有限元在岩土工程中的应用 (7).pdf

1、南昌至九江高速公路改扩建项目办黄智华2019年10月预制装配式箱涵在昌九改扩建项目的应用Content4装配式箱涵应用背景装配式箱涵应用背景1235装配式箱涵建设方案装配式箱涵建设方案装配式箱涵关键技术装配式箱涵关键技术装配式箱涵应用的思考装配式箱涵应用的思考装配式箱涵应用背景装配式箱涵应用背景项目概况昌九改扩建项目路线起于昌北枢纽互通，经过南昌市新建区、经开区、九江市永修县、共青城市、德安县、九江县、庐山区，终于七里湖枢纽互通，全长87.819公里，批复概算65.24亿元。改扩建方式：两侧及单侧整体加宽为主+局部分离（扩建形式前后变化13次）。主要工程量：路基土石方1335万方，涵洞通道35

2、2道，桥梁106座，隧道472m/1座，互通立交7座，新建永修服务区1处。起点德安分离段通远试验段终点两侧两侧两侧两侧两侧两侧两侧两侧两侧两侧右侧右侧左侧左侧左侧左侧左侧左侧右侧右侧两侧两侧右侧右侧昌九高速公路昌九高速公路江西第一路、改扩建首批路：周而复始，需要继续江西第一路、改扩建首批路：周而复始，需要继续传承昌九精神传承昌九精神“十三五”开篇之作：不因循守旧，需要在标准化十三五”开篇之作：不因循守旧，需要在标准化管理上创新创优管理上创新创优昌九一体化主动脉：社会关注度高，需要对外昌九一体化主动脉：社会关注度高，需要对外展示高速建设新形象展示高速建设新形象必然受到社会的高度关注特点特点1 1

3、：社会关注高社会关注高特点特点2 2：征迁协调难征迁协调难地处昌九工业走廊用地需求矛盾突出，管线房屋拆迁量大，历史预留问题多；抢种抢栽现象普遍栖霞镇南昌市经开区桑海经济技术开发区永修县城及城南工业园艾城镇云山工业园共青先导区共青城德安县丰林工业园高塘乡九江县庐山特点特点3 3：交通组织难交通组织难地处昌九工业走廊用地需求矛盾突出，管线房屋拆迁量大，历史预留问题多昌九高速 交通流量：4.5万辆/天，重车比例37%出入口分布密集，影响因素多改扩建期间“保四通行”、“施工通车两不误，边施工边通车”的交通组织 保证施工安全和通行安全安全风险高构件运输风险构件运输风险大尺寸构件超宽车道运输。大尺寸构件超

4、宽车道运输。现场装配作业风险现场装配作业风险边通车边施工，开挖临空面稳定性差，吊装作业面受限。边通车边施工，开挖临空面稳定性差，吊装作业面受限。第一期第二期第三期蛟桥十里铺九江大桥南昌大桥第四期蛟桥至十里铺两车道汽车专蛟桥至十里铺两车道汽车专用公路（用公路（1989-1993）南昌大桥至蛟桥四车道高速南昌大桥至蛟桥四车道高速公路（公路（1992-1994）分期分幅建设历程蛟桥至十里铺扩建为四车道，蛟桥至十里铺扩建为四车道，新建十里铺至九江大桥段新建十里铺至九江大桥段（1994-1996）技术改造（技术改造（2004-2007）特点特点4 4：拼接技术难拼接技术难构造物拼接难 构造物技术标准不一

5、：构造物技术标准不一：昌九高速历经昌九高速历经4 4期建设（改造），桥涵结构形式多种多样，不同阶期建设（改造），桥涵结构形式多种多样，不同阶段构造物技术标准差别较大：浆砌、混凝土。段构造物技术标准差别较大：浆砌、混凝土。2015年年10月月27日全国公路水运工程质量安全工作会日全国公路水运工程质量安全工作会议议上上，冯正霖部长明确提出打造“品质工程”的念。2016年年8月月1日交通运输部关于关于实施绿色公路建日交通运输部关于关于实施绿色公路建设的指导意见：设的指导意见：鼓励工程构件生产工厂化与现场施工装配化新时代品质工程要求2016年年12月月23日交通运输部印发关于打造公路水运日交通运输部印

