φ3000頂進施工用鋼筋混凝土管預制關鍵工序控制

李志玲

(太原市辰宇市政有限公司，山西太原 030024)

1 工程概況及特點

太原市汾東商務區十號線工程是太原市重點工程。由于十號線雨水管線埋深最高達16 m，考慮到工期、質量、安全、環保等多方因素，經過專家的多次論證，決定在十號線采用雙孔式3m頂管施工。該工藝是山西市場首次使用的新工藝。φ3000鋼承口式鋼筋混凝土管是目前山西省最大口徑的鋼筋混凝土排水管，屬省內首次開發應用，我公司承接φ3000鋼承口式鋼筋混凝土管預制項目。管節外徑3600 mm，內徑3000 mm，管節長度2 500 mm，壁厚為300 mm。管節為鋼筋混凝土結構，插口采用止水槽，混凝土設計等級為C50，抗滲等級為S8。

φ3000鋼承口式鋼筋混凝土排水管基本構成:鋼筋混凝土管體、鋼承口、鋼插口、注漿孔、起吊孔、楔形橡膠圈(見圖1)。

圖1 φ3000鋼承口式鋼筋混凝土排水管基本構成

由于管節直徑大，體積大，在制作過程中要控制好以下幾個關鍵點:1)需滿足管節外型尺寸的精度要求。由于本工程管節體積大，制作精度要求高，因此必須保證鋼模的精度以保證管節的外形尺寸。2)由于本工程管節體積大，相應的鋼筋骨架也龐大，為保證鋼筋骨架精度，必須采用專門的設備進行鋼筋骨架成型。3)管節的承口鋼套環精度要求高，必須保證鋼套環的成型質量。4)嚴格控制混凝土及澆筑質量，以滿足設計及頂進施工工程的要求。

2 具體關鍵過程控制

2.1 鋼模

為滿足φ3000管預制高精度的要求，有一套剛度足夠用，可反復使用、高精度鋼模至關重要。我們購買了江蘇邦威機械制造有限公司的φ3000立式振動頂管模具(見圖2)，本鋼模既有足夠的剛度，又有高精度。同時可保證鋼模在反復使用過程中不變形，在使用中拆裝方便，符合操作工人的操作習慣。

2.1.1 模具結構

1)內模。內模為對稱兩端能伸縮水平移動板的整體式內模。利用重力作用，通過中心提芯立柱連接調節螺桿帶動伸縮水平位移板沿圓心方向移動，從而達到自動裝、脫內模的效果。為防止安裝或脫卸不到位，在內模中還配置了可翻轉千斤頂，確保水平移動伸縮到位。

2)外模。外模為兩半圓組成整圓。在外模的合模處設有手板葫蘆。操作中外模受力均勻，拆、裝位移可以控制，既避免了裝模時模具碰撞位移造成的模具損傷，又避免了脫模時對混凝土管節的損壞。

3)底模。底模為整體式地板。在位于內、外模的接觸面處采用減阻鋼條，通過減少與內、外模的接觸面來減少摩擦阻力，方便內外模拆裝。在鋼套環的接觸處設置止水橡膠圈，阻止鋼套環內壁的漏漿，同時也可起到鋼套環的定位作用。

2.1.2 過程控制

1)組裝后的管模尺寸誤差應小于GB/T 11836混凝土和鋼筋混凝土排水管規定的該規格管子各部尺寸允許偏差要求。兩端口及合縫應無明顯間隙，各部分之間連接的緊固件應牢固可靠。

2)底模應平整，內外模與底模、合縫之間要用密封膠圈密封，內外模垂直于底模并準確定位。

3)管模內壁應清理干凈，剔除殘存的水泥漿渣。管模內壁及擋圈、底模均應涂上隔離劑。隔離劑可選用油脂、乳化油脂、松香皂類等，其基本要求為不粘結和污染管壁，成膜性好，易涂刷，與鋼模附著力強。

4)鋼筋骨架裝入管模前應保證其規格尺寸正確，保護層間隙均勻準確，在組裝后的管模內鋼筋骨架一般應不松動。

5)吊裝孔用無縫管φ114×7×200 mm，其邊端應打磨干凈，無毛刺。吊裝孔銷軸表面應先刷上機油，再套上無縫管。孔銷和無縫管裝套好后，用不干塑膠對其面對混凝土端面和配合間隙進行封堵，外模端用石棉繩和黃油進行密封，防止混凝土漿液進入兩者的配合間隙內。

6)同一套管模各部件宜編號，定位組裝。

2.2 大直徑鋼筋骨架焊接工藝

1)大直徑鋼筋骨架滾焊機，由于φ3000管的鋼筋骨架體積非常大，因此我們采用大直徑鋼筋骨架滾焊機，該滾焊機最大外徑4 000 mm，可焊最大鋼筋直徑12 mm，縱筋根數按32根設計，見圖3。

