綜合管廊哈芬槽高質量安裝技術及應用

劉懷松 林煥生 向明姣

深圳市天健坪山建設工程有限公司 廣東 深圳 518118

隨著經濟發展迅速，城市化程度不斷提高，大城市越來越高的人口密度對城區建設提出了高要求，眾多大型城市新建和改造市政工程選擇綜合管廊，如深圳市于2017年發布實施了《深圳市地下綜合管廊管理辦法》，以規范地下綜合管廊規劃、建設、運營和維護，統籌各類管線敷設，集約節約利用地下空間，提高城市綜合承載能力。

哈芬槽是一種常用的建筑預埋件，是便于安裝且可調節的理想固定件。槽鋼內使用泡沫填充物或條形填充材物，能夠防止混凝土進入槽鋼內（圖1）。混凝土幕墻、預制混凝土板塊、管道支撐系統、磚砌結構支撐等眾多組件都可應用哈芬槽鋼進行固定，哈芬槽鋼還適用于所有會發生動態承載的固定裝置中，如起重軌或機械固定裝置，為此可應用專用熱軋型槽鋼。

圖1 常見鋼材哈芬槽預埋件

綜合管廊中管道支持系統常用哈芬槽進行固定，但施工中普遍存在哈芬槽的安裝質量問題。游墨垚[1]結合佛山順德新逢沙大道一期工程城市管廊預埋哈芬槽施工，從施工工藝、難點等方面對哈芬槽安裝進行了闡述。李海龍等[2]也提出了綜合管廊工程中的預留預埋問題。

哈芬槽通常采用將錨栓焊接在管廊側墻的方法固定[3-4]，哈芬槽與模板的貼合度、安裝的垂直度、焊接的工藝工法以及混凝土澆筑振搗等多種因素都會影響哈芬槽的安裝精度，不利于哈芬槽一次成形。而哈芬槽槽面垂直度偏差過大往往會導致哈芬槽嵌入混凝土深度過深，從而影響管廊支架的安裝。因此，將哈芬槽槽面垂直度偏差控制在一定范圍內可極大地提高哈芬槽的安裝質量，減少返工整改的頻率，對管廊整體施工質量的把控具有重要意義[5]。

1 工程概況

金輝路是深圳市坪山區內連接坑梓新能源產業片區、聚龍山生物高新產業片區的南北向主要交通干道。金輝路綜合管廊工程，位于深圳市坪山區，屬于支線管廊，沿金輝路布置，北起坪山大道（深汕公路），南至臨惠路，起點樁號為GK0＋038.593，終點樁號為GK2＋650，全長2 611.407 m，項目區位見圖2。

圖2 項目區位圖

管廊內部支架以托臂形式為主，支架受力由T形螺栓通過哈芬槽鋼錨筋與管廊主體鋼筋焊接傳遞到混凝土。哈芬槽選用3823型哈芬槽道，原材料選用Q235B以上碳鋼材料，如圖3所示。根據設計要求，哈芬槽鋼縱向跨距允許偏差±20 mm；嵌入混凝土深度允許偏差≤5 mm；在混凝土中的傾斜允許偏差≤±2°。

2 影響哈芬槽安裝質量因素分析

對該項目GK0＋038.593—GK0＋140施工段不同長度的哈芬槽隨機調查50個點，總體合格率73%。其中，長度為2 825 mm哈芬槽的安裝質量合格率最低，僅為20%，見表1。對造成2 825 mm哈芬槽的安裝質量合格率過低的質量問題進一步統計歸類，問題可以歸納為哈芬槽嵌入混凝土深度＞5 mm、哈芬槽軸線傾斜＞2°、哈芬槽結構表面損壞、哈芬槽縱向跨距偏差＞20 mm共4大類，見圖3。

表1 不同長度哈芬槽的合格率調查

圖3 “2 825 mm哈芬槽安裝質量問題”排列圖

從圖3可以看出，2 825 mm長的哈芬槽在施工過程中存在的主要質量問題為嵌入混凝土深度＞5 mm。進一步研究可以發現，引起哈芬槽嵌入混凝土深度過深的主要原因有以下4點（圖4）：哈芬槽槽面垂直度偏差過大；側墻垂直度不符合要求；哈芬槽整體內陷在墻體中；側墻墻體整體凸出。

