全自動集中預(yù)制裝配整體式綜合管廊施工技術(shù)

（中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司，浙江湖州 313000）

0 引言

目前，綜合管廊的拼裝大多采用現(xiàn)澆技術(shù)施工，該技術(shù)無法適應(yīng)雨季作業(yè)，存在施工進(jìn)度慢、混凝土品質(zhì)差等問題.傳統(tǒng)的現(xiàn)澆預(yù)制方法是建立預(yù)制場，在預(yù)制場內(nèi)采用拼裝模具分開進(jìn)行頂板、底板、側(cè)墻預(yù)制，存在剛性接口多、接口密封靠縱向張拉、橫向接縫無法使用張拉技術(shù)、拼縫節(jié)點(diǎn)密封效果差和抗震性能差的問題.已有研究表明，節(jié)段預(yù)制裝配化施工技術(shù)可以避免大量現(xiàn)場濕澆作業(yè)，可縮短工期、降低成本，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢較為明顯，應(yīng)作為建設(shè)地下綜合管廊的首選施工技術(shù)[1-2].

1 預(yù)制管廊整體拼裝設(shè)計(jì)

本文以平潭互通綜合管廊施工為例.平潭互通綜合管廊樁號為LK0+000～LK0+276.550，全長約276.550 m.綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)段斷面內(nèi)尺寸為（2.0 m+2.6 m）×3.4 m，其中LK0+050～LK0+250段為預(yù)應(yīng)力預(yù)制管節(jié)段，管節(jié)長度為200 m.該段綜合管廊設(shè)于互通之下，南向直接銜接壇西大道已建綜合管廊，北向?yàn)殚L平高速方向管線預(yù)留接口.本段為雙艙綜合管廊，高壓艙內(nèi)可敷設(shè)有高電纜，綜合艙內(nèi)可敷設(shè)中壓電纜及通信光纜.現(xiàn)澆綜合管廊如圖1 所示，傳統(tǒng)預(yù)制方式成型的節(jié)段式管廊如圖2 所示.綜合管廊及其附屬工程結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級為C40 防水混凝土，艙體內(nèi)鋪裝找坡采用C20 素混凝土，管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面尺寸為（2.0 m+2.6 m)×3.4 m，如圖3 所示.綜合管廊施工后效果如圖4 所示.

圖1 傳統(tǒng)現(xiàn)澆綜合管廊

平潭互通綜合管廊采用一套全自動集中控制管節(jié)預(yù)制設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場整體預(yù)制與拼裝施工[3-4].預(yù)應(yīng)力預(yù)制管節(jié)段標(biāo)準(zhǔn)長為2 m，管廊凈高為3.4 m，單根管節(jié)的理論重量約為24 t，管廊平面線形為南北走向，南向銜接壇西大道已建管廊，然后向東北方向敷設(shè)至互通橋外.為保證拼接對齊，首先采用手拉葫蘆對待安裝的預(yù)制管節(jié)左右兩側(cè)上下位置進(jìn)行預(yù)拉固定，其次在管節(jié)預(yù)留孔道內(nèi)穿束鋼絞線，將管節(jié)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力終張拉固定.

圖2 傳統(tǒng)預(yù)制方式成型的節(jié)段式管廊

圖3 平潭互通綜合管廊橫斷面形式

圖4 綜合管廊施工效果圖

2 模具整體預(yù)制管廊關(guān)鍵技術(shù)

2.1 管節(jié)鋼筋加工及綁扎

針對直徑10 mm 及以下鋼筋采用剪絲鉗切斷，直徑10 mm 以上鋼筋采用鋼筋切斷機(jī)切割，鋼筋斷口不得出現(xiàn)有馬蹄形起彎現(xiàn)象.按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)形狀將結(jié)構(gòu)筋采用自動滾焊成型，小直徑的螺旋鋼筋采用機(jī)動滾筒旋轉(zhuǎn)成型，成型時籠內(nèi)徑4.9 m×3.4 m，縱向主筋直徑為16/18@150 mm，每節(jié)段84 根，長度為2.2 m；環(huán)向鋼筋的間距直徑為12@150 mm，每節(jié)段60 根，詳見綜合管廊預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)段配筋圖5 所示.縱向受力鋼筋機(jī)械連接接頭應(yīng)相互錯開，位于同一連接區(qū)段內(nèi)（35d)范圍內(nèi)的縱向鋼筋機(jī)械連接接頭面積不宜大于50%；機(jī)械連接優(yōu)先采用鋼筋直螺紋套筒接頭，鐓粗直螺紋套筒連接的鋼筋軸線能保持一致，鋼筋受力均勻，等強(qiáng)連接的接頭強(qiáng)度一般比母材強(qiáng)度高.

