大直徑矩形頂管砼管節(jié)制作工藝

江 巍

（武漢天創(chuàng)建設集團有限公司，武漢 430050）

頂管砼管節(jié)具有耐久性好、施工效率高、施工可操作性好及施工環(huán)保等優(yōu)點，近年來在通道工程建設中得到廣泛應用[1]。在市政工程中，通道頂管項目一般位于城市繁華地段，現(xiàn)場施工作業(yè)面有限，故一般選擇相對遠離頂管工作井的地方進行管節(jié)預制；又因為砼管節(jié)在頂管頂進施工過程中承受吊裝荷載、頂推壓力、土壓力等作用，其受力要求相比一般的埋管更高[2]。砼管節(jié)制作質(zhì)量的好壞直接關(guān)系頂管工程的成敗，為確保頂管施工順利推進，管節(jié)預制階段必須嚴格把好質(zhì)量關(guān)[3]。以具體工程為實例，分析砼管節(jié)制作工藝。

1 工程概況

武漢某市政頂管工程位于武漢市知音大道與龍陽大道交匯處，采用下穿通道形式通過既有環(huán)線道路。該工程中，暗埋頂管段全長87 m，采用四孔并行矩形截面頂管構(gòu)成城市次干道，其中兩側(cè)小頂管截面外包尺寸為5.3 m×4.0 m，壁厚0.4 m，頂管內(nèi)設人行道及非機動車道；中間大頂管截面外包尺寸為10.4 m×7.5 m，壁厚0.7 m，每個頂管內(nèi)設單向雙車道。每節(jié)管節(jié)長度為1.5 m，采用預制矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，管節(jié)混凝土強度為C50，抗?jié)B等級為P12，管節(jié)接口采用F 型承插式。頂管段截面如圖1 所示。

圖1 頂管段截面

2 管節(jié)生產(chǎn)工藝流程

2.1 管節(jié)模具制作

傳統(tǒng)的簡易組合模板使用螺栓連接，存在裝模速度慢、尺寸誤差大、生產(chǎn)效率低等問題，難以滿足管節(jié)生產(chǎn)要求[4]。基于此，本工程采用定制的組合模具，整體由底模、內(nèi)膜、外模、拉桿、操作平臺等部分組成，如圖2 所示。拉桿控制尺寸，結(jié)合滑軌進行拼裝，模具整體精度高、拆合方便，利于管節(jié)批量化生產(chǎn)。新模具初次使用前需進行不少于3 節(jié)的生產(chǎn)試制，管節(jié)驗收合格后方可批量生產(chǎn)。

圖2 管節(jié)模具

2.2 管節(jié)生產(chǎn)工藝

管節(jié)生產(chǎn)流程如圖3 所示。

圖3 管節(jié)生產(chǎn)流程圖

2.2.1 材料進場檢驗

鋼筋、水泥等原材進場時進行驗收，包括查驗鋼筋的合格證、規(guī)格型號及表觀質(zhì)量，對鋼筋進行力學試驗及焊接試驗，將混凝土送至第三方檢測單位檢測配合比等，不符合要求的材料不予接收。其中，水泥宜采用強度等級不低于42.5 級的硅酸鹽水泥；細骨料宜采用中細砂，且含泥量不大于2%。

2.2.2 鋼筋骨架制作

相較于其他鋼筋混凝土構(gòu)件，頂管管節(jié)主筋較長且轉(zhuǎn)角處有較大彎弧[5]。為切實匹配現(xiàn)場鋼筋骨架制作，一般將管節(jié)主筋置于箍筋外側(cè)。采用專用的鋼筋骨架胎架，將下料好的主筋、箍筋卡入胎架卡口進行焊接，按圖紙要求嚴格控制各類鋼筋的間距。鋼筋骨架入模時，使用專用的吊架沿預留吊裝孔位置進行4 點起吊。鋼筋骨架入模后，依據(jù)設計圖紙要求采用錨筋將鋼筋骨架與承、插口鋼套環(huán)焊接連成整體；為滿足管節(jié)防水要求，需在鋼套環(huán)外側(cè)預埋遇水膨脹止水條。管節(jié)上預留吊裝孔、注漿孔、吊裝孔等預埋件的位置和尺寸需嚴格依據(jù)設計圖紙進行預留。另外，在管節(jié)生產(chǎn)過程中為確保管節(jié)外壁與模具的貼合度，一般將注漿孔和吊裝孔設置成徑向與模具面垂直，以保證管節(jié)外觀質(zhì)量。

2.2.3 鋼套環(huán)制作及安裝

管節(jié)端頭鋼套環(huán)、鋼環(huán)圓弧處鋼板須一次沖壓成型，且與鋼模密貼不漏漿。鋼套環(huán)焊接成型前，須對焊接場地進行平整，以降低對后續(xù)焊接的精度影響；焊接前，須及時量測套環(huán)的實際周長，確認無誤后方可進行接頭坡口焊接。鋼筋骨架制作完成后，須邀請業(yè)主、監(jiān)理等到現(xiàn)場進行隱蔽工程驗收，經(jīng)驗驗收合格后方可合模進行澆筑。制作不合格者，須待整改完成經(jīng)監(jiān)理復驗合格后方可進行澆筑。

鋼筋骨架吊裝入模具后，應在主筋處設置鋼筋墊塊，確保管節(jié)保護層厚度；同時應按設計圖紙再次檢查各預埋件的數(shù)量、位置、規(guī)格及尺寸防止遺漏。合模后，應采用塞尺測量鋼模拼縫間隙，精度不符合時應及時進行調(diào)整。

