大直徑矩形頂管砼管節(jié)制作工藝

江 巍

（武漢天創(chuàng)建設(shè)集團(tuán)有限公司，武漢 430050）

頂管砼管節(jié)具有耐久性好、施工效率高、施工可操作性好及施工環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，近年來在通道工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用[1]。在市政工程中，通道頂管項(xiàng)目一般位于城市繁華地段，現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)面有限，故一般選擇相對(duì)遠(yuǎn)離頂管工作井的地方進(jìn)行管節(jié)預(yù)制；又因?yàn)轫殴芄?jié)在頂管頂進(jìn)施工過程中承受吊裝荷載、頂推壓力、土壓力等作用，其受力要求相比一般的埋管更高[2]。砼管節(jié)制作質(zhì)量的好壞直接關(guān)系頂管工程的成敗，為確保頂管施工順利推進(jìn)，管節(jié)預(yù)制階段必須嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)[3]。以具體工程為實(shí)例，分析砼管節(jié)制作工藝。

1 工程概況

武漢某市政頂管工程位于武漢市知音大道與龍陽大道交匯處，采用下穿通道形式通過既有環(huán)線道路。該工程中，暗埋頂管段全長(zhǎng)87 m，采用四孔并行矩形截面頂管構(gòu)成城市次干道，其中兩側(cè)小頂管截面外包尺寸為5.3 m×4.0 m，壁厚0.4 m，頂管內(nèi)設(shè)人行道及非機(jī)動(dòng)車道；中間大頂管截面外包尺寸為10.4 m×7.5 m，壁厚0.7 m，每個(gè)頂管內(nèi)設(shè)單向雙車道。每節(jié)管節(jié)長(zhǎng)度為1.5 m，采用預(yù)制矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，管節(jié)混凝土強(qiáng)度為C50，抗?jié)B等級(jí)為P12，管節(jié)接口采用F 型承插式。頂管段截面如圖1 所示。

圖1 頂管段截面

2 管節(jié)生產(chǎn)工藝流程

2.1 管節(jié)模具制作

傳統(tǒng)的簡(jiǎn)易組合模板使用螺栓連接，存在裝模速度慢、尺寸誤差大、生產(chǎn)效率低等問題，難以滿足管節(jié)生產(chǎn)要求[4]。基于此，本工程采用定制的組合模具，整體由底模、內(nèi)膜、外模、拉桿、操作平臺(tái)等部分組成，如圖2 所示。拉桿控制尺寸，結(jié)合滑軌進(jìn)行拼裝，模具整體精度高、拆合方便，利于管節(jié)批量化生產(chǎn)。新模具初次使用前需進(jìn)行不少于3 節(jié)的生產(chǎn)試制，管節(jié)驗(yàn)收合格后方可批量生產(chǎn)。

圖2 管節(jié)模具

2.2 管節(jié)生產(chǎn)工藝

管節(jié)生產(chǎn)流程如圖3 所示。

圖3 管節(jié)生產(chǎn)流程圖

2.2.1 材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)

鋼筋、水泥等原材進(jìn)場(chǎng)時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收，包括查驗(yàn)鋼筋的合格證、規(guī)格型號(hào)及表觀質(zhì)量，對(duì)鋼筋進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)及焊接試驗(yàn)，將混凝土送至第三方檢測(cè)單位檢測(cè)配合比等，不符合要求的材料不予接收。其中，水泥宜采用強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5 級(jí)的硅酸鹽水泥；細(xì)骨料宜采用中細(xì)砂，且含泥量不大于2%。

2.2.2 鋼筋骨架制作

相較于其他鋼筋混凝土構(gòu)件，頂管管節(jié)主筋較長(zhǎng)且轉(zhuǎn)角處有較大彎弧[5]。為切實(shí)匹配現(xiàn)場(chǎng)鋼筋骨架制作，一般將管節(jié)主筋置于箍筋外側(cè)。采用專用的鋼筋骨架胎架，將下料好的主筋、箍筋卡入胎架卡口進(jìn)行焊接，按圖紙要求嚴(yán)格控制各類鋼筋的間距。鋼筋骨架入模時(shí)，使用專用的吊架沿預(yù)留吊裝孔位置進(jìn)行4 點(diǎn)起吊。鋼筋骨架入模后，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求采用錨筋將鋼筋骨架與承、插口鋼套環(huán)焊接連成整體；為滿足管節(jié)防水要求，需在鋼套環(huán)外側(cè)預(yù)埋遇水膨脹止水條。管節(jié)上預(yù)留吊裝孔、注漿孔、吊裝孔等預(yù)埋件的位置和尺寸需嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行預(yù)留。另外，在管節(jié)生產(chǎn)過程中為確保管節(jié)外壁與模具的貼合度，一般將注漿孔和吊裝孔設(shè)置成徑向與模具面垂直，以保證管節(jié)外觀質(zhì)量。

