裝配式鋼制管廊施工技術(shù)研究與應(yīng)用

劉濤

（中國中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230000）

1 項目背景

秦淮大道綜合管廊項目位于南京市溧水區(qū)，總長約3.8km。綜合管廊設(shè)計為矩形單艙結(jié)構(gòu)，艙內(nèi)收納給水管道、電力電纜、通信電纜等管線，滿足未來電力輸送及通訊、供水需求。該管廊采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土管廊和裝配式鋼制管廊兩種結(jié)構(gòu)型式。其中裝配式鋼制管廊作為管廊建設(shè)領(lǐng)域的新工藝，此次結(jié)合綜合管廊各種復(fù)雜口部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用是國內(nèi)首次，也是裝配式鋼制管廊應(yīng)用領(lǐng)域的重大突破。

該項目鋼制綜合管廊段全長217.8m，采用預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)管廊施工工藝，斷面尺寸為3.5m(寬)×3.6m(高)單艙結(jié)構(gòu)，頂部覆土厚度為2.5m～3m，管廊挖土深度7m；最深處設(shè)置集水坑，挖深7.8m。本段鋼結(jié)構(gòu)管廊綜合艙內(nèi)收納給水管道、電力電纜、通信電纜等管線，綜合管廊結(jié)構(gòu)工程包括管廊主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段、管線分支口、逃生口、進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口、吊裝口、人員出入口等。

2 適用范圍

裝配式鋼制管廊適用于城市地下綜合管廊的施工，特別適合在淺覆土、地下水含量少、交通恢復(fù)早及周邊環(huán)境復(fù)雜等條件下的綜合管廊施工。

3 結(jié)構(gòu)形式

裝配式鋼制管廊結(jié)構(gòu)由波紋鋼板制成的單元片拼裝而成的管廊主體，以及內(nèi)部配重的混凝土地坪組成。管廊內(nèi)部設(shè)有檢修通道、智能化監(jiān)控設(shè)備、消防設(shè)備等。管廊內(nèi)部腔體為拱形結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)設(shè)有槽道、托臂用以敷設(shè)線纜，底部混凝土地坪上設(shè)有等間距混凝土支墩用以敷設(shè)自來水管等。結(jié)構(gòu)形式及各部位尺寸見圖1。

圖1 裝配式鋼制管廊結(jié)構(gòu)圖

4 優(yōu)劣勢分析

雖然裝配式鋼制管廊在適用性、耐久性等方面較傳統(tǒng)鋼筋混凝土管廊略有不足，但在環(huán)境保護(hù)、施工效率、質(zhì)量控制、安全風(fēng)險、施工工藝、勞動力數(shù)量、建造成本等方面具有明顯優(yōu)勢。鑒于此，裝配式鋼制管廊已在江蘇省南京市得到了大力推廣應(yīng)用。裝配式鋼制管廊與傳統(tǒng)鋼筋混凝土管廊優(yōu)劣勢對比見表1。

表1 裝配式鋼制管廊與傳統(tǒng)鋼筋混凝土管廊優(yōu)劣勢對比分析表

5 總體施工流程

鋼制管廊總體施工流程：安裝前準(zhǔn)備→底部基礎(chǔ)找平→底板吊裝與調(diào)平→底板法蘭縱向密封墊鋪設(shè)→側(cè)板吊裝→側(cè)板頂部縱向法蘭密封墊鋪設(shè)→頂板吊裝→終擰螺栓→環(huán)向密封墊安裝→施工定位拉筋焊接（可多節(jié)一并處理）→循環(huán)以上步驟至安裝完成→楔形部位支模澆筑→廊內(nèi)地坪澆筑。

6 施工工藝及操作要點(diǎn)