2.2.4 混凝土澆筑

混凝土拌合采用自動稱量系統(tǒng)的強制式攪拌機，混凝土拌合稱量誤差控制在標準范圍內(nèi)。拌和過程中控制坍落度，運輸過程中盡量減少混凝土水分蒸發(fā)。混凝土現(xiàn)場取樣檢測坍落度，不符合施工要求時不得使用。同時，現(xiàn)場預留好同等條件養(yǎng)護試塊，用于脫模強度判定。混凝土拌合物應分層對稱均勻投入鋼模，使用插入式振搗器進行振搗。振搗器應快插慢拔，插點均勻排列，均勻振實。混凝土澆筑完成后進行初平，至少收3 次水，直至成型面光滑平整。收水作業(yè)完成后，應及時在成型面覆蓋養(yǎng)護膜，保濕養(yǎng)護至拆模強度。當環(huán)境溫度不低于10 ℃時可采用自然養(yǎng)護，當環(huán)境溫度低于10 ℃時采用蒸汽養(yǎng)護。

2.2.5 管節(jié)翻身

預制管節(jié)過程中鋼承口處于向下位置，由于管節(jié)在后期存放、運輸、頂進吊裝及承口水密封膏填筑均要求承口處于向上位置，故涉及管節(jié)翻轉(zhuǎn)問題。本工程大管節(jié)重約67 t，自重較大翻轉(zhuǎn)存在難度。確保管節(jié)翻身安全，將原預留的吊裝翻身孔孔深由200 mm加長至300 mm，同時預留孔采用133 mm×8 mm 鋼管。翻轉(zhuǎn)時采用專門的翻身架，為避免管節(jié)翻身時觸碰地面造成無法翻身，要求翻身架高度至少大于管節(jié)斜向?qū)蔷€長度。管節(jié)翻身作業(yè)時應安排專職安全員指揮，無關(guān)人員必須全部撤離。

2.2.6 管節(jié)堆放

管節(jié)堆放場地應具有足夠的承載能力，管節(jié)堆放前須進行預壓，以消除場地不均勻沉降。管節(jié)翻身后立即進行防水處理，一般采用聚氯酯嵌縫膠對管節(jié)承口鋼套環(huán)與管身之間的間隙進行灌注；承插口鋼套環(huán)涂刷防腐油進行防腐處理，涂刷應均勻，且雨天不得作業(yè)。不同規(guī)格管節(jié)不應混合堆放，并應做好標識，管節(jié)堆放層數(shù)不宜超過2 層，以防損壞。

2.2.7 管節(jié)驗收

管節(jié)脫模后，應在管節(jié)易見位置印制代表生產(chǎn)日期、制造編號及管節(jié)分塊號等標記，并確保標記不易被抹掉。襯砌表面應密實、光潔、平整、邊棱完整無缺損；在貯存和運送過程中應對管節(jié)采取有效的保護措施。為保證預制管節(jié)良好的受力性能，提供符合計算假定的條件，工廠每生產(chǎn)30 環(huán)管節(jié)應抽檢3 環(huán)進行水平拼裝檢驗，3 環(huán)水平拼裝允許誤差見表1。

表1 管節(jié)制作允差表

管節(jié)出廠前，應在管節(jié)意見位置對合格的管節(jié)進行標識，標識內(nèi)容應包括企業(yè)名稱、產(chǎn)品標記以及生產(chǎn)日期等，噴刷字跡應工整、清晰，不得隨意涂改，比例應協(xié)調(diào)。

3 砼管節(jié)預制技術(shù)控制措施

管節(jié)生產(chǎn)前，由施工單位牽頭組織管節(jié)生產(chǎn)廠家、頂管頂進單位、設計單位進行管節(jié)設計圖紙會審和技術(shù)交底，結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況就設計圖紙進行優(yōu)化，制定科學合理的預制技術(shù)方案。

管節(jié)生產(chǎn)過程中，監(jiān)理單位委派監(jiān)理駐場，同時預制技術(shù)人員需就現(xiàn)場操作人員進行技術(shù)交底，確保嚴格遵循預制技術(shù)方案操作。各工序完成后且自檢合格后，及時報監(jiān)理進行驗收，經(jīng)驗收合格后方可進行后續(xù)工序施工。

管節(jié)澆筑完成后，需做好養(yǎng)護措施。管節(jié)脫模時，管節(jié)混凝土立方體抗壓強度應滿足設計要求。管節(jié)的外觀質(zhì)量不應有嚴重缺陷，對已出現(xiàn)的嚴重缺陷，由生產(chǎn)單位提出技術(shù)處理方案，經(jīng)監(jiān)理單位認可后進行處理。對于管節(jié)尺寸偏差過大且影響結(jié)構(gòu)性能或安裝使用功能的部位由生產(chǎn)單位制定技術(shù)處理方案，經(jīng)監(jiān)理、設計單位認可后進行處理。處理后，應進行重新驗收。

4 結(jié)語

大直徑矩形頂管砼管節(jié)具有斷面尺寸大、自重大、結(jié)構(gòu)強度要求高、制作工藝復雜及質(zhì)量精度要求高等特點；且因頂進施工工藝，管節(jié)自身需具有自防水性能，以及良好的適用性和耐久性。在管節(jié)制作過程中，需要全方位從技術(shù)層面出發(fā)利用技術(shù)手段做好精度控制，通過質(zhì)量管控確保各項措施有效落地，最終生產(chǎn)出高品質(zhì)的管節(jié)，助力頂管頂進施工順利推進。