預制式大管徑帶座多弧管結合拉伸鋼板樁施工特點

吳峰龍

（廈門市政工程有限公司，福建 廈門 361004）

0 引言

隨著城市排水改善工程日趨增多、對工程的質量、安全、進度要求不斷提高，市政排水工程大管徑預制構件安裝施工在全國范圍內得以迅速應用和不斷提高。本文以廈門市復旦大學附屬中山醫院廈門分院排洪溝工程；采用預制帶座多弧管替代傳統現澆施工技術鋼筋混凝土箱涵，主要分析了預支帶座多弧管特點，施工技術過程控制。本文研究的經濟效益、安全性、工期的優化性可為相同類型的項目提供一定的經驗。

1 項目背景

復旦大學附屬中山醫院廈門分院的位置在五緣灣片區，由于該地塊區域要進行重新規劃，要根據地塊需要，對周邊市政設施進行調整。其中5 號排水箱涵為雙孔2m×1.5m 本工程調整改造的市政設施，本次施工的長度約425m，工期90d。

2 預支大管徑帶座多弧管特點

預支大管徑帶座多弧管在應用過程中包括以下點特點：①節省成本。成品帶座多弧管采用工廠化、機械化、批量化生產，安裝簡單快捷，降低施工成本；②縮短工期。傳統的鋼筋混凝土箱涵分段按20m 每段算，施工周期需7—10d，需要架子工、混凝土工、木工、鋼筋工、等工種配合，施工工序多且工期長，不利于本項目短頻快的現狀環境特點，采用預制帶座多弧管場外制作過程只需2d 左右，只需普工配合，減少交叉作業，減少勞動力大大縮短了施工周期；③省地。節約溝槽開挖面積，減少土方開挖及土方回填方量，有利于工程后續施工進度；④環保。實行了工廠化批量預制結合拉伸鋼板樁工藝，使排洪溝的施工更加安全、方便迅速快捷、工程質量有保證等諸多優點。

3 施工工藝流程及現場施工要點

預制型帶座多弧管結合拉伸鋼板樁改進了排水箱涵的施工技術和方法，傳統的排水箱涵工藝為土方開挖、基坑支護、鋼筋制安、土方回填支模、防水層施工。采用此工藝，根據原5 號舊箱涵的排水量，計算出需用5.3m×3.2m×2.5m 帶座多弧管的排水管徑，帶座管的底座設計有效起到抗浮能力，預制成品管的裂縫檢驗荷載值達到257kN/m，其中的破壞檢驗荷載為385kN/m，待現場準備工作完成后，專人指揮吊裝安裝成功。此工藝優化傳統施工技術，施工時間縮短，降低了基坑坍塌的概率，提高了施工安全系數。

3.1 工作原理及施工工藝流程分析

3.1.1 工藝流程廠外預制帶座多弧管→鋼板樁應用→土方溝槽開挖→溝槽底基礎平整→安裝預制管口雙膠條接頭→預制管吊裝、安裝→回填砂回填→土方回填碾壓

3.1.2 帶座多弧管工廠化預制操作要點及產品外形尺寸（見圖1）

圖1 橢圓承插口單倉帶底座多弧涵管

3.1.3 模具生產

考慮到工廠化預制制作的特點，模具要反復周轉，并且要裝拆方便，減少模具裝拆的時間，又要保證模具的在澆注過程的穩定性，減少澆注過程的安全隱患，本次生產的模具采用的是鋼板制作的整體式模具，既保證了構件尺寸的標準化，又保證了模具的整體穩定性。

3.1.4 預制管鋼筋制作

鋼筋加工及下料，如果全是人工化制作即慢而且綁軋的自身尺寸并不是非常容易控制，在進行本次鋼筋加工過程中，主要采用了自動滾焊成型的方式，在制作工裝上固定成型制作，機械控制鋼筋間距及點焊牢固性，成型工裝上控制了保護層的間距，預埋孔洞的位置，從而提高批量化的生產效率。

