中鐵建工集團(tuán)有限公司

摘要：本文闡述工業(yè)與民用建筑施工中不常見的圓拱型涵洞結(jié)構(gòu)施工工藝，選用常規(guī)的鋼管、扣件、模板、木方等周轉(zhuǎn)材料，通過簡單的加工制作和現(xiàn)場拼裝，實(shí)現(xiàn)模板的支撐體系，并滿足受力驗(yàn)算，該施工技術(shù)經(jīng)濟(jì)適用、操作簡便、結(jié)構(gòu)實(shí)體效果美觀優(yōu)質(zhì)，可作為推廣類似結(jié)構(gòu)施工的一門技術(shù)。

關(guān)鍵詞：涵洞；圓拱；圓弧鋼管；模板

一、工程概況

1、設(shè)計(jì)概況

擬建暗渠為連接上游水渠和下游主河道之間的過渡段，暗埋于公建廣場回填土下?？傞L度112米，圓拱中心半徑3250mm，板厚250mm?；A(chǔ)類型為筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底部持力層為黃褐色碎石層+級(jí)配碎石換填。結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土圓拱框架結(jié)構(gòu)。每25米設(shè)置沉降縫一道，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30。

2、現(xiàn)場作業(yè)條件

涵洞位于原河道的中心位置，河道寬度達(dá)到30-40米，淤泥量比較大，因此放坡開挖至持力層及碎石換填完成地基處理后，作業(yè)面離河岸距離較遠(yuǎn)，汽車吊等配合結(jié)構(gòu)施工的機(jī)械無法靠近，結(jié)構(gòu)施工所用材料基本靠人力倒運(yùn)。

基礎(chǔ)換填完成及墊層澆筑

二、結(jié)構(gòu)施工需解決的問題及對策

1、拱形結(jié)構(gòu)的支撐體系：圓拱型結(jié)構(gòu)如果采用定型鋼模板及定型鋼支撐，支撐體系勢必過重需采用汽車吊配合吊裝，但本工程由于現(xiàn)場作業(yè)條件限制，只能由人力完成。因此，采用常規(guī)的鋼管支撐體系+木方+木模板，以直鋼管作為立桿、大橫桿及剪刀撐等?？紤]到支撐體系內(nèi)外側(cè)鋼管背楞達(dá)到圓弧的要求，按照計(jì)算長度加工一批圓弧鋼管作為內(nèi)外側(cè)鋼管背楞，以支撐上部木方及模板和，模板加工體系設(shè)計(jì)及圓弧鋼管加工如圖：

加工完成的圓弧鋼管

2、模板選用及加固措施

內(nèi)外側(cè)模板為圓弧模板，常規(guī)的九夾板韌性滿足不了彎折要求，本工程采用2440*1220*12mm的竹膠板，強(qiáng)度及韌性完全滿足施工要求，且模數(shù)完全滿足本涵洞設(shè)計(jì)尺寸，即內(nèi)模為5張長向設(shè)置，外模為4張長向設(shè)置。

內(nèi)外側(cè)模板加固措施采用平行于涵洞方向的木方做背楞，在內(nèi)外側(cè)圓弧鋼管外側(cè)加雙鋼管做抱箍，對拉螺桿拉結(jié)，圓弧結(jié)構(gòu)內(nèi)部采用鋼筋支撐，內(nèi)頂外拉，解決模板加固問題。加固措施見如下示意圖。

3、混凝土澆筑

為使圓弧混凝土澆筑密實(shí)，保證混凝土振搗棒能下放至圓弧側(cè)壁根部，在頂部留置3300mm寬不設(shè)置外側(cè)模板，通過現(xiàn)場檢驗(yàn)?zāi)軐?shí)現(xiàn)混凝土振搗棒插入根部的要求。

三、施工工藝流程

1、材料準(zhǔn)備

在電腦上確定每根立桿、橫桿、圓弧桿的尺寸和數(shù)量后，進(jìn)行加工制作，其中圓弧桿來源工廠化模具加工，要求弧度誤差精確至3mm之內(nèi)。

2、施工流程：

底板混凝土施工→垂直段側(cè)墻混凝土施工→垂直段側(cè)墻模板拆除→底板上測量放線確定立桿位置→搭設(shè)立桿→搭設(shè)水平桿→設(shè)置內(nèi)圓弧桿→鋪設(shè)（綁扎）木方→鋪設(shè)底模→鋼筋綁扎及隱蔽驗(yàn)收→鋪設(shè)外?！饽Ｓ喣痉健O(shè)置外圓弧桿→穿墻螺桿設(shè)置→設(shè)置雙股鋼管抱箍→螺桿加固→支撐加固體系檢查驗(yàn)收