2.2.3 鋼套環(huán)制作及安裝

管節(jié)端頭鋼套環(huán)、鋼環(huán)圓弧處鋼板須一次沖壓成型，且與鋼模密貼不漏漿。鋼套環(huán)焊接成型前，須對(duì)焊接場(chǎng)地進(jìn)行平整，以降低對(duì)后續(xù)焊接的精度影響；焊接前，須及時(shí)量測(cè)套環(huán)的實(shí)際周長(zhǎng)，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行接頭坡口焊接。鋼筋骨架制作完成后，須邀請(qǐng)業(yè)主、監(jiān)理等到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收，經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)收合格后方可合模進(jìn)行澆筑。制作不合格者，須待整改完成經(jīng)監(jiān)理復(fù)驗(yàn)合格后方可進(jìn)行澆筑。

鋼筋骨架吊裝入模具后，應(yīng)在主筋處設(shè)置鋼筋墊塊，確保管節(jié)保護(hù)層厚度；同時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙?jiān)俅螜z查各預(yù)埋件的數(shù)量、位置、規(guī)格及尺寸防止遺漏。合模后，應(yīng)采用塞尺測(cè)量鋼模拼縫間隙，精度不符合時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2.2.4 混凝土澆筑

混凝土拌合采用自動(dòng)稱量系統(tǒng)的強(qiáng)制式攪拌機(jī)，混凝土拌合稱量誤差控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。拌和過程中控制坍落度，運(yùn)輸過程中盡量減少混凝土水分蒸發(fā)。混凝土現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)坍落度，不符合施工要求時(shí)不得使用。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留好同等條件養(yǎng)護(hù)試塊，用于脫模強(qiáng)度判定。混凝土拌合物應(yīng)分層對(duì)稱均勻投入鋼模，使用插入式振搗器進(jìn)行振搗。振搗器應(yīng)快插慢拔，插點(diǎn)均勻排列，均勻振實(shí)。混凝土澆筑完成后進(jìn)行初平，至少收3 次水，直至成型面光滑平整。收水作業(yè)完成后，應(yīng)及時(shí)在成型面覆蓋養(yǎng)護(hù)膜，保濕養(yǎng)護(hù)至拆模強(qiáng)度。當(dāng)環(huán)境溫度不低于10 ℃時(shí)可采用自然養(yǎng)護(hù)，當(dāng)環(huán)境溫度低于10 ℃時(shí)采用蒸汽養(yǎng)護(hù)。

2.2.5 管節(jié)翻身

預(yù)制管節(jié)過程中鋼承口處于向下位置，由于管節(jié)在后期存放、運(yùn)輸、頂進(jìn)吊裝及承口水密封膏填筑均要求承口處于向上位置，故涉及管節(jié)翻轉(zhuǎn)問題。本工程大管節(jié)重約67 t，自重較大翻轉(zhuǎn)存在難度。確保管節(jié)翻身安全，將原預(yù)留的吊裝翻身孔孔深由200 mm加長(zhǎng)至300 mm，同時(shí)預(yù)留孔采用133 mm×8 mm 鋼管。翻轉(zhuǎn)時(shí)采用專門的翻身架，為避免管節(jié)翻身時(shí)觸碰地面造成無法翻身，要求翻身架高度至少大于管節(jié)斜向?qū)蔷€長(zhǎng)度。管節(jié)翻身作業(yè)時(shí)應(yīng)安排專職安全員指揮，無關(guān)人員必須全部撤離。