2.2 模具安裝

采用自主研發(fā)的可自由拼裝的定制鋁模具，關(guān)鍵部位灌漿孔座、手孔座、定位銷孔必須采用專用工具清除孔內(nèi)積垢.自動線模具倒板軌道、固定線模具緊固螺栓等定期清潔上油、保證潤滑度.模具結(jié)構(gòu)安裝如圖6 所示.

圖5 綜合管廊預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)段配筋

圖6 模具結(jié)構(gòu)安裝

2.3 鋼筋骨架入模及預(yù)埋件安裝

綜合管廊采用預(yù)埋式支架體系，在艙體結(jié)構(gòu)施工階段需設(shè)置預(yù)埋件，后期根據(jù)支架管線布置位置采用錨固件固定管線.為加快預(yù)制管廊節(jié)段鋼筋制作及安裝效率，設(shè)計(jì)鋼筋骨架定型胎模架及吊裝架.鋼筋半成品由鋼筋棚加工后，安裝至定型胎模架內(nèi)進(jìn)行拼裝成整體，再由吊裝架吊至模板內(nèi)，對彎曲螺栓拔出后要及時清理干凈，均勻涂抹黃油，放在模具兩側(cè)固定位置，以防拿錯，嚴(yán)禁對彎曲螺栓隨意摔敲，以防發(fā)生變形.鋼筋骨架吊裝入模如圖7 所示.

圖7 鋼筋骨架吊裝入模

圖8 蒸汽養(yǎng)護(hù)各階段溫度控制

2.4 混凝土施工

2.4.1 混凝土澆筑

混凝土采用拌合站集中拌合混凝土，混凝土澆注時盡可能減少傾瀉混凝土?xí)r對波紋管的沖擊力，混凝土采用插入式振動棒振搗，振搗時要垂直地插入混凝土內(nèi)，并插至前一層混凝土，但插入深度不應(yīng)超過5 cm.混凝土澆筑應(yīng)密實(shí)，特別是在預(yù)埋件周圍和變形縫兩側(cè)，應(yīng)加強(qiáng)振搗[5].

2.4.2 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆注完畢應(yīng)及時進(jìn)行遮蓋，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，本標(biāo)段管廊預(yù)制均采用蒸汽養(yǎng)護(hù)技術(shù).蒸汽養(yǎng)護(hù)不應(yīng)少于14 天，以防止混凝土開裂.蒸汽養(yǎng)護(hù)過程中，其恒溫控制在75 ℃～78 ℃，溫度不得超過82 ℃；節(jié)段管廊蒸汽養(yǎng)護(hù)各階段溫度控制如圖8 所示.

2.5 管節(jié)脫模

將事先預(yù)留的混凝土試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試壓，當(dāng)混凝土抗壓強(qiáng)度＞設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上時，方可松開模板桿件絲扣，拆除模板.管廊模板在拆除過程中要按順序一步一步拆除，模具拆除完，預(yù)制綜合管廊側(cè)模、底模一起用龍門吊移出模具.在拆模后將綜合管廊構(gòu)件移至到自然養(yǎng)護(hù)棚進(jìn)行翻轉(zhuǎn)存放.管廊脫模如圖9所示.