6、发关于打造公路水运品质工程的指导意见：品质工程的指导意见：积极推广工厂化生产、装配化施工，着力推进施工工艺标准化。景婺黄高速获得詹天佑土木工程奖永武高速获得交通部“绿色交通科技示范路”九江长江二桥获得中国建设工程鲁班奖和詹天佑土木工程奖江江西西高高速速建建设设提提质质升升级级昌樟高速获得“绿色循环低碳示范路”建设起点高重塑江西重塑江西第一路第一路项目建设项目建设难度大难度大工业化建工业化建造道路造道路新时代品新时代品质工程要质工程要求求项目建设愿景装配式涵洞建设方案结构设计 常见断面形式：常见断面形式：圆管型：结构孔径一般小于2.0m，对地基的要求较高，抗变形和抗沉降能力较弱管拱形：其跨径为3

7、m6m，适用于较大流量的排水及车辆通行要求。结构设计 箱形涵洞：应用广泛、可根据实际情况合理地管道的宽度和高度，满足功能要求和合理地占用地下空间。主要形式：整体式、门形拼装式、拼块式等。结构设计 结构形式选择本项目大多数涵洞、通道需要利用接长，且原结构为盖板涵和箱涵，因此确定预制结构为箱型断面结构设计断面形式 昌九区域地震基本烈度度区，对结构物整体性有要求，采用整体式箱涵。结构尺寸：考虑预制的标准化，将原有的结构尺寸进行适度调整合并成4种尺寸，根据节段吊装、运输条件，合理确定预制节段长度。箱涵节段连接：预留底板现场浇筑，暗涵通过企口连接，明涵增加顶部铺装层和整体搭板。为与原有涵洞拼接，增加现浇

8、渐变段。序号序号结构形式结构形式标准净宽标准净宽（m）标准净高标准净高（m）节段长度节段长度（m）节段重量节段重量（吨）（吨）1整体式3.02.53.020.92整体式3.03.52.523.73整体式4.03.52.024.04整体式4.04.52.025.5预制涵洞结构参数预制涵洞结构参数结构设计洞口形式 装配式八字墙采用扶壁式挡墙和悬臂挡墙的结构形式，采用全断面预制，分节段安装。根据涵洞通道高度，采用模块式拼接，从1.0m到5.0米，每0.5m一级。八字墙节段采用钢板螺栓连接。装配式箱涵关键技术工业化生产 工厂化模式工厂化模式将室外预制转移到室内，将室外预制转移到室内，将分散的场站布局变

9、为集中生产。将分散的场站布局变为集中生产。工业化生产 流水化的布局，自动化生产流水化的布局，自动化生产实现从钢筋原材切割、输送、加工等生产全过程自动化、数字化控制，保证加工精度，降低人工劳动强度，提高生产效率。箱涵采用短链式流水线作业，采用液压连杆式模板，拼装速度快、精度高，大大提升生产效率。替代人工进行重复性、高强度的劳动。不仅改善劳动条件，保障人身安全，而且实现精准作业，提高工作效率。工业化生产 智能化管控智能化管控通过构件湿度感知系统实施预制件养生喷淋，大大提高了养生效率、保障了养生效果和节约了人力资源的投入。同时，有效解决了“过养”或“不养”的现象，变过去“要我养”为现在的“我要养”。

10、通过信息化手段实现厂区生产智能监控、智能安全交底、设备远程操控等智能化的操作。工业化生产实现了“五化”、“三突破”。“五化”：“工厂化生产、流水化作业、智能化控制、工厂化生产、流水化作业、智能化控制、信息化管理、装配化施工信息化管理、装配化施工”。“三突破”：场站布局由“零散式”向“集约化、规模化集约化、规模化”发展的突破，生产方式由“作坊式”向“工厂化、流水化工厂化、流水化”发展的突破，管理手段由“人工式”向“信息化、智能化信息化、智能化”发展的突破。质量有保证：构件强度质量有保证：构件强度、尺寸合格率尺寸合格率100100%，钢筋保护层厚度合格率钢筋保护层厚度合格率9595%以上以上。装配