四、結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

1、鋼管制作

立桿、大橫桿、圓弧桿等重要桿件采用國標(biāo)鋼管制作，根據(jù)在電腦上模擬的長度和數(shù)量進(jìn)行切割加工，誤差控制在正負(fù)20mm以內(nèi)。圓弧桿的弧度要求非常高，統(tǒng)一委托鋼結(jié)構(gòu)加工廠家制作，在加工車床上放出模型，機(jī)械一次加工試驗(yàn)后，弧度偏差比較大，主要原因?yàn)殇摴艿膹椥苑磸?，對加工的桿件再次加工后，偏差可控制在允許誤差內(nèi)。所有圓弧鋼管均經(jīng)過二次加工，且在搬運(yùn)過程中輕拿輕放，防止變形。

2、滿堂架搭設(shè)

搭設(shè)參數(shù)：立桿、大橫桿等根據(jù)剖面圖具體位置搭設(shè)，立桿排距1000mm，內(nèi)外圓弧桿水平向間距500mm。

搭設(shè)前，根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬位置在板面上準(zhǔn)確放線，根據(jù)立桿的間距進(jìn)行排線，確定每根立桿的準(zhǔn)確位置。立桿排布好以后，在立桿上根據(jù)標(biāo)高確定每根橫桿的位置，兩頭拉線，保證縱橫向大橫桿的水平。圓弧桿的設(shè)置位置非常關(guān)鍵，在每根立桿上標(biāo)注好圓弧桿件位置，每一段涵洞滿堂架兩個(gè)端頭的圓弧桿先扣接固定，拉好水平線，再搭設(shè)中部圓弧桿。滿堂架沿涵洞中心線方向設(shè)置剪刀撐，間距3000mm。

圓弧鋼管采用旋轉(zhuǎn)扣件與立桿或大橫桿連接，扣件的抗滑力是整個(gè)模板體系受力的關(guān)鍵保證，因此，搭設(shè)完成后，仔細(xì)檢查每個(gè)扣件是否擰緊，檢查完畢后再進(jìn)入下一道工序。

立桿、大橫桿搭設(shè)

圓弧鋼管與立桿扣接（間距1000）

圓弧鋼管與大橫桿連接加密至間距500

滿堂架搭設(shè)完成

3、外腳手架搭設(shè)

為給涵洞結(jié)構(gòu)施工提供操作面，保證施工安全，在滿堂架搭設(shè)時(shí)搭設(shè)外腳手架。立桿間距1500mm，排距800mm，大橫桿步距1800mm，內(nèi)排立桿離墻距離300mm，搭設(shè)至第三步大橫桿時(shí)，為保證工人綁扎鋼筋、模板加固及混凝土澆筑的防護(hù)需要，小橫桿向內(nèi)伸進(jìn)1200mm，大橫桿相連，并采用斜向支撐加固。外架搭設(shè)見示意圖。

4、模板安裝及加固

模板體系：內(nèi)模采用鋼管支撐體系+定型圓弧鋼管支架+木方+竹膠板，外模采用2440*1220*12竹膠板，內(nèi)外模板采用Ф12對拉高強(qiáng)螺桿連接。

墻模板安裝流程：底板上放線→鋼管支撐搭設(shè)→安裝圓弧支架→鋼管支架形成體系→安放木方→安裝竹膠板→墻板鋼筋安裝→焊接模板鋼筋支撐→安裝外側(cè)木模板→螺桿拉結(jié)固定→拼縫檢查補(bǔ)漏

安裝模板前必須做好抄平放線工作，下部已澆筑墻根處貼上雙面膠，防止漏漿。

木方間距150mm，與圓弧鋼管采用16#鐵絲綁扎牢固。模板安裝時(shí)因?yàn)楸旧硇枰獜澢嬖趦?nèi)應(yīng)力，較平板模板安裝需要更多的釘子固定，防止翹起反彈。模板拼縫用膠帶密封，防止混凝土漏漿。

校正合格后，在模板頂部要放固定位置的卡具，緊固穿墻螺栓時(shí)，要松緊適度，過松影響墻體厚度，過緊會(huì)將模板頂成凹坑。

模板安裝完畢后，并檢查扣件、螺栓是否緊固，拼縫是否嚴(yán)密，墻厚是否合適，與外墻板拉結(jié)是否緊固，經(jīng)檢查合格后，方可澆筑砼。

木方安裝

底模板安裝完成

外模板安裝

外模板加固完成

模板拆除：結(jié)構(gòu)為拱形，當(dāng)砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%時(shí)，可以拆除模板，若進(jìn)入冬期施工，則應(yīng)視冬季施工方法和強(qiáng)度增長情況決定拆模時(shí)間。

