橡膠抽拔管成孔技術(shù)在石武客運(yùn)專線遂平梁場預(yù)制箱梁施工中的應(yīng)用

李唐軍

(中交一公局海威工程建設(shè)有限公司,北京 101100)

1 概述

近年來,隨著我國高速鐵路和客運(yùn)專線建設(shè)速度加快和規(guī)模擴(kuò)大,對施工過程中引進(jìn)新技術(shù)、新工藝的需求日益增大。努力尋求各種降低消耗、提高工效的新工藝、新技術(shù)、新材料等降低成本的技術(shù)措施,放大投入與產(chǎn)出剪刀差、加快施工進(jìn)度成為各個(gè)施工企業(yè)亟需解決的問題[1]。預(yù)應(yīng)力管道采用橡膠抽拔管成孔提高了預(yù)應(yīng)力管道成孔質(zhì)量,代替波紋管永久預(yù)埋成孔,變?yōu)槔孟鹉z抽撥管重復(fù)利用成孔,節(jié)約成本[2]。

遂平制梁場負(fù)責(zé)生產(chǎn)箱梁630孔,含32 m雙線簡支箱梁624孔,24 m雙線簡支箱梁6孔。供梁范圍為DK890+737～DK911+881.15,總長21.144 km 。每孔箱梁共有27孔預(yù)應(yīng)力管道,孔道長度及鋼絞線彎折角度均不大,考慮到施工方便和經(jīng)濟(jì)實(shí)用兩大因素,選用抽拔管成孔。

2 橡膠抽拔管成孔技術(shù)

2.1 施工原理

抽拔管抽拔制孔的原理:在抽拔管一端施加一定拉力后,抽拔管將伸長,同時(shí)外徑縮小,抽拔管和孔壁混凝土之間的黏結(jié)力被逐段破壞,直至抽拔管另一端,此時(shí),抽拔管端頭施加的拉力克服抽拔管和孔壁混凝土間的摩擦力(數(shù)值較小),將抽拔管從混凝土中拔出,混凝土中形成預(yù)留孔道。施加在抽拔管一端的拉力要連續(xù),不得中途回力,直至將抽拔管完全拉出孔道[3～6]。該技術(shù)主要應(yīng)用在大噸位預(yù)制箱梁施工中。

2.2 施工工藝及注意事項(xiàng)

2.2.1 工藝流程

橡膠抽拔管成孔工藝流程:橡膠抽拔管外觀檢查→橡膠抽拔管拉伸試驗(yàn)→安裝定位網(wǎng)鋼筋→橡膠抽拔管安裝→橡膠抽拔管抽拔→抽拔管存放。

2.2.2 主要工序介紹

(1)人員、設(shè)備配置(表1)

表1 施工人員、設(shè)備配置

(2)橡膠抽拔管外觀檢測

長度:為便于抽拔,橡膠抽拔管比預(yù)留孔道的長度長2～3 m,本梁場采用長18 m膠管[1]。

外徑:根據(jù)預(yù)留孔道直徑要求,分別采用外徑80 mm和90 mm的抽拔管,24 m箱梁采用φ 70 mm和φ 80 mm的抽拔管,現(xiàn)場每隔2 m檢查抽拔管的外徑,要求偏差在±2 mm以內(nèi)[1]。

外觀質(zhì)量:每根都要仔細(xì)檢查,不得有裂紋,不得有深度超過2 mm的橫向劃痕[1]。

(3)抽拔管拉伸試驗(yàn)

①將橡膠管內(nèi)穿入通長鋼絞線,鋼絞線每端露出800 mm,并測量抽拔管拉伸前長度[7]。

②將鋼絞線一端用麻繩纏繞固定在地錨上,另一端用麻繩纏繞后連接到5t卷揚(yáng)機(jī)千斤頂上,開動卷揚(yáng)機(jī),將鋼絞線拉伸,卷揚(yáng)機(jī)拉伸速度要慢,并隨時(shí)測量抽拔管的外徑,當(dāng)抽拔管的外徑縮小6～10 mm后,停止拉伸,卷揚(yáng)機(jī)制動,防止抽拔管回縮[5～7]。

③每隔2 m檢查抽拔管的外徑,以判斷抽拔管是否為每個(gè)截面均勻收縮;并檢查表面是否出現(xiàn)裂紋[6～8]。

④卷揚(yáng)機(jī)倒轉(zhuǎn),將抽拔管完全放松,并測量此時(shí)抽拔管的長度。

以抽拔管每個(gè)截面均勻收縮(誤差2mm)、拉伸時(shí)表面不出現(xiàn)裂紋、拉伸前長度和拉伸并放松后的長度之差在2 cm以內(nèi)為合格,做好標(biāo)記備用。橡膠抽拔管的抽查比例為30%[8]。