11、化施工节段吊装与运输节段吊装与运输控制因素：根据节段高度、宽度大小，3m2.5m节段采用立式运输，4m4.5m、4m3.5m、3m3.5m箱涵翻转“躺着”运输。翻转：构件平衡受力、着陆保护、运输有固定运输：超宽运输，警示车压道护送装配化施工基础施工基础施工（1）底板下设10cmC25混凝土基层，40cm砂砾垫层（2）关键控制基层平整度、横坡控制，局部可用钢板调平（3）基础底部用透水性材料，排水通畅 节段吊装节段吊装（1）严格按照交通组织方案封闭施工车道。（2）准确放样：打网格、标线定位（2）涵洞底部两侧采用砂浆进行座浆（3）实时监控，动态调整，避免安装累计误差装配化施工节段拼接防水施工节段拼接

12、防水施工（1）暗涵企口插口端设施橡胶止水带，缝内填塞沥青麻絮，外侧贴50cm宽防水卷材。（2）明涵为平口缝内填塞沥青麻絮，外侧贴50cm厚度防水卷材。（3）内侧沥青麻絮填塞完成后，建议采取水泥砂浆或者结构防水胶封闭。统筹安排降造价 总承包模式，统筹管理总承包模式，统筹管理总承包管理模式，统筹安排构件生产、运输、安装，提高施工方总承包管理模式，统筹安排构件生产、运输、安装，提高施工方抗风险能力，也避免以往集中预制与安装标段之间的扯皮现象。抗风险能力，也避免以往集中预制与安装标段之间的扯皮现象。提升场站利用价值提升场站利用价值预制场站采用永久性的生产工厂，减少土地租赁费摊销。预制场站采用永久性的生

13、产工厂，减少土地租赁费摊销。允许施工单位在不影响本项目进度条件下，承接外部预制业务允许施工单位在不影响本项目进度条件下，承接外部预制业务 资源循环利用资源循环利用模板设备利用于其它项目模板设备利用于其它项目挖掘项目开发的知识产权成果的市场价值。挖掘项目开发的知识产权成果的市场价值。装配式箱涵应用思考综合效益考量实现了资源节约，环境友好实现了资源节约，环境友好相对于现有大部分高速公路建设管理模式，昌九高速改扩建化零为整，变原有零散布局构件预制场站为整合资源集中生产，不仅提高了生产效率，提升了产品质量，也减少了资不仅提高了生产效率，提升了产品质量，也减少了资源的消耗源的消耗。实行集约式管理模式，相

14、对于同等里程的高速公路建设项目，在构件预制场站建设临时用地上，最少节约节约200200余亩余亩。实行集约式管理模式，避免了各自建设构件生产场站的现状，按昌九高速改扩建项目现有4个施工分部计算，仅此一项，可以节约人力资源节约人力资源500500余人余人。实行集约式管理模式，在生产效率得到提升的同时，机械设备也得到了充分利用，相对分散式场站建设，减少了机械设备的重复投入，估计节约费用达节约费用达38003800万元万元。实行集约式管理模式，不仅减少了生产噪音减少了生产噪音对周边百姓生产生活的影响，也减少了减少了水土等自然资源的消耗水土等自然资源的消耗。青海省青海省内蒙古内蒙古四川省四川省交通部规划

15、院交通部规划院世界交通运输大会世界交通运输大会智慧工地技术交流会智慧工地技术交流会兄弟单位兄弟单位交通部品质工程交通部品质工程推进会专刊报道推进会专刊报道全省高速重点项目推进会全省高速重点项目推进会示范效应涵洞装配化应用存在的困局 政策扶持力度不足政策扶持力度不足工业化建造政策缺失，企业推动力度有限，需要政府自上而下的工业化建造政策缺失，企业推动力度有限，需要政府自上而下的支持，进行战略布局。支持，进行战略布局。市场不稳定市场不稳定工业化建造产业的延续性差，市场不稳定，影响各方投入。工业化建造产业的延续性差，市场不稳定，影响各方投入。配套不完善配套不完善装配化的上下游设施配套不完善，特别是装备的专业化水平较低装配化的上下游设施配套不完善，特别是装备的专业化水平较低，需要跨行业融合发展。需要跨行业融合发展。谢谢，请批评指正！谢谢，请批评指正！