節段式管廊預制構件生產工藝研究

李瀟，陳怡宏，張意，李根

（1重慶建工住宅建設有限公司，重慶 400015；2重慶永悅匯管廊科技有限公司，重慶 401329）

1 國內外管廊現狀

綜合管廊起源于19世紀的歐洲，隨后得到了飛速發展。法國于1833年起開始規劃地下排水系統，并修建了大量綜合管廊，英國于1861年修建了本國首條地下綜合管廊，德國于1890年也啟動了管廊工程。日本的綜合管廊起步較晚，1926年修建了第一條綜合管廊，但發展迅速，整體理論技術和施工應用已經進入了國際先進行列[1]。

我國于1958年在天安門廣場下方修建了首條長約1076m的綜合管廊，正式拉開了國內綜合管廊建設的序幕。1994年底，上海張楊路建設了一條長約111m的較大規模的綜合管廊，整體為矩形兩艙室結構，分別安置燃氣與電力管線，管廊內部配有照明、通風排水、火災預警、集成化信息采集等系統，設施完整，標志著國內綜合管廊正式進入現代化。

預制裝配式管廊在我國起步較晚，特別是多艙大斷面管廊預制技術還不成熟[2]?，F階段國內裝配式施工方法主要應用于建造單艙或雙艙綜合管廊，由于構件生產、運輸、安裝等阻礙因素，其在三艙及以上的多艙管廊中應用較少[3]。同時國內對大截面裝配式綜合管廊的深入研究較少，在一定程度上阻礙了大型預制裝配式管廊的推廣[4]。本文依托工程實例，詳細介紹了三艙節段式管廊的預制生產技術，對于類似工程具有參考和推廣意義。

2 工程概況

巴南區綜合管廊試點項目為重慶主城區內首個采用現澆結合節段式預制的綜合管廊施工的項目，預制管廊段總長約4.51km，最大開挖深度達30m，為三艙室結構，采用C40防水混凝土，抗滲等級P6。管節最大截面尺寸9.3m×3.8m，外壁厚0.4m，內隔墻壁厚0.3m，節段預制管廊厚度為0.8m，預制構件具有整體尺寸較大、數量較多、構造較復雜的特點，對工廠的生產效率和成型工藝有較高的要求。

3 工藝流程

節段式管廊預制施工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 節段式管廊預制施工工藝流程圖

4 生產工藝

4.1 深化設計

預制管廊施工前，根據設計要求、相關規范和標準等，對原有設計圖紙進行二次深化。深化設計主要包含以下幾個方面：預制節段的排列分布和構件尺寸細化；確定骨架組成鋼筋的等級、直徑、根數、下料長度等參數；確定預埋件的種類、數量、規格、安裝位置，預留洞口補充局部大樣，詳細標注洞口尺寸與洞口定位；確定接縫處防水構造大樣、材料選取等。

深化設計圖紙需經原設計單位認可后，方可用于實際構件生產施工。

4.2 模具安裝

組裝順序：底模起吊→安裝于底座→側模起吊→底模側模固定連接→精度校核→安裝控制系統并調試→精度復核→驗收。

項目采用了大型臥式鋼模具（圖2），由液壓系統提供動力，通過中控臺操控側模的開閉、調整以進行不同斷面尺寸的構件生產，構件拆模方便，具有操作簡單、快捷的特點。模具采用高強鋼材制作，可一次成型且構件表面平整度高，結構整體性好，保證了在大截面尺寸條件下預制節段的生產效率以及生產質量。

圖2 臥式模具圖

模具原材選取和制作應滿足設計和規范要求。組裝時嚴格按照精度要求進行模具組拼，完成后由專業質檢人員進行模具外觀尺寸、角度及構件接觸面平整度、頂部標高的檢查，嚴格控制在允許誤差范圍內，模具調校及保養方法嚴格按相關標準及規范[5]執行（表1）。

表1 臥式鋼模內外模組裝允許偏差

組裝結束后，需對模具進行全面清潔、清洗并涂刷脫模劑，待干燥并再次涂刷后模具才能投入生產使用。脫模劑需均勻涂刷，不得出現漏刷、局部堆積、沾污鋼筋等現象，不得影響預制管廊整體外觀效果。

4.3 鋼筋骨架綁扎、起吊

鋼筋骨架綁扎順序：內層主筋→內層分布筋→承口、插口端口加強筋→外層分布筋→內外層支撐筋→外層主筋。

鋼筋進場時，檢查質量證明書及檢驗合格報告，并抽取試件進行抽樣檢驗，結果須符合有關標準規定。鋼筋加工技術指標均應符合現行有關設計規范或圖集要求，嚴格按照設計圖紙與鋼筋下料表進行加工、切斷和彎曲。

墊塊應合理、準確、牢固，呈梅花狀布置綁扎在受力鋼筋上，間隔不應大于600mm，轉角位置適當加密。預制管廊結構的迎水面保護層厚度要求無墊層時不小于70mm，有墊層時不小于50mm，其余部位均不應小于35mm。

鋼筋骨架起吊時，根據計算分析，吊點位置選取在距離端部0.2～0.25倍長邊長度處，吊鉤固定于上部兩排橫向受力鋼筋，保證構件各處受力分布較為均衡合理。采用此吊距的四點起吊法可保證骨架均勻、平衡、穩定起吊[6]。

4.4 預埋件安設

預埋件安裝工藝流程：預埋件制作→安裝骨架上預埋件→初次固定→安裝模具上預埋件→位置復查調整→二次固定。

鋼筋籠入模并核查完畢后，組織工人進行預埋滑槽、預留鋼絞線鋼管、預留孔洞、吊釘等預埋件的安裝（圖3、圖4）。通過螺栓、鋼管等固定構件，將預埋件固定于模具上，確保安裝牢固，位置準確；固定于鋼筋骨架中的預埋件可與鋼筋進行綁扎固定。安裝完畢后，進行位置的復查并及時調整，合格后方可進入下一工序。