圖2 φ3000立式振動頂管模具

圖3 滾焊機

2)雙層鋼筋骨架的層間要用墊筋連接牢固，墊筋與縱筋連接時，要保證墊筋起定位作用部分的長度符合設計要求。

3)鋼筋骨架要有足夠的剛度，接點牢固，不松散、不塌、不傾斜，無明顯的扭曲變形和大小頭現象，在運輸骨架、裝模及成型管子過程中，能保持其整體性。

4)鋼筋骨架各部尺寸允許偏差應符合GB/T 11836混凝土和鋼筋混凝土排水管要求。

5)所有交叉點均應焊接牢固，鄰近接點不應有兩個以上的交叉點漏焊或脫焊。整個鋼筋骨架漏、脫焊點數量不大于總交叉點的3%，且全部采用手工綁扎補齊。

6)焊接咬肉深度不應大于鋼筋直徑的5%。

7)焊接鋼筋骨架不應有明顯的縱向鋼筋傾斜或環向鋼筋在接點處出現折角的現象。縱向鋼筋端頭露出環向鋼筋長度不應大于15 mm。

8)根據管節鋼筋籠制作的精度要求，加工了能保證高精度的鋼筋籠胎架，胎架為十字結構，按內外層鋼筋籠直徑尺寸焊好卡扣，把鋼筋籠卡入胎架的卡扣后進行承口和插口U形筋的焊接，從而保證內外鋼筋籠間距的精度要求。

2.3 鋼套環加工及安裝精度控制

1)鋼套環加工。

鋼承口套環采用直徑和周長雙向控制，由專業裁剪鋼板廠家用專用的裁剪鋼板機進行精確裁剪下料為半成品，使其周長誤差控制在2 mm以內。然后用專用卷板機進行卷制，并用專用弧度模板反復檢測，從而保證鋼套環弧度。之后焊接成型。焊接成型后除必須將接頭內側焊接面磨平外，尚須進行軋圓處理，確保鋼承口的圓度。

2)安裝精度控制措施。

在鋼套環安裝過程中，使用專門吊具對鋼套環進行4點起吊，確保鋼套環的平穩吊運，并減少鋼套環產生的變形。安裝完成后，由質檢人員對鋼套環尺寸進行復核，符合標準后才能進行下道工序的施工。

2.4 混凝土原材料及振搗質量控制

1)混凝土原材料及配合比。混凝土必須采用高強、耐久性混凝土。耐久性混凝土由52.5 MPa硅酸鹽水泥、摩西礦渣粉、粉煤灰按一定比例混合組成膠凝材料。選用優質砂石料和減水劑。最大水膠比控制在0.35左右，混凝土坍落度控制在80 mm左右。以較小的水膠比和用水量配置成高強度、高密實、高耐久性的混凝土。滿足混凝土設計強度等級為C50，抗滲等級為S8的要求。由于φ3000管徑的結構尺寸，還有內部密集的鋼筋排布，要求混凝土具有一定的流動性。因此，該混凝土配置采用低用水量，高流態外加劑、低砂率，5 mm～25 mm與16 mm～31.5 mm石子匹配摻加的多種技術手段來控制混凝土質量。

2)混凝土澆筑振搗質量控制。澆筑前必須做好各項準備工作，其中包括鋼筋安裝精度檢測，模具定位緊固檢查、注漿孔、止漿環安裝位置檢查，振搗平臺、振搗機械檢查等各項工作，在各項工作檢查合格后方可進行混凝土的澆筑。混凝土攪拌要充分、均勻，現場測試混凝土坍落度。混凝土布料要均勻，每層布料厚度控制在40 cm左右，上下層混凝土振搗要求振搗棒插入下層混凝土10 cm。使上下層混凝土結合成整體，避免漏振、欠振和過振。振搗時嚴禁碰撞鋼筋、預埋件和管模。振搗成型后上端面應除去浮漿并壓實抹光。靜放1 h～2 h后再抹面至少兩次，然后進行蒸汽養護。

2.5 脫模

1)蒸汽養護結束，確認管體混凝土已達到規定的脫模強度后方可脫模。脫模強度的確定以管子在脫模中不會發生結構和外觀損壞，并滿足吊運強度要求為準。

2)脫模過程中，應采取防護措施(吊車協助、柔性隔墊物)和正確的卸模操作(對稱卸螺絲或專用工具)及吊運方式(專用吊具)，防止管體結構和外觀損傷。

3)脫模后的管子若存在外觀缺陷并在GB/T 11836允許修補范圍內，應按《產品修補要求》進行修補。修補材料應與混凝土顏色接近，粘結強度不低于管體混凝土的抗拉強度，抗壓強度不低于管體混凝土的抗壓強度。

4)當氣溫在10℃以上時，宜灑水養護至管體混凝土達到出廠強度。

3 結語

φ3000頂進法施工用鋼承口式鋼筋混凝土管預制關鍵工序要從鋼筋骨架、混凝土澆搗質量、鋼套環的生產加工等方面進行控制，從而生產出高精度、高質量的混凝土管節。