輕型全預(yù)制管廊制造及施工關(guān)鍵技術(shù)研究

宋佩超

摘要：文章以湘潭市新馬路綜合管廊工程為例，介紹了全預(yù)制裝配式管廊在施工及經(jīng)濟(jì)等方面的優(yōu)勢，介紹了全預(yù)制裝配式管廊的加工制作工藝，并從防水及預(yù)應(yīng)力張拉兩個(gè)角度介紹了全預(yù)制裝配式管廊的現(xiàn)場安裝施工技術(shù)，為預(yù)制安裝綜合管廊的設(shè)計(jì)施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：輕型全預(yù)制管廊;技術(shù)特點(diǎn);預(yù)制工藝;防水設(shè)計(jì)

中圖分類號：U415文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.051

文章編號：1673-4874（2021）01-0189-04

0引言

在基礎(chǔ)工程建設(shè)不斷進(jìn)步的今天，交通及房屋建設(shè)技術(shù)飛速發(fā)展，但地下工程的建設(shè)速度卻嚴(yán)重滯后。反復(fù)開挖的“馬路拉鏈”、大雨內(nèi)澇、管道泄漏甚至路面坍塌等現(xiàn)象時(shí)常出現(xiàn)，現(xiàn)有地下工程的弊端越來越突出，不僅影響了市民出行，還嚴(yán)重影響市容環(huán)境[1-2]。20世紀(jì)以來，城市綜合管廊工程不斷發(fā)展，其設(shè)計(jì)、建造以及施工技術(shù)均相對成熟，這種工程可充分利用地下空間，減少了地面空間電纜的布置，節(jié)省綜合費(fèi)用開支，大大提高城市空間利用效率，解決地下工程所存在的問題，對推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提升城市規(guī)劃層次以及改善城市面貌具有不可估量的作用[3-4]。

地下綜合管廊建設(shè)的施工工法種類較多，而預(yù)制裝配化綜合管廊技術(shù)能實(shí)現(xiàn)建材產(chǎn)品集成化、標(biāo)準(zhǔn)化、工廠預(yù)制化，能有序地進(jìn)行工廠化流水式作業(yè)，提高工程質(zhì)量和安全水平，同時(shí)有效帶動(dòng)建筑工業(yè)構(gòu)件生產(chǎn)、施工設(shè)備制造等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展[5-6]。本文以湘潭市新馬路綜合管廊工程為例，詳細(xì)介紹了全預(yù)制裝配式管廊施工工藝的優(yōu)勢、制作及安裝施工工藝，進(jìn)而指導(dǎo)管廊施工。

1工程概況

新馬路位于湖南省湘潭市雨湖區(qū)西南部，為湘潭第一條預(yù)制安裝綜合管廊設(shè)計(jì)施工的試點(diǎn)工程，管廊工程長555m。該工程內(nèi)部布置有固定支架，弱電電纜布置在左側(cè)，強(qiáng)電電纜布置在右側(cè)，管廊在綠化帶處的埋深深度≥1m。該綜合管廊為鋼混結(jié)構(gòu)，斷面寬為3m，高度為2.6m，長度為1.8m，結(jié)構(gòu)底部設(shè)置了C25素凝土墊層，厚度為13cm。通道內(nèi)采用C20素混凝土進(jìn)行鋪裝，厚度為15cm，其效果如下頁圖1～2所示。

2輕型全預(yù)制裝配式管廊節(jié)段技術(shù)特點(diǎn)

當(dāng)前綜合管廊施工方法有現(xiàn)澆施工方法、疊合裝配整體施工方法以及全預(yù)制裝配式施工方法。本節(jié)從施工方法及經(jīng)濟(jì)效益兩個(gè)方面對以上三種方法進(jìn)行對比分析。

2.1施工方法對比分析

2.1.1現(xiàn)澆管廊施工方法

現(xiàn)澆管廊施工法是一種利用支護(hù)結(jié)構(gòu)在支擋條件下，在地表進(jìn)行地下基坑開挖，在基坑內(nèi)施作內(nèi)部結(jié)構(gòu)的施工方法[7]。其特點(diǎn)在于全部工序均需要在現(xiàn)場完成，這就使得現(xiàn)場施工難度大、工序繁瑣，進(jìn)而引發(fā)工作效率低、工程周期長等問題。同時(shí)，工程質(zhì)量和進(jìn)度也難以控制，現(xiàn)場施工雜亂，噪音與粉塵污染大。雖然其具有工藝簡單、施工方便、工程造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，但在雷雨天、冬季北方地區(qū)等特殊環(huán)境下無法施工，導(dǎo)致施工作業(yè)時(shí)間長，且土方量大。