3.1.5 鋼筋及模具的安裝

生產模具采用整體模具，減少了模具的載體工序，簡化了模具的裝配和模具的更換。模具裝配的步驟和測試點如下：

（1）清潔底托下支架和內外形狀，并使用隔板，檢查模具是否干凈。

（2）將內模安裝在地板支架位置卡上，在現場吊裝加工鋼筋籠，在檢查鋼筋籠的安裝是否到位。

3.1.6 混凝土澆筑

（1）實驗室中的混凝土混合料清單包括準確控制用水量和確定第一次卸料時混凝土的開裂情況。在進行攪拌過程中應確保混合料質量，防止離析。

（2）混凝土澆筑和搗固：自動布料和變頻振動的使用可以有效防止漏搗現象。

（3）混凝土的養護：混凝土施工：采用蒸汽處理，兩天內混凝土強度可達85%。

（4）混凝土澆筑本公司是在室內進行，避開高溫時刻和降雨時刻等不利因素。

3.2 現場施工要點：拉伸鋼板樁施工

3.2.1 主要技術參數、施工方法

（1）工程中使用的鋼板樁為IV 型拉森鋼板樁Ⅰ×16800cm/m4，W×1340cm/m3。

（2）圍檁為雙排（或單排）熱軋H 型鋼，規格H300×300×10×15；鋼支撐亦為熱軋鋼筒，規格300×300×8×15。

3.2.2 施工方法

（1）鋼板樁采用鉤機式鋼板樁打樁機（高頻振動錘）振動沉樁。

（2）圍檁及內支護鋼筒安裝，采用車吊吊起對位＋焊接完成。

（3）土方開挖：在進行開挖過程中，可以采用反鏟挖掘機將挖出來的土進行裝車，然后往外運，并配合人工對邊角及清底土方實施挖除。

3.2.3 鋼板樁施工工藝流程

（1）測量放樣→混凝土路面鑿除→打樁機就位→吊樁→垂直度控制→振動沉樁→收樁。

（2）樁位放樣：樁位在放樣過程中，要保證放樣的準確性；其中，樁位的允許偏差要在≤0.5cm。

（3）混凝土路面鑿除：采用油壓振動（怪手）對兩側邊線之內的混凝土路面進行振動破碎，之后用裝載機配合人工將混凝土碎塊裝車運出現場。

（4）打樁機安裝完成并試運轉正常后，3 臺機可分別在第一、第二、第三施工段的東北端就位，并分別由東北向西南將拉森鋼板樁依次咬合沉樁施工；在前三個施工段中的兩個沉樁完成后，可將2 臺機移到第四、第五施工段的東北端實施打樁作業，直到全部打樁完畢。

（5）樁機就位要準確，機架要水平，振動錘導向架要垂直并對中樁位，機架外側應設置方向互相垂直的兩個吊線錘，從而控制鋼板樁自身的垂直度。

（6）在進行施工前，應該先將鋼板進行試打樁，并根據試打樁結果確定打樁控制參數和選擇成樁機械。

（7）配樁：鋼板樁配樁長度均為8.80m。

（8）吊樁喂樁：打樁機啟動后，將鉤臂頭部振動器下放到樁頭位置，調整角度后將“喂”樁口對準樁頭，之后將樁的頂端插“喂”入振動器下端套內并鎖緊，繼之振動器緩緩升起，連同鋼板樁一起移向樁位并緩緩下降，將樁的下端對中樁位后壓實。

（9）振動沉樁：啟動振動電源開關，在雙向控制垂直度的情況下，然后緩慢的將IV 型拉森鋼板樁振動沉入土層中。在進行施工過程中，對于鋼板樁垂直度偏差要嚴格的控制，其控制在≤0.5%。同時要控制樁頂標高符合設計要求。

（10）收樁：當鋼板樁振動沉入土層，其樁頂標高達到設計要求后，可停止沉樁予以收樁。

3.2.4 鋼支撐及圍檁安裝

當各施工段鋼板樁施工完成，并且基槽內挖完第一層土（厚1.15m）之后，方可進行H 型鋼圍檁及H 型鋼內支撐安裝。

3.3 基坑土方開挖工藝

3.3.1 基坑土方開挖工藝流程

確定開挖順序→分段分層均衡開挖→排降水→清底→坡道收尾

3.3.2 開挖工藝

（1）為加快施工進度，首先將3 臺反鏟挖掘機分別調到第一、第二、第三施工段挖掘，最后開挖第四、第五施工段土方。每個施工段自東北向西南，第一層土采用退挖法作業；而以下土方只因鋼支撐的阻礙，則采用側挖法（即將挖掘機和汽車停放在基槽鋼板支護樁以外的地面上進行挖土和裝車）挖土和裝車外運。

（2）土方開挖順序及步驟如下：

①建筑物每段板面施工完畢后，可進行土方開挖，并在樓板以下1.0m 厚開挖第一層樓板，為檁條和鋼支撐施工提供操作面。

②當鋼圍檁和鋼支撐施工完成后，如出現鋼支撐出現阻礙的情況，可以采用側挖法分層開挖的方式，在進行分層開挖時，其在整體的厚度要保持在1.0m，以確保側壁土方壓力平衡和穩定。