(4)安裝定位網(wǎng)鋼筋

綁扎底板、腹板外側(cè)鋼筋骨架的同時(shí),安放定位筋,按設(shè)計(jì)圖中預(yù)應(yīng)力筋的曲線坐標(biāo),在梁底腹板箍筋上定出具體位置,通過定位網(wǎng)鋼筋固定定位。定位網(wǎng)鋼筋必須焊接牢固。定位筋沿梁長度方向的誤差≤15mm[9],定位筋的編號應(yīng)與其位置相符。

(5)抽拔管安裝

①先在定位網(wǎng)孔內(nèi)穿入麻繩作為引線,人工從一端通過引線,將抽拔管從兩端向中間拉入,另外有人在旁側(cè)將橡膠抽拔管捋直,同時(shí)將橡膠抽拔管順勢往前方拉進(jìn)。橡膠抽拔管拉到中點(diǎn)后,應(yīng)將抽拔管捋順,嚴(yán)禁出現(xiàn)死彎和彎折[1～2]。橡膠抽拔管長出部分應(yīng)放在端頭兩側(cè)。

②橡膠抽拔管布置好后,在橡膠抽拔管中間插入單根鋼絞線,鋼絞線長度比橡膠管抽拔管長0.8 m,以防止膠管局部下垂和死彎,從而影響預(yù)留孔道的質(zhì)量。

③制孔橡膠抽拔管接頭在箱梁跨中,接頭方法是:將2根橡膠抽拔管對齊靠攏,接頭外套薄鋁皮卷制套筒,套筒長約400 mm,套筒外用寬膠帶包裹,用細(xì)鐵絲綁扎以防漏漿[2～3]。

④橡膠抽拔管的安裝質(zhì)量要求:橡膠抽拔管的安裝應(yīng)順直,且與任何方向的偏差:距跨中4 m范圍內(nèi)≤4 mm,其余部位≤6 mm[1]。且橡膠管與錨墊板應(yīng)垂直。抽拔管安裝如圖1、圖2所示。

圖1 抽拔管安裝

(6)抽拔管抽拔

①底板抽拔管的抽拔

a.外露端用麻繩一端捆綁牢固,將麻繩另一端和卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩連接[6,8]。

b.待抽拔膠管靠近喇叭口附近,安裝導(dǎo)向輪,以保證抽拔管的抽拔角度和預(yù)留孔道角度一致,并和喇叭口中心對正,防止喇叭口劃傷膠管[3～5]。

圖2 梁體跨中橡膠抽拔管接頭安裝

c.底板混凝土終凝并有一定強(qiáng)度后(根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)和注意總結(jié)經(jīng)驗(yàn)),開動卷揚(yáng)機(jī),將抽拔管拉長并拔出一定長度;由于受抽拔場地限制,卷揚(yáng)機(jī)一次不能將抽拔管完全拉出,此時(shí)需在抽拔管上再用另外一根麻繩,將麻繩一端捆綁在膠管上,另一端拉緊后固定在地錨上,防止抽拔管回縮;然后,卷揚(yáng)機(jī)倒轉(zhuǎn),將原先捆綁在抽拔管上的麻繩向喇叭口位置移動并捆綁牢固,卷揚(yáng)機(jī)再正轉(zhuǎn),將抽拔管向外拉;如此連續(xù)循環(huán)作業(yè),直至將膠管完全拔出[1,4]。抽拔管最后幾米,可用人工配合拔出。

②腹板抽拔管的抽拔

a.抽拔管外露端用麻繩一端捆綁牢固,將麻繩另一端和卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩連接。

b.待抽拔膠管靠近喇叭口附近,安裝導(dǎo)向輪,以保證抽拔管的抽拔角度和預(yù)留孔道角度一致,并和喇叭口中心對正,防止喇叭口劃傷膠管。

其他工序與底板抽拔管的抽拔工藝相同。抽拔管抽拔見圖3。

圖3 橡膠抽拔管抽拔

③橡膠抽拔管抽拔施工注意事項(xiàng)