2.1.2疊合裝配整體管廊施工方法

疊合裝配式管廊施工法是采用事先預(yù)制好的分段側(cè)墻、底板、頂板進(jìn)行組合，連接處澆筑混凝土的方式制作管廊的施工方法[8]。其特點(diǎn)在于：預(yù)制疊合墻及頂板密度高，防水性能好，表面平整、質(zhì)量好，不用抹灰，可以達(dá)到清水混凝土水平。同時(shí)可以減少90%的模板使用，大大提高工程經(jīng)濟(jì)效益。該方法還降低了對運(yùn)輸、吊裝和場地的要求，減少了腳手架搭設(shè)和拆除，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了施工工期，對周邊環(huán)境的影響也較小。

2.1.3輕型全預(yù)制管廊節(jié)段技術(shù)特點(diǎn)

輕型全預(yù)制管廊節(jié)段施工一般需要配套一定規(guī)模的預(yù)制廠以及常規(guī)的運(yùn)輸及起吊設(shè)備，施工技術(shù)要求和工程造價(jià)較前面兩種施工方法稍高[9]。這種施工方法抗震、抗變形能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)安全性好，構(gòu)件拼裝接縫處多，現(xiàn)場作業(yè)減少，也使施工速度加快，安全風(fēng)險(xiǎn)降低，邊坡暴露時(shí)間縮短，開挖工程量小，節(jié)能減排效果好，且施工質(zhì)量易于控制。但其同時(shí)也具有防水施工技術(shù)要求稍高，規(guī)格單一，運(yùn)輸效率低等特點(diǎn)。

2.2造價(jià)詳細(xì)對比

湘潭新馬路全預(yù)制管廊節(jié)段購買成本為7500元/m，運(yùn)輸及安裝為2500元/m（未列入預(yù)制場成本攤銷）。現(xiàn)澆管廊鋼筋混凝土成本為9500元/m（包括投入的施工設(shè)備材料與人工），預(yù)制管廊部分實(shí)施280m（參照表1。節(jié)約工期98d）。

主體工程：150元/m×280m=42000元;

人工費(fèi)：10人×98（d）×300（元/d·人）=294000元;

管理人員：12人×98（d）×300元/d·人）=352800元;

節(jié)約吊車設(shè)備費(fèi)用32000元/月÷30d×98d=104533元;

綜合合計(jì)取得經(jīng)濟(jì)效益：294000+352800+104533=751333元。

由以上對比可知，相對于其他施工工藝，全預(yù)制裝配式管廊施工方法建造費(fèi)用較低、土方開挖量較少、施工工期較短，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

3輕型全預(yù)制管廊制作工藝技術(shù)研究

輕型全預(yù)制管廊的施工工藝主要包括：管廊模具制作及組裝調(diào)試、鋼筋籠綁扎及入模、合模及加固、混凝土澆筑、管廊蒸汽養(yǎng)護(hù)、管廊拆模及模具清理養(yǎng)護(hù)、預(yù)制管廊檢驗(yàn)、預(yù)制管廊儲存等。

（1）模板的制作及組裝調(diào)試：采用定型鋼模進(jìn)行管廊預(yù)制，模具尺寸應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。預(yù)制模板系統(tǒng)由支撐系統(tǒng)、底模系統(tǒng)、伸縮式內(nèi)模、固定式外模、爬梯、振搗系統(tǒng)等六部分組成。

（2）鋼筋籠綁扎及入模：模具組裝后，按照設(shè)計(jì)圖紙與模具大小進(jìn)行鋼筋籠綁扎工作。同時(shí)模板應(yīng)涂刷脫模劑，隨后使用龍門吊將完成的鋼筋籠從加工區(qū)域吊裝到組裝完成的模具里面。

（3）合模及加固：節(jié)段拼裝鋼筋骨架入模就位后，內(nèi)模系統(tǒng)及振搗系統(tǒng)安裝就位合模。在合模前，板縫須粘貼雙面膠帶，特別是四角位置，四個(gè)方向的鋼模要保證同時(shí)閉合。在加固完成后，用鋼尺測量構(gòu)件尺寸及構(gòu)件對角長度，如果偏差較大需要局部調(diào)整。采用豎向工字鋼加固，上、中、下三道拉桿。加固過程中邊加固邊檢測構(gòu)件尺寸，加固完成后豎向工字鋼和構(gòu)件豎向面應(yīng)該平行。

