时后，方可拆卸外膜。2～3h内拆卸内膜，再次静停6h后涵节可以吊装到存放区。
5.2.2.7、同条件试块试压，强度达到75%以上，在涵节内侧表面印上生产日期规格型号后，方可吊装（考虑到吊装安全性，在方涵钢筋笼绑扎时，对每一个钢筋笼绑扎4个ф20吊装环于主筋上），吊装时用双钢丝绳交叉吊装，吊装到养护区后进行保温保湿养护。
5.3 场外运输拼装
5.3.1、工艺流程
5.3.2、主要步骤及关键技术要点
5.3.2.1、测量放样
根据设计图纸对已浇筑完成的框架涵基础中心线、边线进行放样，确定拼装尺寸。
5.3.2.2、现场校核
对已浇筑的框架涵基础、垫层、涵身结构尺寸、厚度，基础高程进行复核，确定复核与设计无误后方可进行拼装施工。
5.3.2.3、测量放样
根据涵洞工点设计图设计位置，在基础垫层面上放样处涵节拼装的中线、边线，并划线做明确标记。
5.3.2.4、涵节转运
5.3.2.4.1、涵节在出厂前需经过现场技术员对涵节结构尺寸、生产日期、砼标号、表面平整度及外观质量进行检查验收，并确定涵节底板顶面、顶板顶面、腹板外侧是否印刷中线，中线是否准确。验收合格后经技术员、模板厂、路基队三方签字后方可出厂。
5.3.2.4.2、涵节出场前砼强度不得低于设计强度的75%，否则不予出厂。
5.3.2.4.3、涵节应按一模5节编号顺序进行装车，尽量减少拼装后涵节之间由于不同批次混拼产生的偏差。采用吊车吊装（人工配合）上车，起吊开始时，应缓慢加力，待涵节离地后，再以正常速度吊至车上，车厢底加垫棉被，涵节落下后，涵节与涵节之间采用中隔棉被缓冲，棉被通过铁丝拉挂在涵节顶板吊环上，防止棉被下滑、掉落。涵节与车厢壁之间采用四周布放沙袋避免碰撞，涵节全部上车后在前后两节涵节拐角处垫棉布并用钢丝绳进行牵拉固定。
5.3.2.5、涵节拼装
5.3.2.5.1、涵节由预制场运输至拼装现场后，由路基队负责现场拼装及防排水施做。涵节拼装顺序由远离便道侧八字墙开始，拼装前远离便道侧八字墙需提前施工完成并满足强度不小于75%。施工工艺采用顶推保证拼接紧促顺直，拼装前测量按照图纸设计线路对涵洞中线、边线进行放样并划线做好标记。涵节底部铺设2～3cm干硬砂浆进行找平处理，干硬水泥砂浆应按照1：1拌合，沉降缝之间铺设采用水平尺进行水平控制。
5.3.2.5.2、涵节到现场后应按照预制编号按顺序进行吊装，吊装时根据涵洞放样挂线为标准边线进行下放（涵洞所挂边线距设计边线为考外侧5cm，拼装时用直尺进行卡位控制），下放时需有专人对吊车驾驶员进行指挥，并在涵节定吊环位置设置拉绳进行空间位置控制，避免视线受阻或受大风天气影响造成拼装歪曲或碰撞，影响拼装整体效果。
5.3.2.5.3、在拼装下放后再进行精调，采用吊车和人工相配合的方式进行。吊车根据指挥人员指示进行微起吊，根据涵节底板顶平面、顶板顶面、侧壁墨线进行线位，高程进行调整，位置确定后在涵节底口嵌入三角木楔和钢锲进行卡位，下方操作人员根据线型要求采用经过包裹缓冲的撬杠进行平移并随时调整木楔、钢锲位置移动，直至达到线型要求，细调至涵节内顶面、底面及侧面对应齐整、顺直。
6.材料与设备
材料、机具选用以保证模具结构稳定、方便快捷为原则
7.质量控制
7.1、应符合现行质量标准；
7.1.1、模板及支架安装和拆除的检验必须符合铁道部现行《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2010）第4.2.1～4.2.4条和第4.3.1～4.3.2条规定；
7.1.2、钢筋原材料、加工、连接和安装的检验必须符合铁道部现行《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2010）第5.2～5.5条规定。
7.1.3、混凝土原材料、配合比设计和施工的检验必须符合铁道部现行《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2010）第6.2～6.4条规定。
7.1.4、装配式砼涵洞涵节内外壁表面，应光滑圆顺，断面平齐。如有蜂窝麻面，每处面积不得大于3*3cm，深度不得超过1cm，总面积不得超过全面积的1%，并不得露筋。
