混凝土圓管涵管節預制技術微創新及應用

王洋浩瀚，馬增琦，張英杰

（1.廣東省公路建設有限公司，廣東 廣州 510623；2.中鐵二十局集團有限公司，陜西 西安 710016）

1 工程概況

廣東云浮羅定至茂名信宜（粵桂界）高速公路主線全長129.816 km，全線共設置涵洞345道，總涵長16 590.88 m，其中圓管涵91道，長度3 223.05 m；直徑1.0 m管涵1道，長度41 m，直徑1.5 m管涵14道，長度379.8 m，直徑1.8 m管涵76道，長度2 802.25 m。云茂高速公路路線長，地處山嶺重丘區，線位縱坡起伏大，運輸不便，各土建標的圓管涵管節數量較少，若由各土建標單獨建場預制，場區建設費用、專業設備攤銷費用大，經濟性較差。因此，結合項目現場實際和質量控制要求，提出小型構件集中預制的工作思路。

2 前期調研

云茂高速TJ1標（K0+000—K8+200）由中鐵二十局集團有限公司承建，共設有18座1 500 mm圓管涵，總長計442 m。作為先行標之一，TJ1標積極響應業主提出的品質工程和雙標管理要求，在施工前期對圓管涵施工方法進行了深入調研，主要為羅定市周邊圓管涵制管廠及中鐵二十局以往類似工程項目。調研表明，羅定市周邊主要制作直徑為1 000 mm以下涵管廠家，普遍采用懸輥法施工工藝，產品供應本地區的排灌水工程，壁厚100 mm，內設置一層鋼絲網，混凝土標號普遍為C25或C20，管節質量控制不高，600 mm水泥管每延米為180元，800 mm水泥管每延米為230元。根據類似工程經驗，1 500 mm圓管涵管節每延米為1 400～1 600元不等，受圓管涵管節數量及場區配置影響較大。目前圓管涵管節的施工方法主要為離心法、懸輥法、內外模振搗法，見表1。經過綜合比選，本項目采用內外模振搗式預制管節的施工方法。

表1 圓管涵管節預制施工工藝對照[1]

3 管節預制技術微創新

3.1 施工工藝流程

圓管涵管節預制施工工藝流程：模板打磨及刷油→內模及底部封漿帶安裝→鋼筋安裝→外模及底部封漿帶安裝→模板抗浮扣件安裝→混凝土傘盤法澆筑→導鏈對拉法拆除內模→混凝土掛牌養生→管節倒運。

3.2 模板設計優化

3.2.1 內模設計及拆裝

內模采用三塊圓形模板法蘭連接，其中一塊采用楔形模板（八字朝內），在楔形模板對中處設置兩塊拉環，用導鏈軸心對拉收攏的辦法省力快捷地拆除內模[2]，見圖1。

圖1 內模設計優化方案

待混凝土強度達到2.5 MPa后進行拆模；拆模前采用龍門吊整體起吊模板及管節至養護區，起吊高度10 cm，下放時在管節底部均勻支墊30 cm×50 cm×5 cm木板4塊，為拆模后采用吊帶穿束調運管節留足操作空間[2]。此種工法的應用改變了傳統的重型預制構件吊裝預留孔洞的工藝，使預制件混凝土外觀整潔，減少預留孔洞對構件結構受力及外觀處理缺陷的影響[2]。

3.2.2 模板底部封漿帶及扣件

外模采用兩塊半圓模板法蘭連接；為防止封模底部漏漿造成混凝土離析、麻面及爛根現象，在端模及底板間鋪設橡膠封漿帶；封漿帶寬度×厚度為15 cm×0.5 cm，剛柔性接觸面緊密貼合，有效地防滲防漏，達到混凝土密實效果。同時，采用預埋螺栓與法蘭盤連接扣件加固模板，有效防止了模板在混凝土澆筑時發生上浮現象。

3.2.3 混凝土澆筑方式

混凝土由拌合站集中拌和，現場混凝土澆筑采用施工作業平臺，確保澆筑過程安全圍護和便利的操作空間，嚴控現場各類安全風險源；混凝土澆筑按照水平分層30 cm厚度進行控制，振搗采用50型振搗棒。圓管涵內模頂部設置圓傘型布料盤，使混凝土入圓環形模澆筑時不撒漏，而且四周混凝土流動性均勻，確保混凝土澆筑的層厚的一致性。傘盤法布料裝置見圖2。

圖2 傘盤法布料裝置及應用

3.3 工效統計

統計見表2，TJ1標圓管涵管節共配置3.5套模板（3套2 m長、1套1 m長），5個勞務工人，生產效率為3節/d。不考慮鋼筋籠焊接的時間，管節預制各工序時間安排見表2，即3.5套模板（5個工人）平行作業一個循環耗時為24 h。若增加模板和工人數量，可增加產量。

表2 3.5套模板平行作業一個循環耗時

4 質量控制效果

管節混凝土設計標號C40，管壁厚度為200 mm，設置雙層螺旋鋼筋網，標準管節長2 000 mm，輔助管節長1 000 mm。在施工過程中，按照“三檢制”對混凝土坍落度、抗壓強度、外觀質量、結鉤尺寸和鋼筋保護層厚度等進行跟蹤檢測。

檢測結果：（1）現場混凝土塌落度控制在140 mm時，圓管預制外觀質量較好。經現場檢查，圓管涵管節混凝土表面平整、顏色一致，無蜂窩麻面現象，符合規范及設計要求[3-4]。（2）試驗室對混凝土試件7 d抗壓強度檢測的結果為43.5 MPa，達到設計強度的109%，滿足規范及設計要求。（3）圓管涵管節鋼筋保護層設計要求為40 mm，允許偏差為10～-7 mm。經現場隨機抽檢20個點，合格點數為19個，合格率為95%，滿足規范及設計要求[3-4]。（4）圓管涵管節設計管節長度2 000 mm，內徑為1 500 mm，壁厚200 mm，經現場隨機檢測管節長度、內徑、壁厚、順直度等數據發現，其尺寸偏差均在允許偏差范圍內，滿足規范及設計要求[3-4]。

結果表明，采用此種工法生產的圓管涵管節達到了設計及規范相關要求，并能有效地推進及指導后續管節預制的標準化施工。

5 結語

（1）對傳統的內外模振搗預制法進行了優化和改進，提出了內模楔形輔模、封漿帶、模板抗浮扣件、傘盤法澆筑混凝土、導鏈對拉法拆除內模等一系列微創新，應用效果較好，對打造云茂高速公路項目“品質工程”具有重要意義。（2）改進后的工法基本上不使用其他專業機械設備，施工方法容易掌握。因此，在當所承建項目距離商用涵管預制場較遠、交通不便或外購的涵管價格高于承受能力，或由于管節需求量小、供應商不愿提供時，或當圓管涵管徑較大、其他預制方法難以保證預制質量時，可采用此種方法。（3）小型構件集中預制的做法，大大降低了項目小型預制場區建設總體費用和設備攤銷費用，實現資源集約利用，有利于標準化施工和產品質量提升。若預制場建立在拌合站附近或交通便利處，效果更佳。