2005年7月福建省廈門市千秋業水泥制品有限公司，為了滿足市政府對廈門市文遠路地下人行通道工程提前完工期限的要求，承擔了開發預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的任務。經過2個月的努力，與工程工期相比縮短一個月完成任務，得到各級政府管理部門的好評。現工程良好運行已逾一年多，說明廈門市文遠路地下人行通道應用預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的設計、制造、施工是成功的。現把主要情況在本文中予以介紹，作拋磚引玉的作用，推動我國預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的發展。
一、開發預制鋼筋混凝土箱涵的意義
預制裝配化鋼筋混凝土箱涵與現澆鋼筋混凝土箱涵比較具有下列競爭優勢：
1、箱形管道可以根據工程的地理環境等各項條件，合理地調整箱涵的寬度和高度，滿足輸送介質的流量要求和合理地占用地下空間。而圓形斷面的管道不具備這樣的優點，在大型地下管道中，同等流量條件下，圓形管道與箱型管道相比，會占用更多的空間，開挖更多的土方。所以一定條件下箱形管道有它獨特的優點。
2、現場澆筑鋼筋混凝土箱涵，施工作業時間長、濕作業工作量大、需較長的混凝土養護增強時間，開槽后較長時間不能回填，在城市中不利于道路縮短施工工期、快速放行的要求。
根據這次在廈門市文遠路地下人行通道中第一次采用預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的施工，雖然安裝經驗不足，但11塊箱涵安裝只用了2天時間，與現澆工期相比減少了20多天。
3、在現場制作中，地下水對施工有較大影響，需將地下水降至底板標高以下，增加施工成本，也不利于生態環境的保護。
4、現場制作的混凝土抗滲性能不如工廠內制作的混凝土，局部容易發生滲漏，影響管道的使用功能。
5、現場制作的鋼筋混凝土箱涵按一定長度（約20m）分段，分段間采用橡膠止水帶連接，其缺點有：
a. 橡膠止水帶耐壓力差，如輸送液體介質，只能在低壓狀態下工作，一般只用于無壓管道；
b. 現場制作的管道分段間隔長度大，地基如有不均勻沉降、或受外荷載（如地震）作用，易發生折斷，因此管道縱向基礎承載力要求高，縱向配筋量要加大。
預制裝配化鋼筋混凝土箱涵長度1.0m～3.0m一節，每節間采用橡膠圈連接，與鋼筋混凝土圓管的接頭相同，具有良好的折角及位移的抗滲性能，一般稱之為“柔性”接頭。能承受1.0MPa～2.0MPa及以上的抗滲要求，在地基發生不均勻沉降或受外荷載作用、管道產生位移、折角時，仍能保持良好的抗滲性能，抗地震功能極強。也可利用接口在一定折角范圍內具有的良好抗滲性，可鋪設為弧線形管道。
6、現場制作生產條件差，結構計算中要加大安全度，因此材料用量也要增加。
7、預制裝配化鋼筋混凝土箱涵與現場澆制鋼筋混凝土箱涵相比也有不足之處，如：
a. 大型箱涵體大質重，運輸安裝需要大型運輸和吊裝設備，增加工程支出費用。
這是影響預制裝配化鋼筋混凝土箱涵應用的主要攔路虎，如不能降低其自重，一會增加大型箱涵制作難度、二會加大工程成本，不利于預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的推廣應用。這是這次研制工作中的重點，必須對此有所突破。
b. 預制裝配化鋼筋混凝土箱涵接口多，對接口的設計、制作、施工要能滿足抗滲的要求。
預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的開發是地下管道中一種新型管材的補充，在特定條件下有它的競爭優勢，在適宜的條件下，應大力提倡推廣應用預制裝配化鋼筋混凝土箱涵。
二、預制大型鋼筋混凝土箱涵需注意的幾個問題
1、成本控制
工廠預制現場裝配的方式，由于運輸及吊裝費用的發生，增加了箱形管道的成本費用，一般情況下會使工程成本加大，增加推廣應用的難度。這次廈門工程的實踐說明，只要采取一定措施，施工總費用的增加可以控制在能接受的范圍內。
2、合理的壁厚和配筋設計