圖4 “哈芬槽嵌入混凝土深度＞5 mm”問題癥結排列圖

綜合來看，提高哈芬槽安裝質量的關鍵在于解決“哈芬槽槽面垂直度偏差過大”的問題。基于此，項目部根據現場實際施工情況調查發現，影響因素主要有以下2點：

1）電焊工人在焊接作業時，將哈芬槽槽面垂直度控制為俯視的形式，僅憑經驗對哈芬槽的槽面俯角進行控制，誤差較大。對現場已經安裝好的一段哈芬槽的槽面垂直度進行測量，發現哈芬槽的槽面俯角差異較大，見表2和圖5。

圖5 測量哈芬槽的槽面垂直度

表2 哈芬槽槽面垂直度統計

2）豎向鋼筋垂直度無控制措施。由于哈芬槽焊接在鋼筋上，在安裝模板時需要對側墻上部傾斜鋼筋位置進行調整，使其能夠安裝在側墻模板內，鋼筋位置的調整會帶動固定在鋼筋上的哈芬槽向內傾斜，從而導致哈芬槽位置發生變動。

對現場綁扎水平筋后側墻豎向鋼筋垂直度進行了統計，共隨機抽查了30個點，發現側墻豎向鋼筋垂直度偏差差異較大，基本維持在4.5%～6.5%之間，難以通過控制一個哈芬槽槽面垂直度使哈芬槽槽面與墻壁豎向鋼筋保持平行，如表3和圖6所示。

表3 側墻豎向鋼筋垂直度統計

圖6 哈芬槽與豎向鋼筋位置

3 提高哈芬槽安裝質量的技術措施

從控制豎向鋼筋垂直度及槽面垂直度2個方面入手，制定了針對性的技術措施，以提高哈芬槽安裝合格率。

3.1 傳統工藝流程

通過走訪調研和文獻收集，地鐵剛性接觸網工程[3]、建筑幕墻及夾芯板[4-5]、綜合管廊工程[6]等工程中普遍采用傳統的哈芬槽預埋件施工方法，主要流程如下：

1）哈芬槽焊接作業前，取一定位筋，將哈芬槽錨栓與定位筋置于同一水平線上，則鋼筋的保護層厚度、定位筋的長度、螺栓錨的長度以及哈芬槽的厚度之和等于模板內腔的厚度。模板內腔的厚度確定后，定位筋的長度也就能確定下來，等定位筋安裝好后，將哈芬槽上的螺栓錨焊接在定位筋上，隨后將定位筋與側墻鋼筋焊接牢固。

2）將凸形泡沫填充物安裝在槽內，并用膠帶包封，防止澆筑混凝土時水泥漿進入槽內。

3）待底板、矮墻澆筑完成后，側墻豎向鋼筋完全綁扎水平筋后，再進行哈芬槽上部錨筋與側墻鋼筋的焊接。

4）安裝模板、澆筑混凝土，達到強度后拆除模板，去掉泡沫填充物，清理混凝土殘渣。

3.2 墻壁鋼筋框架垂直度改進措施

針對豎向鋼筋垂直度難以控制的問題，采取墻壁鋼筋框架垂直度控制措施，具體如下：

3.2.1 增加墻壁水平筋的綁扎高度

針對墻壁豎向鋼筋向內傾斜的問題，要求鋼筋工在進行底板及墻壁鋼筋綁扎時，增加墻壁水平面鋼筋綁扎高度，以增強墻壁鋼筋框架底部的剛度，減少墻壁豎向鋼筋向內傾斜。

同時，為避免鋼筋綁扎高度過高，影響混凝土澆筑底板及矮墻混凝土振搗，將墻壁水平面鋼筋綁扎高度，保持在高于腋腳頂面高程1.5 m的范圍左右（圖7）。

圖7 墻壁水平面鋼筋綁扎高度測量

3.2.2 設置墻壁鋼筋斜向臨時支撐

在進行側墻鋼筋綁扎時，每隔3 m增加1道斜向臨時支撐，支撐的一段采用鐵絲綁扎，與側墻鋼筋框架連接固定，另一端支撐在地面混凝土保護層上（圖8），并對側墻鋼筋框架垂直度進行調整。垂直度符合設定要求后，采用鐵絲綁扎，將斜向臨時支撐的另一端與地板鋼筋框架連接固定。

圖8 墻壁水平面鋼筋綁扎高度測量

3.2.3 對墻壁鋼筋框架垂直度進行復測

在進行哈芬槽焊接安裝前，對墻壁鋼筋框架垂直度進行復測，控制垂直度偏差在2.7%±0.1%之間，合格率達到90%時，方可進行下一道工序，不合格點重新調整斜向臨時支撐，直至合格率達到90%。

