40噸級雙艙矩形預制管廊工廠化生產關鍵技術研究*

郭建濤，王強勛，高樹青，劉醫碩，張宇奇，高文元，李晶閣

(1.中建工程產業技術研究院有限公司(中國建筑股份有限公司技術中心)，北京 101300；2.中國建筑土木建設有限公司，北京 100070)

0 引言

當今中國已是世界上隧道及地下工程規模最大、數量最多、地質條件和結構形式最復雜、修建技術發展速度最快的國家。隨著國內城鎮化的進一步發展，綜合管廊作為重要的地下工程基礎設施項目，也得到了飛速發展，截至2020年底，我國已建和在建管廊項目里程達12 000km以上。

同時，建筑工業化、綠色化的理念逐漸也擴展到了綜合管廊領域，綜合管廊預制裝配技術得到了一定發展。與現有現澆管廊技術相比，預制裝配式綜合管廊具有以下顯著優勢：預制構件在工廠加工生產，產品質量容易得到保證，而且不受自然環境影響，可以實現批量生產；預制構件可以與預應力等先進技術相結合，降低預制構件，提高力學、耐久性等各項性能；預制構件無需在施工現場大量澆筑混凝土，不僅節省支模材料和時間，也有利于環境保護，改善施工環境；現場拼裝施工可有效縮短工期，減少人工成本；預制構件不僅尺寸準確，而且通過機械安裝也能保證施工準確度；預制構件不需要占用大量材料堆場，無模板等周轉材料，同樣可以降低綜合管廊建設成本。因此，預制拼裝綜合管廊是我國綜合管廊建設領域技術發展的趨勢之一。預制裝配式綜合管廊分為分塊預制、節段預制、疊合裝配等多種類型，節段預制綜合管廊設計技術和建造工藝已較為成熟，但由于運輸、吊裝條件限制，目前適用于截面較小的單艙或兩艙管廊，對于結構尺寸和質量大的綜合管廊，節段預制技術在工廠化生產中還存在生產模塊不一致、生產標準不統一等問題。

本文以十堰市滄浪大道管廊項目為工程背景，針對40噸級節段預制式雙艙管廊的工廠化生產關鍵技術進行了研究，有利于推動預制裝配式綜合管廊技術的發展。

1 工程概況

滄浪大道管廊項目位于十堰市鄖陽區，起點位于大運路路口，終點至天馬大道延長線，總長4 160m，其中預制段長度約1 215m。滄浪大道預制管廊為兩艙矩形結構，橫斷面尺寸為7.95m×4m，其底板、外墻、頂板厚度均為0.4m，中隔墻厚度為0.25m。標準管節縱向長度為1.5m，重約40t。管節采用C40，P8混凝土。滄浪大道預制管廊結構形式如圖1所示。

圖1 管廊斷面尺寸

2 生產預制關鍵技術

2.1 巨型雙艙立式模具設計與操作技術

本項目管廊模具與混凝土接觸的內腔板材采用6，8mm厚原平鋼板，加強肋采用矩形鋼管，鎖緊螺栓及門軸采用45號圓鋼，其余板材及鎖緊裝置均為國標鋼材，管廊模具施工如圖2所示。

圖2 巨型雙艙立式模具現場

巨型雙艙立式模具采用立式定制鋼模，工況受力合理，成形質量好，精度高；模具吊放就位后，可以人工進行合模、拆模，方便快捷；模具高度為1.5m，工人可在上方操作，避免高空作業，安全可靠；混凝土一次性連續澆筑完成，施工效率高；相對于傳統現澆施工，管廊結構構件精度從厘米級提高到了毫米級。每條生產線配12套模具，設計生產能力為每天24段管節。巨型雙艙立式模具合模狀態如圖3所示，模具開模狀態如圖4所示。

圖3 巨型雙艙立式模具合模狀態

圖4 巨型雙艙立式模具開模狀態

所有外模內模底部均設置行走機構，可水平開合，完成脫模、合模動作。內模斷面為U形，兩側邊模通過鉸接軸與主體連接，可旋轉開合。模具頂部、邊側、底部均設置鎖緊裝置。巨型雙艙立式模具操作要點如圖5所示。

圖5 巨型雙艙立式模具操作要點

2.2 鋼筋籠制作與運輸技術

預制管廊鋼筋制作是在專業的鋼筋加工廠內進行鋼筋成型和構件組裝，工廠內采用成套高效自動化鋼筋加工設備和信息化生產管理系統，實行產業化加工，將加工成型的鋼筋網片和鋼筋骨架配送到施工現場再進行下一步施工。本工程鋼筋加工車間占地1 700m2，劃分為鋼筋下料區、鋼筋籠焊接區、鋼筋籠緩存區。鋼筋籠按照設計要求進行深化和加強設計，全部采用焊接連接，保證鋼筋籠成形質量。鋼筋籠單個最大質量2.7t。在生產線上，鋼筋籠整體吊入模具，施工效率高。