a.由于箱梁混凝土體積較大,澆筑時(shí)間較長,底板混凝土、腹板混凝土澆筑時(shí)間有一定間隔。為了掌握抽拔時(shí)機(jī),需做好如下工作并做好相關(guān)記錄,以作為掌握抽拔時(shí)機(jī)的依據(jù)和指導(dǎo)抽拔經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的依據(jù):施工時(shí)氣溫;混凝土入模的時(shí)間和溫度;底板混凝土澆筑完成時(shí)間,并在澆筑完成后做試塊3塊;腹板混凝土澆筑完成時(shí)間,并在澆筑完成后做試塊3塊。

b.抽拔管的抽拔時(shí)間,應(yīng)能保證孔道混凝土不塌坍、不開裂,并能順利抽拔,一般可在混凝土強(qiáng)度達(dá)到4～ 8MPa時(shí)進(jìn)行[6～7]。

c.抽拔管抽拔完后,梁體孔壁應(yīng)光滑、無殘?jiān)?膠管上下不得附著潮濕的水泥漿。同時(shí)應(yīng)立即根據(jù)孔道尺寸,分別用 φ 60 mm 或 φ 70 mm和 φ 80 mm 橄欖形檢孔器檢孔[2]。檢孔器不能通過者,要測算出不能通過位置的坐標(biāo),分析原因,立即處理。

d.拔管順序應(yīng)是由上到下,先腹板后底板,每次抽拔不能超過2根,膠管抽拔的方向應(yīng)與孔道軸線基本一致。

e.抽拔膠管時(shí)只能用白棕繩或軟纖維紡織繩捆綁膠管,不得用鋼絲繩直接捆綁膠管,以防膠管塑變或破損。

f.抽拔時(shí),控制好喇叭口位置的膠管角度,防止抽拔管偏向一側(cè),被喇叭口“啃壞”。

(7)抽拔管存放

拔出的膠管應(yīng)立即沖洗干凈表面殘留灰漿,檢查完好存放備用。存放時(shí),抽拔膠管應(yīng)覆蓋,防止陽光暴曬。抽拔管存放見圖4。

圖4 橡膠抽拔管存放

2.3 常見問題及解決措施

2.3.1 定位偏差

傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力成孔方法主要是使用波紋管永久預(yù)埋形成的,由于波紋管強(qiáng)度較低,容易出現(xiàn)踩壓變形、振搗破損,從而造成波紋管位置偏離,影響了預(yù)應(yīng)力鋼絞線的定位[8～10]。

橡膠抽拔管強(qiáng)度高、整體性好,不容易變形、破損,每個(gè)孔道由2根抽拔管居中連接,減少接頭數(shù)量,降低了管道偏移誤差。管道定位偏差主要因素是管道定位網(wǎng)鋼筋在加工、安裝中容易出現(xiàn)偏差。

預(yù)防管道定位偏差主要從定位鋼筋制作和安裝精度入手,同時(shí)加強(qiáng)對各環(huán)節(jié)人員的培訓(xùn)。定位鋼筋嚴(yán)格按照施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸制作,按設(shè)計(jì)圖中預(yù)應(yīng)力筋的曲線坐標(biāo)在梁底腹板箍筋上定出具體位置,通過定位網(wǎng)鋼筋固定定位,定位網(wǎng)鋼筋必須焊接牢固。定位筋沿梁長度方向布置間距不能大于50 cm,端部變截面適當(dāng)加密[1～3]。

抽拔管位置檢查主要是采用鋼尺測距法,這種方法簡單快捷。

2.3.2 卡管

(1)卡管原因:抽拔時(shí)間太晚,抽拔管被鋼筋卡住。

(2)相應(yīng)處理措施

①嚴(yán)格控制抽拔時(shí)間;按經(jīng)驗(yàn)混凝土鄰近環(huán)境溫度和抽拔時(shí)間的關(guān)系如表2所示。

表2 環(huán)境溫度和抽拔時(shí)間關(guān)系

②為防止鋼筋卡住抽拔管,在綁扎腹板鋼筋時(shí)將梁體鋼筋避開管道位置,根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn),常出現(xiàn)卡管的位置在端頭倒角處,該處倒角加強(qiáng)鋼筋 N34-1φ 20 mm與管道位置沖突。在綁扎時(shí)將N34-1φ 20 mm彎鉤朝上,并適當(dāng)移動位置,避免與抽拔管勾住。