目前現澆鋼筋混凝土箱涵的壁厚較厚、配筋較多，這是由它的結構特性和施工特性所決定的，預制鋼筋混凝土箱涵不能完全仿照現澆鋼筋混凝土箱涵的壁厚和配筋。以往試制的預制裝配化鋼筋混凝土箱涵，沒有根據工廠制作的特性，相應減薄壁厚和減少配筋，以至預制裝配化鋼筋混凝土箱涵材料沒有得到節省，而運輸、吊裝費用增加，使工程總費用增大，這就不能顯示預制裝配化的優點，故而也不能得到推廣應用。
預制裝配化鋼筋混凝土箱涵在工廠內制作，應發揮工廠制作產品質量穩定性、可靠度高的優勢，可以減小壁厚和降低配筋量，有效降低生產制作箱涵的成本，減輕單件制品的重量。
3、適宜的接口，確保接口的密封達到管道工作性的要求
大型箱涵的接口密封性是至關重要的，以往的箱涵采用平接口或企形接口，以砂漿作為堵漏材料，密封性不可靠。當前環保及人文要求都大為提高，接口不具備有效的密封性，在工程中不宜使用。因此接口的設計應給予足夠的重視，接口密封性能要達到管道工程的使用要求。
三、廈門文遠路地下人行通道預制裝配化鋼筋混凝土箱涵結構形式
結構設計按“給水排水工程結構設計規范（GB69-84）”及“給水排水工程埋地矩形管管道結構設計規程（CECS 145：2002）”執行。
1、預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的接口：
預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的接口按照抗滲漏要求分為三個等級：（1）不得滲漏接口，常用于輸水管道；（2）不宜滲漏接口，常用于排污水管道和地下人行通道；（3）滲漏不嚴格要求接口，常用于排雨水管道。
按上述接口等級，預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的接口分別可設計為平口、剛性企口、柔性油膏企口接口、橡膠密封圈柔性企口接口等形式。當前常用的為剛性企口接口，但今后應發展橡膠密封圈柔性企口接口或柔性油膏企口接口，特別是在作為輸送污水管道時更應采用柔性接口。
廈門文遠路箱涵為地下人行通道，對接口有較高的抗滲要求。雖然在人行地道結構上可以采取措施，不使滲透的水流滴至行人身上，但箱涵的接口是按不得滲漏等級設計的，采用單膠圈柔性密封接口。
2、 壁厚及長度的確定
內寬5000mm、內高3100mm箱涵為特大型箱涵，如采用普通鋼筋混凝土結構，現澆箱涵的頂板與底板壁厚一般為350～550mm，取2m長為一節，單節箱涵重量將在35t以上，由于超重，生產和安裝施工都會有較大困難，增加生產、運輸及施工成本。
按照廈門千秋業水泥制品有限公司的生產和吊運能力，預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的重量以不超過25t為佳。因此箱涵結構設計時，頂板厚度定為270mm、底板厚度300mm、側板厚度250mm，每節長度2.0m，單節重量24.5t 。
3、配筋
（1）配筋計算原則
a. 計算除考慮使用階段荷載外，一般尚應對施工荷載進行驗算；
b. 內力計算沿縱向截取單位長度，按彈性地基上的閉合框架進行；
c. 頂板、底板與側板的連接可假定為剛接點；
d. 以構件的截面重心線作為計算軸線；
e. 內力計算時，忽略腋角的影響；
f. 一般情況下不進行縱向的強度計算。
（2）工況條件
箱涵頂部至設計地面高度 Hs=0.9 m；
開槽施工，土壤內摩擦角30°；
地下水位在地面以下1m；
內水壓力不列入荷載組合。
（3）配筋圖
以頂板中點彎矩作為配筋控制值，M1=159.7459kN-m；鋼筋中心的保護層厚度為40mm，h0=210mm；C35混凝土；HRP335鋼筋。
四、預制裝配化鋼筋混凝土箱涵制作工藝
圖9 箱涵制作主要工序
五、安裝施工及完工后的文遠路人行地下通道圖片
(a) (b)
(c) (d)
照片3
（a）—正在外運的箱涵；（b）--正在安裝的箱涵；（c）--地道出入口；（d）--完工后的地道
六、結語
1、隨著國家城市建設的發展，預制裝配化鋼筋混凝土箱涵應用會越來越廣泛，在當前階段研制預制裝配化鋼筋混凝土箱涵有較大意義。它也是管道裝配化快速施工的重要一環，實現裝配化是城市基礎設施建設中急需發展的施工技術。
2、 本次研制中，箱涵壁厚較大程度地減薄，自重大為減輕，使大型鋼筋混凝土箱涵工廠預制化得以能實現。
3、 首次在鋼筋混凝土箱涵中采用柔性橡膠圈密封接口，與傳統剛性企口接口相比，接口的密封更加可靠有效，較好地解決了非圓形鋼筋混凝土管道構件的接口抗滲問題。
