1 工程概况
济南市二环东路地面道路及BRT快速公交系统建设工程为济南市迎全运重点建设项目,包括高架桥施工与地面道路施工两部份。道路西侧为2m×2m钢筋混凝土排水箱涵,全长716m。沟槽东侧有高压电线杆和架空电信、路灯杆、自来水管线,部份管线、线杆距排水箱涵沟槽边缘不足1m;西侧的污水,热力管线距离排水箱涵也很近,施工中虽采取了支护措施,但由于土质差、水位高,塌方现象仍多次发生,造成自来水管线移位并发生泄漏。经多次论证、计算、试验,采用了排水箱涵逆作下沉法就位施工技术,先采用逆作法先施工箱涵侧墙及顶部结构,利用它较高的刚度来作为支撑,再采用沉井工艺边挖边下沉,下沉到位后再施工箱涵的底部,提高施工的安全性,减少对邻近建筑物、各种管线的影响及地表产生的沉降和移位。
2 施工工艺流程
排水箱涵逆作下沉法就位施工工艺流程如下:
沟槽开挖1.2米→沟槽平整→铺砂垫层及砖模→铺刃脚垫木→安装内支撑满堂架→立侧墙及顶板模板内模→绑扎底梁、侧墙及顶板钢筋→支侧墙外模→安外支撑→灌注底梁混凝土→灌注侧墙及顶板混凝土并养护→拆支撑及模板→抽垫木→挖淤泥下沉→基底毛石垫层铺设→底梁混凝土剔毛→绑底板钢筋并浇筑钢筋混凝土底板→养护并回填到路床。
3 关键工序
(1) 施工准备
要认真做好施工准备,详细了解现场工程地质、水文、地下管线和房屋影响情况;监测高压线杆、自来水管线、热力管线位移、倾斜、下沉情况;做好降水或排水设施准备。
(2) 沟槽开挖及场地排水
由于拟建箱涵在旧雨水暗沟位置,石砌雨水暗沟上游改水后对原有路面结构和旧1m×1m雨水暗沟拆除,拆除后平整槽底;对拟建钢筋混凝土排水箱涵的位置进行精确放线测量,箱涵侧墙及顶部结构在沟槽中预制,沟槽每边比箱涵宽0.5m,并在沟槽四周及沟槽上外缘开挖排水沟及集水坑,以防地下水、地面水流入沟槽。
(3) 预制垫层
箱涵下铺砂垫层厚0.3m,宽为3m,长度为整段箱涵开挖长度,采用平板振动器或人工夯实。为了搭设支架牢固,在砂层上用M7.5砂浆砌一层砖地模,随后放置刃角垫木防止在预制时下沉,承垫木断面0.15m×0.15m,两根一组,组间净距0.4m,沿箱涵墙壁及横梁下垫放,标高允许误差<8mm。
(4) 刃脚成形及箱涵制作
支设刃脚砖内模和箱涵钢内模,然后绑扎钢筋、支立外侧钢模,浇注混凝土后形成钢筋混凝土刃脚和箱涵墙壁。
① 钢筋加工绑扎
钢筋在加工场地机械成型。钢筋表面应洁净,不得有锈皮、油渍、油漆等污垢。调直后的钢筋表面伤痕及锈蚀不应使截面减小;弯曲成形的钢筋,表面不得有裂纹、鳞落或断裂。钢筋工人根据技术交底在现场人工绑扎。墙壁竖筋和水平筋及顶板钢筋一次绑成型;底板钢筋在箱涵沉到位后,剔除钢筋混凝土底梁上部混凝土后绑扎钢筋网,浇筑成整体。绑扎成型时,铁丝必须扎紧,不得有滑动、折断、移位等情况;绑扎成型的网片或骨架必须稳定、牢固,在安装及浇筑时不得有松动或变形。
② 模板制作支搭
模板支立必须牢固,在施工荷载作用下不得有松动、跑模、下沉等现象。施工现场采钢管支撑,考虑到浇筑速度快,对模板产生很大的侧压力,箱涵内采用满堂架支撑顶牢,外侧用双排脚手架固定模板并结合螺栓拉结,防止模板侧向变形,确保模板整体的刚度、稳定性和不变形;模板拼缝必须严密,不得漏浆;在浇筑前对模内进行清扫,使模内保持洁净,以保证混凝土的几何尺寸和外观。
③ 混凝土浇筑
箱涵采用C25商品混凝土,钢筋模板验收合格后浇筑混凝土。浇筑刃脚、侧墙混凝土时,要分层浇筑,每层30cm,保证对称均匀下料,防止一侧受压而使模板产生位移、变形,在混凝土浇筑过程中,应经常观察模板、支架,发现问题应及时采取处理措施。
(5) 箱涵下沉施工
下沉前,必须保证刃脚处混凝土达到设计强度的100%,上部混凝土达到75%,才能拆除所有模板,并依次对称同时抽除承垫木,并用砂填实,以防倾斜。然后,开始挖土下沉,挖土必须对称、均匀进行,使箱涵均匀下沉。从箱涵中间开始逐渐挖向四周,每层挖土厚0.4~0.5m,在刃脚处留台阶,然后沿箱涵侧壁每2~3m一段,向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的开挖土层,每次挖去5~l0cm,当土层经不住刃脚的挤压而破裂,箱涵便在自重作用下均匀破土下沉。当箱涵下沉很少或不下沉时,可再从中间向下挖0.4~0.5m,并继续向四周均匀掏挖,使箱涵平稳下沉,刃脚下部土方应边挖边清理。
(6) 封底和回填
① 封底
箱涵到位后底部横梁上部钢筋混凝土要剔除20cm,底板处的刃脚混凝土表面做凿毛处理,并洗刷干净,铺35cm毛石基础后铺设底板钢筋,浇筑C25混凝土,振捣密实。
② 箱涵周围灌缝
箱涵下沉结束后,周围缝隙用中粗砂进行灌隙处理,用振捣棒振捣。
③回填
每层回填检验合格后,进行下一步回填。
(7) 现浇连接段施工
每段箱涵长度为10m,每段箱涵之间预留1m的现浇连接段,人工挖土下沉箱涵时将土弃至连接段,再由小型挖掘机配合挖至地面,箱涵下沉到位后与连接段同时施工毛石基础及封底,然后现浇钢筋混凝土连接段,箱涵与连接段之间设1道1cm沥青软木板沉降缝。