7.1.5、涵节制作允许偏差和检查方法，每10节检查不少于1节。
7.1.6、装配式涵洞拼装允许偏差和检验方法
7.1.7、涵节观感质量标准：混凝土大面平整，色泽均匀，接茬处无较大错台、跑模现象。
8.环保措施
落实科学发展观，实现项目管理程序化、施工行为规范化、场区建设标准化。做到现场布局合理，施工组织有方，材料堆码整齐，设备停放有序，标识标志醒目，环境整洁干净。高起点、高标准地推进文明施工、和谐施工在额哈铁路的建设中全面展开。
9.市场前景
9.1、政策向导
中国正处于基础建设大发展时期，根据《国务院关于加强城市基础设施的意见》、《国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》、《中国箱涵行业发展研究报告》等文件显示，中国箱涵市场具有巨大的发展空间，每年有近万亿箱涵产品应用于水利、市政等基础设施建设中。
近年来，国内铁路建设蓬勃发展，特别是西部大开发战略发展下的地带，铁路交叉工程中涵洞工程修建逐渐增多，因地域限制及水系走向的不同，致使涵洞截面构造形式的多样性。针对额哈铁路的工期紧、质量标准高的特点，施工进度与施工质量的管控就显得尤为重要，这在涵节批量预制施工中就充分体现了这一点。
9.2、科技引领
随着科技的飞速进步，野外施工作业已向标准化厂办方向发展，特别是铁路市场坚持的相关标准化指导意见（标准化工地、标准化拌合站、标准化预制场等），经过此番实际，在过程中不断改进工艺方法及科技创新，将隧道衬砌台车的液压系统、蒸汽养生的数控系统、电力牵引等技术融合在施工第一现场，节省了大量的劳动力及资源。
9.3、同台竞技
传统的涵节单节施工工序繁杂，循环时间长，加固支撑多，整体性差，外观质量难以控制，且投入成本较高。而可调节式预制涵节模架可快速拆卸内外模及结构尺寸的快速调整的研发将从根本上解决以上各种缺点。
传统工艺要求5节配备施工人员约22人，且模板等相关配件需人工搬运，费时费力，在冬期施工条件下每循环时间约46小时左右。而采用可调节式预制涵节模架施工后，每组5节需投入施工人员6名，并实现支架的整体移动，速度更快，人员劳动强度大大降低，每台天泵至少满足5组（25节）施工，循环时间约15小时，节省工费，加之涵节模具批量生产，对于工期压缩的施工项目来说其经济效益将会相当显著。
按传统模式单节预制，模板加工投入为14*11=154种不同规格型号，而采用可调节式模架组合可降低模具种类至14种，通过可调节丝杆调节壁厚尺寸，有效降低了模板型号投入。
可调节式预制涵模具与现浇涵的性能对比
9.4、业主肯定
2014年9月17号工程管理中心副主任-徐尚奎、工程管理中心技术部副部长-杨斌、呼和浩特铁路局副局长-王云光、呼和浩特铁路局建设管理处处长-丁玉坤、临策公司总经理-李铁柱、临策公司总工程师-李文茂等一行对我部全线施工面貌进行督导检查，在检查中徐尚奎主任针对预制场建设、施工工艺的先进性及预制产品的质量予以肯定，指导我们坚持以科技为中心，发挥主观能动性，把具体工作做到实处。
10.应用实例
本工法首此在额哈铁路三标段进行应用，位于甘肃省酒泉市肃北县马鬃山镇，计划开竣工日期为2014-8-20～2014-11-30。本项目设计预制拼装涵洞其主要孔跨形式包含1.5×2（204座）、2×2.5（81座）、2.5×3（41座），其余形式2.5×2、2×2、2.5×2.5共计31座，根据填土高度及抗侵蚀环境涵节壁厚又划分为11种不同顶板、底板、腹板壁厚组合，根据水流冲刷走向划分为正交、斜交预制拼装框架涵施工，考虑预制涵节结构尺寸、与线路斜交角度多样化的情况，采用了可调节涵节预制模架施工工艺。
因业主方案优化工期压缩后，涵洞施工节点时间安排紧张，常规的施工方法无法满足工期要求，在此情况下我项目组织技术骨干进行科技创新，在传统的施工方法上优化模具设计，结合隧道衬砌施工的液压系统、电力牵引系统、温度数控系统于一体，将模具的生产效率发挥到最大。精确定型钢模制造尺寸，确保涵节结构尺寸满足设计要求。采用脱模剂保证砼外观质量。