（4）混凝土澆筑：節(jié)段管廊洞身混凝土采用對稱澆筑法，澆筑時(shí)要求連續(xù)澆筑施工，不可間歇?；炷了椒謱訚仓?，厚度為250～350mm。采用交錯(cuò)式附著式振搗器進(jìn)行振搗，振搗時(shí)移動(dòng)間距為50cm，并與側(cè)模保持80mm距離。

（5）管廊蒸汽養(yǎng)護(hù)：混凝土初凝后，用蒸汽養(yǎng)護(hù)罩將產(chǎn)品和模具整體罩住，同時(shí)對蒸養(yǎng)罩底部密封，以便對管廊進(jìn)行高溫蒸養(yǎng)。蒸汽養(yǎng)護(hù)過程可分為以下四個(gè)階段：靜停、升溫、恒溫與降溫。冬季施工期間，應(yīng)保持篷布內(nèi)環(huán)境溫度≥10℃，升溫期升溫速度應(yīng)控制在8.5℃/h，當(dāng)溫度達(dá)到60℃后進(jìn)入恒溫階段，恒溫蒸養(yǎng)6h即可停止蒸養(yǎng)。當(dāng)管廊強(qiáng)度達(dá)到30%且產(chǎn)品表溫度與環(huán)境溫度相差≤10℃時(shí)，方可將產(chǎn)品移出蒸養(yǎng)棚。

（6）管廊拆模和模具的清理養(yǎng)護(hù)：當(dāng)節(jié)段管廊混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，蒸養(yǎng)棚內(nèi)外的溫差≤10℃時(shí)，方可拆模。在拆模過程中要按內(nèi)模自上而下的順序一步一步拆除，防止結(jié)構(gòu)被破壞或碰掉棱角。預(yù)制管廊吊出模具后需要對模板進(jìn)行檢查，確定板面是否平整光滑，如有問題需及時(shí)打磨修補(bǔ)，最后對整個(gè)板面用噴槍均勻噴涂一層專用脫模劑。

（7）輕型預(yù)制管廊檢驗(yàn)：輕型預(yù)制管廊要結(jié)構(gòu)性能、使用功能完好。對于存在的一般缺陷應(yīng)采用專用修補(bǔ)材料對管廊進(jìn)行修復(fù)和表面處理。管廊構(gòu)件的外觀質(zhì)量要求如表2所示。

每批預(yù)制節(jié)段養(yǎng)護(hù)完成后，達(dá)到設(shè)計(jì)起吊強(qiáng)度，隨機(jī)抽取兩個(gè)預(yù)制管廊節(jié)段進(jìn)行安裝施工，檢測相鄰預(yù)制構(gòu)件拼裝精度要求及閉水試驗(yàn)效果，定期量測記錄拼縫的滲水性。

（8）預(yù)制管廊儲存：拆模完成后，將預(yù)制管廊和底模同時(shí)吊出模具，起吊時(shí)強(qiáng)度≥20MPa，運(yùn)送至指定區(qū)域擺放后進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)。堆放構(gòu)件時(shí)有如下要求：（1）需硬化場地保證有足夠承載力，存放場地應(yīng)設(shè)置排水系統(tǒng);（2）管廊構(gòu)件需要疊放不超過兩層。

4輕型全預(yù)制管廊的安裝施工技術(shù)研究

在進(jìn)行預(yù)制管廊安裝前，應(yīng)先進(jìn)行管廊基坑開挖及支護(hù)、基坑承載力檢測及墊層施工等準(zhǔn)備工序。將廠家制作好的節(jié)段管廊，采用車輛運(yùn)輸至現(xiàn)場。管廊到現(xiàn)場時(shí)應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)鋪設(shè)順序，合理安排運(yùn)輸車輛裝載管廊的次序，管廊的安裝原則上要由較低地基位置向較高地基位置順序鋪設(shè)安裝，同時(shí)連接部分承口應(yīng)朝向鋪設(shè)基礎(chǔ)較高的地方。輕型全預(yù)制管廊的安裝主要涉及承插口防水設(shè)計(jì)技術(shù)和預(yù)應(yīng)力對角線張拉兩個(gè)關(guān)鍵工序。