圖3 預留孔洞埋件

圖4 預埋滑槽

4.5 混凝土施工

項目采用C40防水混凝土，抗滲等級P6，其制作混凝土嚴格按施工配合比，準確稱量用料，滿足現行國家標準《預拌混凝土》的有關規定。綜合管廊作為長期埋設于地下的結構，混凝土中堿含量應滿足 《混凝土結構設計規范》《地下工程防水技術規范》相關要求。

澆筑混凝土時沿預制模具呈8字形循環分層、對稱澆筑，均勻攤鋪，分層厚度不應大于300mm。澆筑時混凝土自吊斗口下落的自由傾落高度應小于500mm，超過時應設置串筒或溜槽。澆筑時應經常觀察模板、鋼筋、預留孔洞和預埋件等有無移動、變形或堵塞情況，發現問題應立即處理，并應在已澆筑的混凝土初凝前修正完好（圖5）。

基于臥式模具，采用振動棒配合附著式高頻振動器進行混凝土振搗。振動棒振搗參數應符合相關施工規范的規定。采用機械振搗時，每臺模具外掛八個附著式振搗器，初始振搗強度設置為160Hz，隨澆筑時間逐漸調整振搗強度至220Hz，持續振搗10min后關閉附著式振搗器。以混凝土表面停止下沉、無突出石子、無氣泡逸出以及混凝土表面開始泛漿作為結束振搗信號。

振搗操作完成，確認混凝土密實性后，由人工對頂板進行抹面找平，確保頂部混凝土表面平整密實，保證構件生產質量（圖 6）。

圖5 混凝土澆筑

圖6 抹面找平

4.6 蒸汽養護

蒸汽養護裝置由支架、頂棚、電動導軌等部分組成，根據需養護的預制管廊的尺寸、數量，配置相應的頂棚和支架，安裝導軌并進行搭設。在混凝土澆筑結束后無需移動模具，直接通過頂棚的張拉實現對預制構件的全覆蓋，隨后即可開展養護工作（圖7）。蒸汽養護總共分為四個階段（圖8）：

（1）靜停階段：根據環境溫度，靜停階段時長控制在30～120min內，增強混凝土對升溫階段結構破壞作用的抵抗能力，防止構件表面產生裂縫和疏松現象。

圖7 蓋棚式蒸汽養護裝置

圖8 養護溫度曲線

（2）升溫階段：此階段將通過控制臺提高蒸養棚內的溫度。升溫速率控制在15～25℃/h。避免構件表面和內部溫差過大導致結構開裂。

（3）恒溫階段：升溫至75℃后進行恒溫蒸養，保持 90%以上相對濕度，混凝土內部溫度控制在75～80℃之間。養護時長不應小于3h，養護后構件強度達不到起吊要求時，應延長恒溫養護時間。

（4）降溫階段：恒溫養護后控制蒸養裝置下降棚內溫度，控制降溫速度不宜大于15℃/h，防止構件內外溫差過大導致開裂，脫模后構件表面與外界溫差不得大于20℃。

4.7 拆模吊運

拆模工藝流程：拆除固定預埋連接件→拆除內模與側模錨固桿螺栓→輕敲模板與結構表面分離→啟動液壓系統、收縮內?！鷨右簤合到y、擴張外?！鸬鯓嫾＞咔謇?。

根據構件的分艙情況及起吊種類，管廊的吊點一般設置在側壁或頂板位置，吊具選擇和吊點設計位置一般根據結構形式、預制構件重量、預制方式及經濟合理性等因素綜合考慮。由于節段式預制構件特點為長寬大、厚度小，因此采用側壁四點起吊法進行起吊，起吊時混凝土脫模強度不得低于設計強度的75%和30MPa中的較大者。堆放地面應平整堅實，底部側壁板下對應吊環位置設置好四角墊木墊平，墊木距離構件邊緣距離不小于1m，且應具有足夠強度和承載力，確保預制構件放置穩固。最后進行構件轉運出場，完成節段式管廊預制構件的生產施工（圖9、圖10）。

圖9 構件脫模

圖10 構件吊運出場

5 結語

基于工廠制作，采用臥式鋼模和棚式原地蒸養裝置等設備，生產的預制構件質量可靠。施工工藝規范了綜合管廊構件的預制施工，提高了施工管理水平，推動了行業發展，具有良好的經濟、社會效益，為裝配式管廊的推廣和應用提供了有力的技術支撐。

本文所采用的施工工藝總結如下：

（1）節段構件預制施工前，對圖紙進行了深化設計，包括構件尺寸、鋼筋排布、預埋件安裝、防水構造等內容。深化設計后可獲取施工步驟中所需的各類參數，將過程清晰、具體化，同時可預估材料使用量，避免產生浪費。

（2）制作并采用了大型臥模，模具精度高、高強耐久、平整度好，由液壓驅動系統提供動力，人工操作中控臺進行模具開啟、閉合。構件一次澆筑成型，保證成品表面質量和構件的整體性。模具可多次周轉重復使用，節約施工成本、提高生產效率。

（3）使用預制管廊蒸汽養護裝置，實現了張拉頂棚、養護控制的自動化，機械化程度高。澆筑后無需移動構件，節省人力、物力和時間，降低養護成本。設備連接簡單，便于安裝與拆卸?？販鼐珳?，提高了蒸汽養護質量。

（4）在廠房進行預制，可減少外界氣溫、氣候變化對生產的不利影響，減少噪音、粉塵排放，提高物料進場效率，加速生產周期，滿足施工現場的安裝需求。