2.2.6 管節(jié)堆放

管節(jié)堆放場(chǎng)地應(yīng)具有足夠的承載能力，管節(jié)堆放前須進(jìn)行預(yù)壓，以消除場(chǎng)地不均勻沉降。管節(jié)翻身后立即進(jìn)行防水處理，一般采用聚氯酯嵌縫膠對(duì)管節(jié)承口鋼套環(huán)與管身之間的間隙進(jìn)行灌注；承插口鋼套環(huán)涂刷防腐油進(jìn)行防腐處理，涂刷應(yīng)均勻，且雨天不得作業(yè)。不同規(guī)格管節(jié)不應(yīng)混合堆放，并應(yīng)做好標(biāo)識(shí)，管節(jié)堆放層數(shù)不宜超過2 層，以防損壞。

2.2.7 管節(jié)驗(yàn)收

管節(jié)脫模后，應(yīng)在管節(jié)易見位置印制代表生產(chǎn)日期、制造編號(hào)及管節(jié)分塊號(hào)等標(biāo)記，并確保標(biāo)記不易被抹掉。襯砌表面應(yīng)密實(shí)、光潔、平整、邊棱完整無缺損；在貯存和運(yùn)送過程中應(yīng)對(duì)管節(jié)采取有效的保護(hù)措施。為保證預(yù)制管節(jié)良好的受力性能，提供符合計(jì)算假定的條件，工廠每生產(chǎn)30 環(huán)管節(jié)應(yīng)抽檢3 環(huán)進(jìn)行水平拼裝檢驗(yàn)，3 環(huán)水平拼裝允許誤差見表1。

表1 管節(jié)制作允差表

管節(jié)出廠前，應(yīng)在管節(jié)意見位置對(duì)合格的管節(jié)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)內(nèi)容應(yīng)包括企業(yè)名稱、產(chǎn)品標(biāo)記以及生產(chǎn)日期等，噴刷字跡應(yīng)工整、清晰，不得隨意涂改，比例應(yīng)協(xié)調(diào)。

3 砼管節(jié)預(yù)制技術(shù)控制措施

管節(jié)生產(chǎn)前，由施工單位牽頭組織管節(jié)生產(chǎn)廠家、頂管頂進(jìn)單位、設(shè)計(jì)單位進(jìn)行管節(jié)設(shè)計(jì)圖紙會(huì)審和技術(shù)交底，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況就設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行優(yōu)化，制定科學(xué)合理的預(yù)制技術(shù)方案。

管節(jié)生產(chǎn)過程中，監(jiān)理單位委派監(jiān)理駐場(chǎng)，同時(shí)預(yù)制技術(shù)人員需就現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行技術(shù)交底，確保嚴(yán)格遵循預(yù)制技術(shù)方案操作。各工序完成后且自檢合格后，及時(shí)報(bào)監(jiān)理進(jìn)行驗(yàn)收，經(jīng)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行后續(xù)工序施工。

管節(jié)澆筑完成后，需做好養(yǎng)護(hù)措施。管節(jié)脫模時(shí)，管節(jié)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。管節(jié)的外觀質(zhì)量不應(yīng)有嚴(yán)重缺陷，對(duì)已出現(xiàn)的嚴(yán)重缺陷，由生產(chǎn)單位提出技術(shù)處理方案，經(jīng)監(jiān)理單位認(rèn)可后進(jìn)行處理。對(duì)于管節(jié)尺寸偏差過大且影響結(jié)構(gòu)性能或安裝使用功能的部位由生產(chǎn)單位制定技術(shù)處理方案，經(jīng)監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位認(rèn)可后進(jìn)行處理。處理后，應(yīng)進(jìn)行重新驗(yàn)收。

4 結(jié)語

大直徑矩形頂管砼管節(jié)具有斷面尺寸大、自重大、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求高、制作工藝復(fù)雜及質(zhì)量精度要求高等特點(diǎn)；且因頂進(jìn)施工工藝，管節(jié)自身需具有自防水性能，以及良好的適用性和耐久性。在管節(jié)制作過程中，需要全方位從技術(shù)層面出發(fā)利用技術(shù)手段做好精度控制，通過質(zhì)量管控確保各項(xiàng)措施有效落地，最終生產(chǎn)出高品質(zhì)的管節(jié)，助力頂管頂進(jìn)施工順利推進(jìn)。