采取以上措施后，隨機選取了30個點對墻壁鋼筋框架垂直度進行了檢查，發現在增加墻壁水平筋高度及墻壁豎向鋼筋斜向臨時支撐后，墻壁豎向鋼筋垂直度偏差在2.7%±0.1%之間的合格率為93%，達到目標設置值。

3.3 哈芬槽位置、槽面垂直度測量改進措施

針對哈芬槽槽面垂直度測量控制欠缺的問題，采取措施增加哈芬槽位置、槽面垂直度測量控制，具體的改進措施如下：

1）進行哈芬槽位置、槽面垂直度測量。電焊工在進行哈芬槽安裝前，應對哈芬槽的安裝位置進行控制，哈芬槽槽面距離外部鋼筋在5 cm±0.5 cm之間，同時采用水平靠尺進行槽面垂直度測量調整，槽面垂直度偏差在2.7%±0.25%之間，待哈芬槽安裝位置與槽面垂直度均符合要求后，方可對哈芬槽進行焊接固定。

2）增加哈芬槽位置、槽面垂直度復測工作。在哈芬槽完成安裝后，在澆筑底板及矮墻混凝土前，現場施工管理人員采用水平靠尺及卷尺對哈芬槽安裝位置及槽面垂直度進行復測工作，以保證哈芬槽安裝位置合格率達到85%以上，哈芬槽槽面垂直度偏差合格率達到90%以上。

4 技術改進效果分析

4.1 哈芬槽安裝質量分析

通過嚴格執行各項措施，經過各個環節實施后，對現場哈芬槽重新進行全面檢查，總體合格率達到85.25%，其中2 825 mm哈芬槽的合格率為66%，見表4。對于造成“2 825 mm哈芬槽嵌入混凝土深度＞5 mm”的質量原因再次進行了分類統計，如圖9所示。

表4 不同長度哈芬槽的合格率統計

圖9 “哈芬槽嵌入混凝土深度＞5 mm” 問題癥結排列圖

可以看出，在“哈芬槽嵌入混凝土深度＞5 mm”問題癥結專項調查中，“哈芬槽槽面垂直度偏差過大”占全部質量問題的概率從之前的75.64%下降到24%，可見采取墻壁鋼筋框架垂直度控制措施及增加槽面垂直度測量控制措施可有效解決哈芬槽槽面垂直度偏差過大的問題。

4.2 經濟社會效益分析

在該項目GK0＋217—GK0＋542施工段，哈芬槽的布設間距為70 cm，共安裝2 825 mm長哈芬槽464根，哈芬槽的單價為102.81元，按照優化前合格率20%，優化后合格率66%計算，本技術優化共節約材料成本21 944元，按1根哈芬槽返工人工定額為1人，人工成本為每人每日200元計算，共節約了人工成本42 688元，合計節約64 632元。

5 結語

在深圳市金輝路綜合管廊工程中，對引起哈芬槽安裝質量問題進行專項研究，確定該項目中嵌入混凝土深度過深是最主要的質量問題，引起該問題的原因包括哈芬槽槽面垂直度偏差過大、側墻垂直度不符合要求等。針對引起哈芬槽安裝質量問題的原因，對傳統哈芬槽安裝工藝進行改進，形成綜合管廊哈芬槽高質量安裝技術，并在該項目實施應用，得到如下結論：

1）針對豎向鋼筋垂直度難以控制的問題，采取墻壁鋼筋框架垂直度控制措施，具體包括：增加墻壁水平筋的綁扎高度、設置墻壁鋼筋斜向臨時支撐、對墻壁鋼筋框架垂直度進行復測。

2）針對哈芬槽槽面垂直度測量控制欠缺的問題，采取措施增加哈芬槽位置、槽面垂直度測量控制，具體包括：進行哈芬槽位置、槽面垂直度測量，增加哈芬槽位置和槽面垂直度復測工作。

3）通過控制綜合管廊側墻豎向鋼筋垂直度及增加槽面垂直度測量控制措施，能將哈芬槽嵌入混凝土的深度控制在5 mm以下，解決了槽口與混凝土面不齊的問題，有效地提高了哈芬槽的安裝質量。

4）該技術在深圳市金輝路項目中應用，成形后的哈芬槽外觀整齊美觀，且降低工程成本效果明顯，可為類似工程提供借鑒。