4、 廈門市千秋業水泥制品有限公司這次研制是成功的，產品質量優異、材料用量較大節省、施工時間大為縮短、成本與現澆施工基本相當。
5、為加速推廣應用預制裝配化鋼筋混凝土箱涵，建議中國混凝土與水泥制品工業協會協同有關部門，組織力量、攜手協力、創造條件，在全國各地更多地研制開發，使這種已在國外廣為應用的預制裝配化鋼筋混凝土箱涵產品在我國也得到更快地發展。
產品研制單位：廈門市千秋業水泥制品有限公司
一、開發預制鋼筋混凝土箱涵的意義
預制裝配化鋼筋混凝土箱涵與現澆鋼筋混凝土箱涵比較具有下列競爭優勢：
1、箱形管道可以根據工程的地理環境等各項條件，合理地調整箱涵的寬度和高度，滿足輸送介質的流量要求和合理地占用地下空間。而圓形斷面的管道不具備這樣的優點，在大型地下管道中，同等流量條件下，圓形管道與箱型管道相比，會占用更多的空間，開挖更多的土方。所以一定條件下箱形管道有它獨特的優點。
2、現場澆筑鋼筋混凝土箱涵，施工作業時間長、濕作業工作量大、需較長的混凝土養護增強時間，開槽后較長時間不能回填，在城市中不利于道路縮短施工工期、快速放行的要求。
根據這次在廈門市文遠路地下人行通道中第一次采用預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的施工，雖然安裝經驗不足，但11塊箱涵安裝只用了2天時間，與現澆工期相比減少了20多天。
3、在現場制作中，地下水對施工有較大影響，需將地下水降至底板標高以下，增加施工成本，也不利于生態環境的保護。
4、現場制作的混凝土抗滲性能不如工廠內制作的混凝土，局部容易發生滲漏，影響管道的使用功能。
5、現場制作的鋼筋混凝土箱涵按一定長度（約20m）分段，分段間采用橡膠止水帶連接，其缺點有：
a. 橡膠止水帶耐壓力差，如輸送液體介質，只能在低壓狀態下工作，一般只用于無壓管道；
b. 現場制作的管道分段間隔長度大，地基如有不均勻沉降、或受外荷載（如地震）作用，易發生折斷，因此管道縱向基礎承載力要求高，縱向配筋量要加大。
預制裝配化鋼筋混凝土箱涵長度1.0m～3.0m一節，每節間采用橡膠圈連接，與鋼筋混凝土圓管的接頭相同，具有良好的折角及位移的抗滲性能，一般稱之為“柔性”接頭。能承受1.0MPa～2.0MPa及以上的抗滲要求，在地基發生不均勻沉降或受外荷載作用、管道產生位移、折角時，仍能保持良好的抗滲性能，抗地震功能極強。也可利用接口在一定折角范圍內具有的良好抗滲性，可鋪設為弧線形管道。
6、現場制作生產條件差，結構計算中要加大安全度，因此材料用量也要增加。
7、預制裝配化鋼筋混凝土箱涵與現場澆制鋼筋混凝土箱涵相比也有不足之處，如：
a. 大型箱涵體大質重，運輸安裝需要大型運輸和吊裝設備，增加工程支出費用。
這是影響預制裝配化鋼筋混凝土箱涵應用的主要攔路虎，如不能降低其自重，一會增加大型箱涵制作難度、二會加大工程成本，不利于預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的推廣應用。這是這次研制工作中的重點，必須對此有所突破。
b. 預制裝配化鋼筋混凝土箱涵接口多，對接口的設計、制作、施工要能滿足抗滲的要求。
預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的開發是地下管道中一種新型管材的補充，在特定條件下有它的競爭優勢，在適宜的條件下，應大力提倡推廣應用預制裝配化鋼筋混凝土箱涵。
二、預制大型鋼筋混凝土箱涵需注意的幾個問題
1、成本控制
工廠預制現場裝配的方式，由于運輸及吊裝費用的發生，增加了箱形管道的成本費用，一般情況下會使工程成本加大，增加推廣應用的難度。這次廈門工程的實踐說明，只要采取一定措施，施工總費用的增加可以控制在能接受的范圍內。
2、合理的壁厚和配筋設計
目前現澆鋼筋混凝土箱涵的壁厚較厚、配筋較多，這是由它的結構特性和施工特性所決定的，預制鋼筋混凝土箱涵不能完全仿照現澆鋼筋混凝土箱涵的壁厚和配筋。以往試制的預制裝配化鋼筋混凝土箱涵，沒有根據工廠制作的特性，相應減薄壁厚和減少配筋，以至預制裝配化鋼筋混凝土箱涵材料沒有得到節省，而運輸、吊裝費用增加，使工程總費用增大，這就不能顯示預制裝配化的優點，故而也不能得到推廣應用。
預制裝配化鋼筋混凝土箱涵在工廠內制作，應發揮工廠制作產品質量穩定性、可靠度高的優勢，可以減小壁厚和降低配筋量，有效降低生產制作箱涵的成本，減輕單件制品的重量。
