預制節段管廊吊裝施工技術探究

潘 偉

（上海公路橋梁（集團）有限公司，上海市 200433）

0 引言

2016年9 月國務院辦公廳發布了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》（國辦發〔2016〕71號），其中指出：發展裝配式建筑是建造方式的重大變革，是推進供給側結構性改革和新型城鎮化發展的重要舉措。由此可見，預制裝配式管廊是日后管廊建設的必然趨勢。

現階段國內管廊結構一般設計為單倉、雙倉或三倉結構，預制環長度一般為2.4 m左右。根據構件的分倉情況及起吊重量，管廊的吊點一般設置在側墻或頂板位置。其吊點的位置及構造形式一般根據管廊的結構形式、單環預制構件重量、管廊的預制方式及經濟合理性等因素綜合考慮，設計圖紙中有明確說明的按照設計圖紙執行，圖紙中不做要求的需經設計單位確認。常規采用的吊裝方式有頂板四點起吊、頂板六點起吊和側壁四點起吊（見圖1）。

圖1 常見的幾種起吊方式

本文主要通過工程實例，介紹項目在構件吊裝前對吊點位置選擇、吊點的構造形式確定、選用吊具以及吊裝效果進行總結分析，為后續管廊的建設提供參考借鑒。

1 工程概況

本文依托工程為南匯新城云鵑路（C港—臨港北路）道路改建工程暨綜合管廊項目。該工程位于上海市臨港新城，工程起點位于黃日港南側黃日港南路位置，沿現狀云鵑路向北延伸至臨港南路南側位置，其間橫穿黃日港及綠麗港兩條河道，工程總長度1 912.8 m（見圖2）。

圖2 項目位置平面圖

綜合管廊主體橫向共分為兩艙，其中綜合倉凈寬3.2 m，燃氣倉凈寬1.6 m，兩艙結構凈高均為3.5 m。標準段結構外包尺寸為5.7 m×4.1 m，覆土厚度為1.5～1.8 m。預制構件混凝土設計強度為C40，抗滲等級P8。根據設計圖紙，管廊預制標準環分為A1、A、B三種。其中A1型為與現澆段連接環，B型為標準環，A型為張拉操作環預留手孔。根據設計圖紙，該工程預制段管廊在吊裝起始端4環張拉一次，其余部分2～3環張拉一次（見圖3～圖 5）。

圖3 預制管廊連接示意圖

圖4 預制管廊單環橫斷面圖（單位：mm）

圖5 預制管廊單環縱斷面圖（單位：mm）

根據設計圖紙，三種管廊預制環外觀尺寸相同，經計算單環重量約為40 t。

2 預制管廊模具選型

一般預制生產模具形式選型分為立式生產（拼接面向上）和臥式生產（拼接面豎直）（見圖6、圖7）。根據該工程項目特點，對不同的預制加工工藝進行優缺點分析，見表1。

該工程預制構件拼縫間的防水主要是通過預應力將構件接觸面上的三元乙丙橡膠墊擠壓變形實現，如若拼封面不平則容易造成三元乙丙橡膠墊壓縮量不足，最終導致滲漏。其次構件側壁薄且斷面大，翻身較為麻煩，故項目采用臥式生產模式。

圖6 立式生產

圖7 臥式生產

表1 不同預制加工工藝的優缺點

3 預制管廊吊點的布置及構造形式選擇利弊分析

3.1 預制管廊側壁設置吊點

根據類似項目工程案例，預制構件側壁設置吊點一般是在構件側壁對稱預埋2～4個鋼筒，周邊焊接有止水鋼板。最終通過鋼軸及配套吊具進行吊裝，其起吊噸位大，對預制件損傷較小，但對于薄壁結構鋼套管位置若處理不當容易導致結構滲漏（見圖 8、圖 9）。

圖8 側壁設置吊點實例

圖9 吊點構造詳圖

3.2 預制管廊頂板設置吊點

對于構建重量較小的薄壁結構，吊點位置一般設置在頂板位置，吊點數量一般為4個或6個。為了盡量減小吊點位置構件損壞，一般吊點在頂板墻體正上方對稱布置。其構造主要分為鋼絞線、圓鋼及預埋銷釘等，較側壁設置吊點不影響構件防水，構造簡單；但鋼絞線、圓鋼吊點焊接質量、外露長度等人為因素容易導致各點受力不均，輕則損壞構件，重則造成重大安全事故。

該項目前期綜合考慮管廊制作工藝、構件受力及施工成本，采用在構件頂板上預埋6個銷釘。根據產品說明及驗算，每個銷釘可承受10 t拉力，其操作簡單，人為因素較小，安全可靠且后期處理較為方便。其配合專用吊具可以平穩地將構件放置在指定位置，避免在吊拼過程中損壞構件的邊邊角角（見圖10～圖13）。

圖10 管廊吊點布置圖（單位：mm）

圖11 吊點銷釘尺寸圖（單位：mm）

圖12 吊架橫斷面及吊鉤詳圖（單位：mm）

圖13 構件吊裝實例

4 吊點受力計算

銷釘起吊對混凝土而言，一般會發生下列破壞情況：

（1）銷釘端部錨固凸出段對混凝土的壓應力破壞。

（2）混凝土受壓區及混凝土受拉區交界處的拉應力破壞。

一般素混凝土壓應力擴散角為45°～60°，以最不利情況45°進行計算。壓應力破壞發生在如圖14所示位置，拉應力破壞大致如圖14所示。

圖14 銷釘埋入后樣式詳圖（單位：mm）

根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62—2004）第5.7節中局部承壓構件計算：

式中：Fld為局部受面積上的局部壓力設計值，對后張法構件的錨頭局壓區，應取1.2倍張拉時的最大壓力；fcd為混凝土軸心抗壓強度設計值，對后張法預應力混凝土構件，應根據張拉時混凝土立方體抗壓強度f＇cd值按該規范表3.1.4的規定以直線內插求得；ηs為混凝土局部承壓修正系數，混凝土強度等級為C50及以下，取ηs=1.0，混凝土強度等級為 C50～C80，取 ηs=1.0～0.76，中間按直線插入取值；β為混凝土局部承壓強度提高系數；Ab為局部受壓時的計算底面積，可按圖15確定。

圖15 局部受壓時的計算底面積

每個銷釘承受豎向力按照10 t考慮，則Fld=105kN×sin 45°=70 710.7 kN。

式（1）左側 γ0Fld=1.2×70 710.7=84 852.8（kN）。

式（1）右側 =1.3×1.0×2.3×18.4×3.14×（652-282）/4=148 598.3（kN）＞γ0Fld。

滿足規范要求。

管廊單重為40 t，經計算采用6個銷釘起吊能滿足起吊要求，其中在銷釘端部壓應力破壞是最易發生破壞的破壞形式，且低于銷釘本身起重重量。在實際生產過程中，在銷釘端部焊接鋼筋與鋼筋骨架相連，增加壓應力受力面積并傳遞受力，以提高起吊保險系數。

5 結 語

綜合管廊作為“海綿城市”的一大亮點，現階段已在各大城市陸續開始建設，其中預制管廊以施工快捷、綠色環保等優勢也在逐漸推廣。本文通過某綜合管廊預制構件吊點選型分析，為預制管廊或預制構件吊裝中吊點的選型及設置提供參考。