4.1輕型全預(yù)制管廊防水

（1）輕型全預(yù)制管廊拼縫處防水

湘潭新馬路節(jié)段管廊拼縫處采用遇水膨脹膠圈、雙組份聚硫密封膠以及聚乙烯泡沫板作為防水材料。輕型全預(yù)制管廊安裝前，將凹口預(yù)制管廊的膠條槽涂滿膠水，粘貼聚乙烯丙泡沫狀橡膠條（見圖3）。

（2）管廊底與墊層的接觸面處防水

實(shí)際上，預(yù)制管廊發(fā)生滲漏的部位往往是在箱涵底與墊層的接觸面處。針對此問題，湘潭市新馬路管廊工程采用了先鋪設(shè)防裂混凝土墊層，隨后鋪設(shè)防水卷材，最后在卷材上鋪設(shè)細(xì)砂混凝土的施工方法。

（3）管廊外層防水

湘潭市新馬路綜合管廊外部防水采用全外包先涂防水卷材后加油氈防水層的做法，而節(jié)段間外防水采用改性瀝青加泡沫板加強(qiáng)層。

（4）輕型全預(yù)制管廊和現(xiàn)澆段連接處防水施工

在安裝節(jié)段管廊的過程中，預(yù)制部分與現(xiàn)澆管廊的拼接部分難以避免。針對這兩種不同的施工方法，預(yù)制拼裝綜合管廊A1或A2類型的構(gòu)件需要在接口處按規(guī)定留出相應(yīng)長度的搭接鋼筋，同時(shí)預(yù)埋橡膠止水帶。另外，在施工縫處按照規(guī)范采取相應(yīng)的防水增強(qiáng)措施。

4.2預(yù)應(yīng)力張拉（見圖4～5）

（1）張拉前檢查所需張拉器材、密封膠條等準(zhǔn)備工作是否完成。

（2）將精軋螺紋鋼預(yù)應(yīng)力兩端塑料剝出合適的長度，穿入管廊四角的張拉孔，同時(shí)穿好8套錨具及墊片。

（3）在精軋螺紋鋼預(yù)應(yīng)力鋪設(shè)的前進(jìn)方向安裝張拉器，將兩個(gè)張拉千斤頂、墊片分別套在第二根管廊底部伸出的兩根鋼絞線上。

（4）采用對角線對稱張拉方式加壓張拉。

（5）張拉分級

對①、④號張拉槽同時(shí)加壓張拉至70%。

對②、③號張拉槽同時(shí)加壓張拉至70%。

對①、④號張拉槽從70%同時(shí)加壓張拉至100%。

對②、③號張拉槽從70%同時(shí)加壓張拉至100%。

（6）根據(jù)要求對精軋螺紋鋼預(yù)應(yīng)力連接處孔隙進(jìn)行灌漿處理，灌漿須達(dá)到密實(shí)，以防止精軋螺紋鋼預(yù)應(yīng)力在空氣氧化及腐蝕。將管廊中四個(gè)張拉盒部位用灰漿填滿，使表面光滑。

5結(jié)語

本文以湘潭市新馬路綜合管廊工程為例，詳細(xì)介紹了全預(yù)制裝配式管廊施工工藝的優(yōu)勢、制作及安裝施工工藝。其關(guān)鍵施工技術(shù)研究成果對預(yù)制安裝綜合管廊的設(shè)計(jì)施工均有很好的借鑒作用，對促進(jìn)管廊新技術(shù)推動(dòng)具有積極的意義，經(jīng)濟(jì)效益也十分顯著。

（1）與現(xiàn)澆管廊及疊合裝配整體管廊相比，預(yù)制安裝綜合管廊技術(shù)防水性能好，質(zhì)量易于控制，工期短，具有降低施工成本、節(jié)能環(huán)保等較為顯著的優(yōu)勢，其在國內(nèi)能得到很好的推廣及應(yīng)用。

（2）對輕型全預(yù)制安裝綜合管廊的高精度安裝工藝進(jìn)行全面的研究和總結(jié)。

（3）從防水處理及預(yù)應(yīng)力張拉兩個(gè)方面對預(yù)制安裝綜合管廊的現(xiàn)場安裝工藝進(jìn)行了研究和總結(jié)。

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