3、適宜的接口，確保接口的密封達到管道工作性的要求
大型箱涵的接口密封性是至關重要的，以往的箱涵采用平接口或企形接口，以砂漿作為堵漏材料，密封性不可靠。當前環保及人文要求都大為提高，接口不具備有效的密封性，在工程中不宜使用。因此接口的設計應給予足夠的重視，接口密封性能要達到管道工程的使用要求。
三、廈門文遠路地下人行通道預制裝配化鋼筋混凝土箱涵結構形式
結構設計按“給水排水工程結構設計規范（GB69-84）”及“給水排水工程埋地矩形管管道結構設計規程（CECS 145：2002）”執行。
1、預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的接口：
預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的接口按照抗滲漏要求分為三個等級：（1）不得滲漏接口，常用于輸水管道；（2）不宜滲漏接口，常用于排污水管道和地下人行通道；（3）滲漏不嚴格要求接口，常用于排雨水管道。
按上述接口等級，預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的接口分別可設計為平口、剛性企口、柔性油膏企口接口、橡膠密封圈柔性企口接口等形式。當前常用的為剛性企口接口，但今后應發展橡膠密封圈柔性企口接口或柔性油膏企口接口，特別是在作為輸送污水管道時更應采用柔性接口。
廈門文遠路箱涵為地下人行通道，對接口有較高的抗滲要求。雖然在人行地道結構上可以采取措施，不使滲透的水流滴至行人身上，但箱涵的接口是按不得滲漏等級設計的，采用單膠圈柔性密封接口。
2、 壁厚及長度的確定
內寬5000mm、內高3100mm箱涵為特大型箱涵，如采用普通鋼筋混凝土結構，現澆箱涵的頂板與底板壁厚一般為350～550mm，取2m長為一節，單節箱涵重量將在35t以上，由于超重，生產和安裝施工都會有較大困難，增加生產、運輸及施工成本。
按照廈門千秋業水泥制品有限公司的生產和吊運能力，預制裝配化鋼筋混凝土箱涵的重量以不超過25t為佳。因此箱涵結構設計時，頂板厚度定為270mm、底板厚度300mm、側板厚度250mm，每節長度2.0m，單節重量24.5t 。
3、配筋
（1）配筋計算原則
a. 計算除考慮使用階段荷載外，一般尚應對施工荷載進行驗算；
b. 內力計算沿縱向截取單位長度，按彈性地基上的閉合框架進行；
c. 頂板、底板與側板的連接可假定為剛接點；
d. 以構件的截面重心線作為計算軸線；
e. 內力計算時，忽略腋角的影響；
f. 一般情況下不進行縱向的強度計算。
（2）工況條件
箱涵頂部至設計地面高度 Hs=0.9 m；
開槽施工，土壤內摩擦角30°；
地下水位在地面以下1m；
內水壓力不列入荷載組合。
（3）配筋圖
以頂板中點彎矩作為配筋控制值，M1=159.7459kN-m；鋼筋中心的保護層厚度為40mm，h0=210mm；C35混凝土；HRP335鋼筋。
四、預制裝配化鋼筋混凝土箱涵制作工藝
圖9 箱涵制作主要工序
五、安裝施工及完工后的文遠路人行地下通道圖片
(a) (b)
(c) (d)
照片3
（a）—正在外運的箱涵；（b）--正在安裝的箱涵；（c）--地道出入口；（d）--完工后的地道
六、結語
1、隨著國家城市建設的發展，預制裝配化鋼筋混凝土箱涵應用會越來越廣泛，在當前階段研制預制裝配化鋼筋混凝土箱涵有較大意義。它也是管道裝配化快速施工的重要一環，實現裝配化是城市基礎設施建設中急需發展的施工技術。
2、 本次研制中，箱涵壁厚較大程度地減薄，自重大為減輕，使大型鋼筋混凝土箱涵工廠預制化得以能實現。
3、 首次在鋼筋混凝土箱涵中采用柔性橡膠圈密封接口，與傳統剛性企口接口相比，接口的密封更加可靠有效，較好地解決了非圓形鋼筋混凝土管道構件的接口抗滲問題。
4、 廈門市千秋業水泥制品有限公司這次研制是成功的，產品質量優異、材料用量較大節省、施工時間大為縮短、成本與現澆施工基本相當。
5、為加速推廣應用預制裝配化鋼筋混凝土箱涵，建議中國混凝土與水泥制品工業協會協同有關部門，組織力量、攜手協力、創造條件，在全國各地更多地研制開發，使這種已在國外廣為應用的預制裝配化鋼筋混凝土箱涵產品在我國也得到更快地發展。
產品研制單位：廈門市千秋業水泥制品有限公司