2.3 混凝土循環逐層布料技術

采用自建攪拌站，設立試驗室，進行混凝土質量控制。采用地泵輸送配合布料機進行下料，沿構件斷面由上至下逐層布料，每層澆筑厚度不超過0.5m，布料過程中采用振動棒振搗，振搗間距0.4m，每次振搗時間宜為20～30s。混凝土澆筑完成后進行找平，靜置1h后進行3次收面，每次收面間隔0.5～1h，收面時間約3h，同時也是靜停時間，而后進行蒸汽養護。

管廊布料采用HGY-28液壓混凝土布料機，1h可以完成1個構件約15m3混凝土的布料，單個布料機布料范圍可覆蓋8～12套模具。本工程配置2臺布料機，滿足18～24套模具全天候生產需要。

管廊側墻與中隔墻混凝土同時澆筑，澆筑順序為由中部向兩側，單塊預制管廊一次性澆筑完成。澆筑要點如下。

1)混凝土澆筑嚴格執行分層澆筑及振搗流程，振搗至混凝土表面無明顯塌陷，有水泥漿出現，且無氣泡冒出，方可停止。因模板較高，施工時可采用手電筒隨時觀察混凝土表面。若模板內鋼筋太密，振搗棒無法有效振搗，可在模板側面增加附著式振動器，以確保混凝土填充振搗密實。

2)施工過程中，應加強觀察，防止出現漏漿、欠振和漏振的現象。混凝土初凝之前應進行二次振搗，終凝前進行收光、抹面。嚴禁用振搗棒移動混凝土，盡量避免振搗器碰撞預埋件、模板，對鋼筋密集區可適當延長振搗時間，確保混凝土密實。

2.4 構件高溫蒸汽養護技術

本工程預制構件數量多、工期緊張，因此預制構件采用蒸汽養護的方式，減少養護時間，加快預制速度。養護罩采用簡易鋼管架外包帆布的形式制作。預制構件蒸養時間為6～8h，冬季寒冷天氣適當延長，養護過程分為4個階段，即靜置、升溫、恒溫與降溫，其中升溫、降溫速度<15℃/h，最高溫度不超過60℃。采用高溫蒸氣養護技術，混凝土強度發展快，養護效果好，可有效保障混凝土質量。養護操作要點如下。

1)混凝土澆筑完成后，應及時搭設養護篷布，篷布保證順直，避免積水滴落混凝土上。搭設篷布時，應保證篷布四角通風，保持5～30℃的環境靜置3h以上方可升溫，確保混凝土初凝后開始蒸養。

2)放置測溫探頭，連通自動溫控系統即可升溫，升溫速度<15℃/h，當升至45℃時進入恒溫階段。

3)養護溫度以芯部溫度和蒸養溫度雙層控制。恒溫階段，預制構件蒸養溫度<45℃，混凝土構件內芯部溫度不得超過55℃，恒溫持續時間不得超過6h。

4)恒溫蒸養之后，適當掀開篷布四邊進行降溫。降溫速度<15℃/h，脫模時模板表面與環境溫差<15℃。

混凝土蒸養溫度控制曲線如圖6所示。

圖6 混凝土養護溫度控制曲線

2.5 成品構件保護技術

1)構件現場堆放時，應采用專用堆放架，并在堆放架上設置橡膠墊保護。

2)在構件吊裝過程中，嚴格控制吊裝構件與成品預制構件的安全距離。

3)構件吊裝就位時，起重設備專職操作人員應處在安全位置，并可以清晰觀察到構件的移動位置。

4)構件安裝人員與吊車司機密切配合，使構件緩慢就位、平穩著地，必要時用木板隔在已安裝好的管廊外墻邊，防止成品構件受到碰撞而損壞。

3 結語

本工程節段預制構件鋼筋籠采用整體焊接工藝制作，專為節段預制構件設計的巨型立式鋼模可實現構件一次性澆筑成型，預制構件混凝土采用液壓混凝土布料機循環逐層澆筑，預制構件采用高溫蒸汽養護技術。預制管廊生產過程綜合采用多項創新技術，極大地提高了生產效率，為生產線的流水運行提供了堅實保障，實現了預制管廊標準、高效的工廠化生產，工程實踐效果良好。