拆模順序：拆除內(nèi)外側(cè)對拉螺桿→拆除涵洞外側(cè)模板→拆除旋轉(zhuǎn)扣件及圓弧鋼管→拆除木方→拆除模板→拆除鋼管支架。

模板及其配套模板拆除后，及時(shí)將板面的水泥漿清理干凈，刷好脫模劑，以備下次應(yīng)用。

5、圓弧鋼筋制作安裝

墻插筋的留置要求：本工程墻板豎向筋為Ф22，插筋高出底板面1000mm，錯(cuò)開長度滿足規(guī)范要求，較長的鋼筋在模板安裝完成后用自制鋼筋扳手完成圓弧狀，以便于圓弧鋼筋搭接。

圓弧鋼筋的制作：在鋼筋彎曲機(jī)平臺(tái)右側(cè)加設(shè)同等高度的定型制作平臺(tái)，在鋼板平臺(tái)上按1/4圓弧焊接角鋼，形成鋼筋彎曲槽，槽寬35mm。鋼筋勻速通過彎曲機(jī)及彎曲槽后，即可加工出圓弧狀鋼筋。

鋼筋安裝時(shí)，墻豎向筋與水平筋交點(diǎn)應(yīng)逐點(diǎn)綁扎，箍筋上安裝塑料墊塊以保證主筋的保護(hù)層厚度。

主筋連接：圓弧鋼筋為Ф22，連接方式均采用綁扎搭接，按50%接頭率搭接，接頭長度及位置等參照11G101-1鋼筋圖集。水平向鋼筋Ф14，接頭百分率按25%設(shè)置。

馬凳設(shè)置：底板鋼筋馬凳采用Ф14鋼筋彎成，綁扎于下層上鐵和上層下鐵之間，縱橫向間距按1米設(shè)置。大樣圖如右：

底層鋼筋及墊塊

面層鋼筋綁扎完成

6、混凝土澆筑

澆筑方式采用汽車泵送混凝土。

冬期施工，為保證混凝土質(zhì)量和早期強(qiáng)度，盡早達(dá)到拆模條件，混凝土C30加抗凍劑和早強(qiáng)劑。

澆筑前，先將模板內(nèi)側(cè)用清水全部濕潤；開始澆筑時(shí)，先澆筑20cm高與混凝土同強(qiáng)度等級(jí)的砂漿。

澆筑時(shí)分層振搗，使用插入式振搗棒，每層厚度不大于500mm，并邊投料邊振搗。在澆筑柱混凝土的全過程中應(yīng)保護(hù)鋼筋的位置，要隨時(shí)檢查模板是否變形、位移以及漏漿等現(xiàn)象，并有專人進(jìn)行管理。

混凝土振搗時(shí)采用φ50振搗棒，振搗過程中將振搗棒上下略有抽動(dòng)，以使上下振搗均勻，振搗棒移動(dòng)間距為400mm左右，每點(diǎn)振搗時(shí)間20～30S為宜，以混凝土表面不再顯著下沉，不再出現(xiàn)氣泡，表面泛出灰漿為準(zhǔn)，振搗棒宜插入下層混凝土50～100mm，振搗時(shí)振搗棒應(yīng)避免碰撞鋼筋、模板等。

五、與其他施工工藝的綜合比較

對于施工圓拱型結(jié)構(gòu)，本施工工藝比較于定型鋼支架及鋼模板，有如下優(yōu)勢：

1、操作簡便，不需使用機(jī)械吊裝：所有材料及構(gòu)件重量小，可由人力直接搬運(yùn)，避免使用機(jī)械吊裝，克服了特殊條件下機(jī)械無法布置的難題。

2、模板支架整體穩(wěn)定性好：采用鋼支架和鋼模板增加了支架本身自重，且為單跨單塊拼接成體系，整體性稍弱，需要增加加固補(bǔ)強(qiáng)措施。而本工藝采用鋼管扣件形成整體，受力驗(yàn)算時(shí)承載力及穩(wěn)定性安全系數(shù)高。

3、便于拆除，安全系數(shù)高：如果為鋼模板及鋼支架，可能需要機(jī)械配合，拆除難度及安全隱患較大。本工藝模板體系拆除方式與樓層梁板模板拆除類似，且構(gòu)件輕，拆除方便，材料倒運(yùn)方便，安全系數(shù)高。

4、成本低，且鋼管可調(diào)直循環(huán)使用：鋼支架及鋼模板材料費(fèi)、加工費(fèi)、安裝費(fèi)高，而本工藝較常規(guī)結(jié)構(gòu)只增加圓弧鋼管加工費(fèi)，費(fèi)用低，且圓弧鋼管在施工完成后可調(diào)直作為非重要受力構(gòu)件（如防護(hù)欄桿）使用，不造成浪費(fèi)，成本低。