6.1 安裝前準(zhǔn)備：①安裝所需的主材和配件應(yīng)齊全，輔助材料及主要機(jī)械設(shè)備、工具要備齊。②測量工具應(yīng)完備并經(jīng)檢定合格。③鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的堆放場地應(yīng)堅實(shí)、平整，無積水。④安裝前應(yīng)將所需鋼結(jié)構(gòu)板片倒運(yùn)至基坑附近，便于吊車安全起吊。⑤堆放構(gòu)件下應(yīng)鋪設(shè)墊木，堆放的構(gòu)件按種類、型號、安裝順序分區(qū)放置。⑥應(yīng)按構(gòu)件明細(xì)表核對構(gòu)件的材質(zhì)、規(guī)格及外觀質(zhì)量，查驗(yàn)零部件技術(shù)文件，并辦理相關(guān)驗(yàn)收手續(xù)；對于運(yùn)輸中產(chǎn)生的變形，均應(yīng)在修復(fù)、矯正后方能安裝。

6.2 基坑復(fù)核：①根據(jù)設(shè)計圖紙，現(xiàn)場測設(shè)出起始樁號與管廊中心軸線方向標(biāo)記。②施工墊層前，在混凝土墊層內(nèi)施工抗浮拉筋，將85cm 長豎直拉筋（直徑20mm）按圖紙位置垂直地面砸入40cm，將1m×1m 鋼筋網(wǎng)平鋪套住拉筋并與之焊接固定，施工墊層混凝土至設(shè)計標(biāo)高，控制墊層表面平整度在2cm 以內(nèi)。

6.3 底板吊裝：①底板吊裝前，墊層必須經(jīng)驗(yàn)收合格，并現(xiàn)場測設(shè)出起始樁號位置，沿管廊中心軸線方向標(biāo)記和固定標(biāo)記位，標(biāo)定參考標(biāo)高數(shù)值。②底板下部兩側(cè)調(diào)平塊下放置磚塊墊平，前后側(cè)中心位置下放置預(yù)制灌漿料塊微調(diào)高差，底板吊裝放置于墊木之上，通過激光水平儀測量底板端孔標(biāo)高與軸向中心線對齊。③在底板的波紋法蘭面鋪設(shè)密封墊，用扎帶固定；在板片焊縫突出處與縱向密封墊不貼合處打遇水膨脹密封膠。底板拼裝見圖2。

圖2 底板拼裝示意圖

6.4 側(cè)板吊裝：①在側(cè)板頂部波紋法蘭面布設(shè)密封墊，用扎帶固定，下吊時和底板初始下吊動作一致，先將側(cè)板平放在墊層上，再起吊側(cè)板，直接對接底板。②側(cè)板與底板用M24螺栓固定（螺栓初擰），側(cè)板與底板螺栓穿好后剪掉密封墊扎帶。③側(cè)板與底板法蘭間設(shè)置可調(diào)剛性支撐，鋼支撐材質(zhì)為Q235B，支撐上栓孔與側(cè)板、底板端部栓孔栓接防止傾倒。側(cè)板拼裝見圖3。

圖3 側(cè)板拼裝示意圖

6.5 頂板吊裝：①下吊方式與底板一致,只需注意板片拱向與底板相反。②頂板精準(zhǔn)吊裝到位后，搭設(shè)門式腳手架做為作業(yè)平臺，用M24 螺栓固定（螺栓初擰），頂板與側(cè)板螺栓穿好后剪掉扎帶。③剪斷所有扎帶并抽出，拆除兩端頭可調(diào)剛性支撐，組裝完成后進(jìn)行外形校正，校正完畢后，所有縱向螺栓終擰，擰緊力矩符合設(shè)計要求（M24 螺栓擰緊力矩為220N·m）。④每節(jié)在節(jié)端各設(shè)置一套X 型拉索或定型支撐，然后進(jìn)行節(jié)間對接拼裝及密封，待安裝完成并基坑回填至管頂50cm 高度時，拆除X 形定型拉索。⑤在整艙的螺栓全部擰緊后焊接抗浮拉筋，墊層拉筋與對應(yīng)位置的底板上預(yù)焊的鋼筋接頭對焊。頂板拼裝見圖4。

圖4 頂板拼裝示意圖

6.6 鋪設(shè)環(huán)向密封墊：環(huán)向密封墊用扎帶固定，環(huán)向密封墊鋪設(shè)成密閉整環(huán)，接縫處用遇水膨脹密封膠密封。