一旦出現(xiàn)卡管,必須立即處理。在卷揚(yáng)機(jī)無法拔出抽拔管情況下,可使用裝載機(jī)等大型機(jī)械將抽拔管拔斷,通過量測,確定孔內(nèi)殘留抽拔管位置,用取心機(jī)在箱梁上相應(yīng)位置打2個(gè)與抽拔管同等大小的孔與預(yù)應(yīng)力孔道連接,將殘余抽拔管取出。最后將鉆孔處用高強(qiáng)砂漿和水泥膠修補(bǔ)完成。

3 橡膠抽拔管成孔的優(yōu)缺點(diǎn)評價(jià)

3.1 優(yōu)點(diǎn)

原材料具有優(yōu)質(zhì)高彈性,制作工藝先進(jìn);

管體外表光滑平整、拉伸強(qiáng)度高、使用變形小、延性好、耐磨、彈性好;

整根橡膠管扯斷力約為工作拉力的2.5～3倍,抽拔伸縮率達(dá)到300%～400%[2,5];

重復(fù)利用率高,反復(fù)使用達(dá)100～200次(在正常使用環(huán)境下);

克服了傳統(tǒng)金屬波紋管成孔質(zhì)量通病,如:接頭不嚴(yán)密、振搗時(shí)管壁破裂造成漏漿、穿束時(shí)不易通過,甚至堵孔,嚴(yán)重時(shí)候需將梁體鑿開處理[1]。

3.2 缺點(diǎn)

橡膠管損耗大,不容易修復(fù),如沿徑向有裂紋深度2 mm以上,必須停止使用。橡膠管抽拔時(shí)間不好控制,拔管過早容易發(fā)生坍孔、縮孔的事故,同時(shí)過早抽拔孔道強(qiáng)度低、表面粗糙、易沾有浮漿,孔道摩阻偏大,影響預(yù)應(yīng)力施作效果;拔管太晚,抽拔管被拔斷或損壞,一旦留在孔道內(nèi),后果更嚴(yán)重,需將梁體鑿開處理。

4 橡膠抽拔管成孔的經(jīng)濟(jì)比選

以遂平梁場624孔32 m預(yù)制箱梁為例,分別在選用金屬波紋管和橡膠抽拔管成孔的情況下將所需要的材料及生產(chǎn)成本進(jìn)行對比(表3)。

表3 金屬波紋管和橡膠抽拔管成孔成本對比

在一般情況下,1套橡膠抽拔管工序占用60～70 h,根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)(624孔)和最大生產(chǎn)能力(2孔/d),梁場共配置6套橡膠抽拔棒,每套平均制梁104孔,僅達(dá)到極限重復(fù)使用率的1/2～2/3。

由此可見,選用橡膠抽拔管成孔比波紋管成孔可以節(jié)約成本77%,經(jīng)濟(jì)效益明顯。

5 結(jié)論

橡膠抽拔管成孔是一種小直徑成孔的新工藝,主要用于大體積混凝土箱梁的成孔,孔道成孔質(zhì)量高、重復(fù)利用率高、成本低,經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

橡膠抽拔管因其自然良好的使用性能和巨大的經(jīng)濟(jì)效益,必將在今后高速鐵路預(yù)制梁的施工中有十分廣闊的應(yīng)用前景。

[1]馮 輝.橡膠抽拔管在高速鐵路預(yù)制箱梁中的應(yīng)用[J].山西建筑,2008(16).

[2]趙建平.橡膠抽拔管成孔原理及其效應(yīng)研究[D].長沙:中南大學(xué),2003.

[3]衛(wèi)建雷.鐵路客運(yùn)專線箱梁預(yù)制架設(shè)施工方案研究[J].山西建筑,2006(12).

[4]陳細(xì)忠.預(yù)應(yīng)力混凝土施工質(zhì)量控制[J].科技促進(jìn)發(fā)展,2009(4).

[5]陳中竹.客運(yùn)專線 900 t后張預(yù)應(yīng)力箱梁預(yù)應(yīng)力施工[J].黑龍江科技信息,2008(5).

[6]劉曉華.整孔箱梁施工工藝[J].山西建筑,2009(31).

[7]馬駿濤.工廠化預(yù)制箱梁工序和質(zhì)量控制研究[J].中華建設(shè),2008(12).

[8]張少鋒.客運(yùn)專線箱梁預(yù)制質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2007(6).

[9]遲作宇,邵 軍.淺析預(yù)制箱梁施工工藝[J].北方交通,2008(5).

[10]劉曉華.客運(yùn)專線箱梁預(yù)制和架設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)探討[J].交通科技,2006(6).

[11]王治斌.客運(yùn)專線箱梁預(yù)制施工技術(shù)研究[J].鐵道建筑技術(shù),2005(2).