③當土方挖至管道基礎頂標高以上300mm 時停止挖土，該預留土方由人工或小型機械挖除并裝車運出場外。

④對挖掘機夠不到的地方或基坑（槽）邊角處的土方，則采用人工挖除裝車外運。

3.3.3 基坑（槽）排水

采用集水明排措施，將基坑（槽）內的積水排出坑外。即在坡頂外側和坑底兩側設置300（寬）×300（深）截、排水溝（坡度2‰）和集水井（800×800，深1000），將坑內積水通過坑內排水溝匯入集水井，再抽排到基槽頂外側截水溝內，經過三級沉淀，最后將水排入市政管網。

3.4 溝槽底基層施工

基坑開挖至基底標高，并對坑底土層實施驗槽后，應及時施工管道基礎層（20cm 砂碎石鋪設）。

3.5 安裝預制管雙膠條接頭

滲水性是阻礙其作為市政共同溝的發展趨向，同時也是市政共同溝面臨的技術難點，傳統的預制構件就算是柔性接頭也是采用的一條橡膠密封圈，而本次工程采用一種新型的雙膠條接頭方式，二條橡膠密封圈進行接頭密封，在安裝過程中，二條橡膠密封圈中間形成一個封閉環形空間，在這個封閉的環形空間內就可以注水加壓，保證單側不滲漏，以檢驗安裝過程中是否安裝到位或膠圈翻轉，橡膠密封圈有沒有起到密封的作用，這樣在安裝過程中就可以控制接頭的密封性，單一的橡膠密封圈就只有在施工完成進整體閉水試驗或使用過程才能發現安裝不好存在的滲漏現象。

3.6 預制管運輸、吊裝、安裝

圖2 預制管吊裝、安裝

圖3 管節吊裝及安裝（采用內拉法）

（1）產品的運輸吊裝是屬于大型構件的運輸吊裝，需要對安全性作專項施工方案，對于本次運輸吊裝制訂專業的運輸起吊方案，從預制廠（廈門海滄東孚工業區）至五緣灣排洪溝項目運輸路線經專人沿途確保運輸車輛安全。

（2）5.3m×3.2m 預制帶座多弧管在起吊過程中有一個優越性，在產品成型時在管側二邊預埋吊裝孔，產品起吊時是吊二個側點，在管道內多設置二個安裝孔。接頭安裝裝施工時，人員在管道內作業時，產品會形成一個安全罩，起到安全操作的作用，避免接口安裝施工時，溝槽兩側邊坡壁倒塌造成的安全隱患。

（3）預制管吊裝采用履帶式吊機，最大起吊重量80t，預制管采用承插式接口，需用手拉式葫蘆配合安裝。

4 預制化帶座多弧管結合拉伸鋼板樁的優點及適用范圍

（1）預制化帶座多弧管結合拉伸鋼板樁最突出的優點在于：

①施工時間縮短，降低了深溝槽坍塌的概率，保證了施工安全系數。

②對地面道路交通影響較少。

③施工占地面積小，減少管道沿線的環境污染，對施工現場周圍的生產生活環境影響較少，直接和間接經濟效益可觀。

（2）適用范圍：

適用于應急搶險、雨季排水量大、地下低水位高、開挖深度較深、施工用地有限、工期緊等給排水工程。

5 結語

以上采用流程化預制管生產工藝，其優勢主要是由制作出成品管時間，到現場安裝的最短時間僅需48h 即可，每天預制管最大生產量20m，比傳統現澆混凝土箱涵混凝土符合規范要求回填強度時間縮短了10 倍多，在項目工期上及人力、財力、合理優化工序占有極大優勢，性價比極高適用在城市短平快趕工期項目。相比常規鋼筋混凝土箱涵作法可以降低工程成本，對于整個工程造價中的工程造價會節約10%～20%，工期會縮短到60%～80%；可有效控制土方開挖，減少道路交通影響，同時有效做好環境保護工作，由于該工程鄰近廈門海域內灣，退潮海水最低水位高于管道基坑高程，地下水位豐富，采用預制帶座多弧管結合SMW 工法圍護方案，加快了施工進度，縮短施工時間，降低施工成本，降低建筑安全隱患，保證質量和工期。閉水試驗成功，技術質量評價優良，才能取得良好的社會效益和經濟效益。