6.7 澆筑底板下部混凝土：底板側(cè)部立模，按設(shè)計要求控制模板邊界，澆筑底板下側(cè)混凝土（分2 次澆筑，每次澆筑高度200mm，每次間隔時間≥10 小時），澆筑時用振搗設(shè)備實(shí)時振搗。

6.8 基坑回填：①鋼制管廊兩側(cè)及頂部宜采用石灰土或碎石土進(jìn)行回填，應(yīng)清除回填區(qū)植被、有機(jī)土壤、松散沉積物和粒徑大于75mm 的卵礫石，回填要求和壓實(shí)度等必須滿足設(shè)計要求，且壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到95%以上（綠化帶下壓實(shí)度允許達(dá)到90%）。②管廊兩側(cè)回填應(yīng)同時、對稱、分層進(jìn)行，兩側(cè)回填分層壓實(shí)厚度不應(yīng)大于20cm。③鋼制管廊兩側(cè)60cm 范圍內(nèi)宜采用輕型壓實(shí)設(shè)備碾壓，以外區(qū)域可使用重型壓路機(jī)碾壓。

鋼制管廊拼裝完成后要對結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，具體見表2。

表2 鋼制管廊結(jié)構(gòu)尺寸檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

7 防腐及防水施工要點(diǎn)

防腐和防水施工是裝配式鋼制管廊施工質(zhì)量控制的重中之重，必須引起足夠的重視。

7.1 防腐施工要點(diǎn)

裝配式鋼制管廊防腐方式主要采用雙重的重防腐技術(shù)，即熱熔特殊涂層+陰極保護(hù)（外掛陽極），該項技術(shù)耐各種惡劣環(huán)境腐蝕、耐撞擊，防腐層機(jī)械性能優(yōu)良。管廊屬地下結(jié)構(gòu)，防腐措施涉及結(jié)構(gòu)耐久性，是施工中的重點(diǎn)，防腐要求按GB/T34567-2017《冷彎波紋鋼管》的規(guī)定執(zhí)行，波紋板熱浸鍍鋅量雙面合計不少于1200g/m2，外觀鑒定按表3 進(jìn)行。

表3 熱浸鍍鋅外觀鑒定要求

7.2 防水施工要點(diǎn)

裝配式鋼制管廊防水性能保證主要采用異型槽鋼平面法蘭連接方式，即連接方式為螺栓連接并緊固兩個相鄰墻板的縱向法蘭。密封方式為法蘭壓緊橡膠墊片雙密封面密封。

環(huán)向連接及密封方式：連接方式為螺栓連接并緊固節(jié)與節(jié)之間法蘭；密封方式為環(huán)向接縫，節(jié)間雙重密封，即法蘭中間壓緊橡膠密封墊，內(nèi)側(cè)是可更換的壓緊密封墊。

拼縫處采用密封墊與密封膠（遇水膨脹止水膠）進(jìn)行密封防水：鋪設(shè)環(huán)向密封墊，環(huán)向密封墊鋪設(shè)成密閉整環(huán)，側(cè)板與頂板接縫處用密封膠密封后鋪設(shè)環(huán)向密封墊。環(huán)向密封墊接縫處理要求：頂板和底板密封條需跨過側(cè)板環(huán)向第一個孔，并與側(cè)板環(huán)向密封條拼接，拼接縫要求如圖5 所示：密封墊斜切角度根據(jù)現(xiàn)場配切，切完后在拼接縫上打膠。

圖5 密封防水示意圖

拼裝完成后對密封性進(jìn)行檢查，檢查要點(diǎn)見表4。

表4 密封檢查項目

結(jié)束語

綜上所述，裝配式鋼制管廊施工采用工廠化加工，現(xiàn)場安裝的施工方法。由于裝配式構(gòu)件全部由后方工廠進(jìn)行加工，在現(xiàn)場直接進(jìn)行拼裝，所以可有效縮短建設(shè)工期，構(gòu)件質(zhì)量也更易保證。同時，裝配式鋼制管廊現(xiàn)場安裝更加方便，可以有效減少揚(yáng)塵和噪聲污染，管廊的抗震性能也更好，建設(shè)成本更加低廉。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，裝配式鋼制管廊已逐步在城市淺覆土地區(qū)管廊工程建設(shè)中得到推廣應(yīng)用。