圖9 管廊脫模

圖10 管節(jié)拼裝

2.6 管廊節(jié)安裝與防水

預(yù)制裝配式綜合管廊是通過預(yù)埋波紋管張拉預(yù)應(yīng)力筋拼裝而成一體化.首先，利用龍門吊將預(yù)制成型的節(jié)段移動至施工位置，將第一節(jié)段利用手拉葫蘆配合龍門吊對其進(jìn)行精確定位，定位后將箱體四個邊角采用液壓千斤頂支撐固定好；然后從后往前順次吊裝其它節(jié)段；最后將彼此相鄰的箱體面進(jìn)行拼接，調(diào)整彼此管節(jié)相對位置并精確定位，并在彼此節(jié)段接縫處涂密封膠施工，后續(xù)節(jié)段均向前靠攏前節(jié)段，拼接過程中借助臨時預(yù)應(yīng)力張拉確保相鄰箱體面的密實(shí)接觸，依次完成逐段綜合管廊其他節(jié)段的拼裝.節(jié)段艙體表層采用一層自粘型耐根穿刺高聚物改性瀝青防水卷材，管廊拼縫采用預(yù)制成型彈性密封墊為護(hù)腰密封措施，彈性密封墊的界面應(yīng)力不應(yīng)低于1.5Mpa.拼縫彈性密封墊應(yīng)沿環(huán)、縱面兜繞成框型，管節(jié)拼裝作業(yè)示意如圖10 所示.管廊節(jié)安裝接頭防水處理如圖11 所示.

圖11 管廊節(jié)段安裝接頭連接防水構(gòu)造

圖12 管節(jié)穿束預(yù)應(yīng)力筋張拉

2.7 預(yù)應(yīng)力筋張拉

管節(jié)安裝好后，通過設(shè)于四角的無粘接預(yù)應(yīng)力筋張拉加強(qiáng)連接，張拉力為150KN，通過預(yù)留的矩齒口進(jìn)行張拉，經(jīng)張拉鎖緊，管節(jié)就被串聯(lián)成有一定剛度的整體管道.張拉結(jié)束后，用細(xì)石混凝土將張拉口井進(jìn)行封錨處理，防止鋼絞線的銹蝕和預(yù)應(yīng)力損失，管節(jié)穿束預(yù)應(yīng)力筋張拉如圖12 所示.結(jié)合雙艙管廊節(jié)段的特點(diǎn)，得出管廊分段鋼絞線平均張拉力Pρ，即

式中:

Pp-預(yù)應(yīng)力筋平均張拉力（N）；

P-預(yù)應(yīng)力筋張拉端的張拉力（N）；

x-從張拉端至計(jì)算截面的孔道長度（m）；

θ-從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角之和（rad）；

k-孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)；

u-預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁的摩擦系數(shù).

由于管廊節(jié)段構(gòu)件預(yù)留孔道呈直線狀，不考慮該系數(shù)θ 和μ 的影響，公式（1）可簡化為

在對管廊鋼絞線張拉伸長值進(jìn)行計(jì)算時，應(yīng)精確測量出鋼絞線其絕對伸長值，必須考慮工具錨處的鋼筋回縮及錨夾片滑動等影響.

由于管廊節(jié)段構(gòu)件預(yù)留孔道呈直線狀，不考慮該系數(shù)的影響，公式（1）可簡化為

在對管廊鋼絞線張拉伸長值進(jìn)行計(jì)算時，應(yīng)精確測量出鋼絞線其絕對伸長值，必須考慮工具錨處的鋼筋回縮及錨夾片滑動等影響.

3 結(jié)語

平潭互通綜合管廊工程利用全自動集中控制管節(jié)預(yù)制設(shè)備進(jìn)行雙艙管廊的分節(jié)段預(yù)制拼裝作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場集中式預(yù)制管節(jié)，可降低采用工廠預(yù)制的運(yùn)輸成本，加快管廊整體拼裝進(jìn)度.拼接縫采用承插口雙膠圈柔性連接，管節(jié)接口采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力張拉緊固，避免場地占用影響后續(xù)施工問題，使得施工效率顯著提高，同時集約化方式提高了管片生產(chǎn)效率，能源利用率更高，使管節(jié)具有較好的防水、抗震、抗變形能力，提高了管節(jié)抗位移的作用.該段綜合管廊建設(shè)采用本技術(shù)施工后，取得了顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益，管廊質(zhì)量得到建設(shè)方、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位的一致好評，施工質(zhì)量優(yōu)于國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn).