顶进施工法用钢筋混凝土箱涵制作及应用.pdf

2 0 1 5年第 1 2期 l 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PRODUCTS 20l 5 No 1 2 De c e mb e r 顶进施工法用钢筋混凝土箱涵制作及应用 张吟秋 ( 中国混凝土与水泥制品协会排水管工作部 ， 4 3 0 0 4 0 ) 摘 要 ：结合武汉地下轨道 交通 3号 线宗关站 一期 工程 实例 ，介 绍了顶进施 工法用钢筋 混凝 土箱涵的原材料 选 择 、 模 具 设 备 、 制 作 方 法 、 生 产 工 艺 及 施 工 方 法 关键词 ： 顶进施 Y - 法； 钢筋混凝土箱涵 ； 模具 ； 成型工艺 ； 铜 筋骨 架 Ab s t r a c t ：Co mb i n a t i o n a n e n g i n e e r i n g c a s e o f Wu h a n u n d e r g r o u n d r a i l t r a n s i t l i n e 3 Z o n g g u a n s t a t i o n fi r s t s t a g e p r o j e c t w h i c h i s t h e t y p i c a l c a s e o f r e i n f o r c e d e o n c r e t e b o x c u l v e r t s f o r j a c k i n g c o n s t r u c t i o n m e t h o d ， t h e s e l e c t i o n o f r a w ma t e r i a l ， mo l d e q u i p me n t s ， p r o d u c t i o n me t h o d s ， p r o d u c t i o n t e c h l o l o g y a n d c o n s t r u c t i o n me t h o d a r e i n t r o d u c e d Ke y wo r d s ：J a c k i n g c o n s t r u c t i o n n l e t h o d ；Re i n f o r c e d c o n c r e t e b o x c u l v e r t s ；Mo u l d ；F o r mi n g p r o c e s s ；R e i n t b r c e me n t c a g e 中图 分 类 号 ： TU5 2 8 7 9 文献 标 识 码 ： A 文章 编 号 ： 1 0 0 0 - 4 6 3 7( 2 0 1 5) 1 2 - 3 2 0 6 0前 言 近几 年来 ， 随着 我 国地 下 基 础设 施 和 地 下管 网 建设 的快 速发 展 ，大量 预 制管 涵应 用 于建 设工 程 ， 包 括 圆管 涵 、 异形 管 涵及 矩 形箱 涵 。 由于矩 形 箱 涵 断 面 利 用 率 大 ， 有 利 于 内廊 布 置使 用 ， 目前 已在 电 力隧道工程 、 地下综合管廊 ( 共 同沟) 工程 、 地下蓄 水工程 、 城市铁路 隧道工程 、 城市交通地下通道工 程 以及引水排水管道 T = 程 中得 以应用。同时， 在诸 多不具备开凿施工条件 下， 顶进施工用钢筋混凝土 管涵已成为首选材料之一。对于顶进施工用钢筋混 凝土圆管而言 ， 管材制作技术与施工顶进技术已普 遍推广并应用 ， 但对顶进施 工法用钢筋混凝 土矩形 箱 涵 而 言 ， 作 为一 种 先进 的非 开 挖 材 料 ， 无 论 是 箱 涵 制造 还 是顶 进 施 工技 术 ， 尤 其对 于 大 截 面钢 筋 混 凝 土箱 涵 ， 都 还在 研发 过程 中。 本 文 主要 介 绍 武汉 地 下 轨 道 交 通 三号 线 宗 关 站 出人 口过街通道用大型顶进施 工法用钢筋混凝 土箱涵的生产及应片 j 1 工 程概况 及产 品技 术要 求 1 1 工程 概况 武 汉 市地 下 轨道 交 通 3号 线 宗关 站 一 期 工 程 位于汉 口解放大道与建设大道交叉路 口宗关站过 街 通道 ，采 用 6 9 0 0 m mx 4 9 0 0 mm x 1 5 0 0 mm矩形 钢 筋 混凝 土箱 涵顶 进施 工 图 1 为 工程 用钢 筋混 凝土 箱 涵 ， 施 工 图见 图 2 该项 目是武 汉 地铁 集 团学 习广 州 地 铁公 司 、 上 海 地铁 公 司在 地 下 轨 道 交 通 矩 形 通 道 施 工 中采 用 一 3 2 一 图 1 武 汉 地 下 轨 道 交 通 3号 线 钢 筋 混 凝 土 箱 涵 图 2 武汉地铁 3号线箱涵顶进1 二 程施工 大 型矩 形箱 涵 顶 进施 工 的经 验后 ， 于 2 0 1 4 2 0 l 5年 在 武 汉 地 铁 3号 线 宗 关站 出入 站 过 街 通 道 设 计 中 采 用 了 矩 形 刀 盘 式 土 压 平 衡 顶 管 机 顶 进 宽 6 9 0 0 m inx 高 4 9 0 0 ra m的大截面钢筋混凝土箱涵。 1 2 产 品技术 要求 l _ 2 1 几 何 尺寸要 求 顶 进 箱 涵 外 形 尺 寸 ： 6 9 0 0 mm x 4 9 0 0 mm 1 5 0 0 m mx 4 5 0 mm ( 宽 X高 X 长 x 厚 ) ； 内 净 尺 寸 为 6 0 0 0 mmx 4 O O O mm x l 5 O O m m； 单 节箱 涵重 量 约 3 8 t 。 1 2 2混凝 土 质量 要求 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张吟秋 顶进施工法用钢筋混凝土箱涵制作及应用 2 - 3 7钢板 液压 压力 机 钢板液压压力机用于承 口钢环 四个 角的弧形 钢板模压成型。 承 口钢环 四个 角 的弧 形 钢板 要 求 较 高 ， 采 用企 业 自制钢板液压压力机 用专用弧形模及定位辊轴 压制成型， 能较好地保证弧形钢板的制作精度。 2 3 8 吊具 吊具用于吊运钢筋、 钢环和箱涵产品。 分别 配制钢筋骨架 、钢环及箱涵管节 专用 吊 具。其 中， 箱涵管节专用 吊具有普遍采用 的传统 吊 具和下挂吊索的新型 吊具。下挂 吊索新型吊具 比普 通 吊具插销进出更方便 ， 使用更安全 ， 可靠性更高 。 2 3 9 翻管 机 翻管机用于成品箱涵翻管。其实为翻管托架 ， 成品箱涵可利用 吊销搁置在托架立柱预留半环 内， 采用钢丝绳牵引 ， 完成翻管 。 2 3 1 0 门吊 采用双梁双小 车门式吊车吊卸箱涵 ， 其稳定性 能较好。 3生产 工 艺流 程 3 1 流 程 图 顶进施工法用矩形钢筋混凝 土箱 涵制作工艺 流程 图如 图 1 2所示 。 钢模清理 涂脱模剂 钢模 钢筋骨架制作 l l 钢承口环制作 l l 预埋件制作 钢模 钢筋骨架及钢承 口环 、 预埋件安装 模具 组装 、 吊装孔定位 、 模具精度检查 混凝土搅拌 、 混凝土浇筑 、 收光抹 面 脱模、 翻转及湿水养护 H蒸汽养护 产 品 灌注密封胶 、 承 口钢 环防腐 产品 出厂 产品标识 、 产品人货场 图 1 2 顶管施工法用矩形钢筋混凝土箱涵制作工艺流程图 3 2 钢筋骨架制作 在预制大截面钢筋混凝土箱涵制作过程中， 钢 筋骨架质量是决定预制钢筋混凝土箱涵性 能的关 键 环 节 之 一 ， 6 9 0 0 mmx 4 9 0 0 mmx 1 5 0 0 mmx 4 5 0 mm 预 制钢筋混凝土箱涵 中最粗 的钢筋直径为 2 8 m m， 总 钢筋用量达 3 9 6 t 。 3 2 1 钢筋半成品加工 钢筋骨架制作首先须按 图纸要求加 工好钢筋 半成品 ， 包括 ： 在钢筋切断机上下料切断 内、 外纵 向 钢筋及在钢筋弯曲机上弯曲加工端面加强钢筋。端 口加 强 筋 的长 度 是 保 证 外 环 筋 骨 架 直 径 的 关 键 尺 寸 ， 制作 时应确 保精度 ； 在钢筋弯弧机上控制好 内 外环筋下料长度 ， 按图纸要求弯卷成相应形状。 该 项 目内外 纵 向筋 和 两 端 口的 加 强 筋 采 用 纵 向整体封闭环箍替代 。 3 2 2 钢 筋骨 架成 型 钢筋骨架制作成型钢筋骨架成型台( 专用成型 靠模 ) 上进 行 。 3 2 - 3 保 护层 定位 撑脚 安装 在钢筋骨架外侧面和下端 面安装保护层 定位 撑脚 ， 以保证混凝 土保护层厚度的准确性 。撑脚可 采用塑料撑脚 、 钢筋 弯制的撑脚或专制作砂浆保护 层垫块等型式 。该项 目采用 的是 钢筋弯制的撑脚 。 撑脚分上下二层设置安装 ， 每层不宜少于 8个 。下 端 面撑脚 沿底 模环 向均布 。 3 2 4 钢筋骨架吊运 钢筋骨架采用专用吊具 吊运，也可采用专用小 车搬运 ， 但不得在地面拖运。 3 2 5 钢筋骨架质量控制 3 2 5 1 钢筋骨架尺寸偏差控制 箱涵钢筋骨架尺寸控制主要有 ： 骨架长度 、 环筋 数量和间距 、 纵筋数量 、 撑脚高度等 。 3 2 5 2 钢筋骨架检验内容 焊点质 量 ： 有无过火烧伤 、 咬 肉现象及有无漏 焊 、 脱 焊 之处 ； 搭 接 长 度 ： 内 层 、 外层 环 筋 的搭 接 是 否符 合要求 ； 检查 内外层斜支撑筋 ， 其端头露 出内 层钢筋 内侧和外层钢筋外侧不应超过 1 0 m m。 3 3 钢承 口环制作 ( 1 ) 将 1 6 Mn材质 1 6 ram厚 钢板在剪板机上裁 剪成宽 3 4 5 mm的钢承口板 ( 也可用 自动气割裁剪) 。 ( 2 ) 在龙门刨上 或专用倒边铣床上将裁剪好的 钢板倒边剖 口， 也可采用 自动气割角并用砂轮机磨 光加 工 。 ( 3 ) 四个角 的弧形钢板成型是钢承 V I 环制作难 点 ， 弧度的准确是关键。在钢板液压压弧机上进行 。 ( 4 ) 将压制定型的钢承 口环圆弧钢板和直板在 承 口钢环成型台 ( 专用靠模 ) 上 固定调整后焊接成 型 必 须 确保 钢 承 口环 尺 寸 和 弧度 准 确 这 是 不 同 于圆形 顶管 的重 要环 节 。 。 ( 5 ) 插 口钢筋 和 承 插 口内壁 钢 环可 选 用 尺 寸合 适的扁钢制作。 3 4 预埋配件的准备 预制钢筋混 凝土箱涵 的预埋配件有 ：吊装孔 、 注 浆 孔 、 预 埋钢 板 和各 种 锚 固钢 筋 。 以上 预 埋配 件 均 一 35 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年 第 l 2期 混凝 土与水 泥制 品 总第 2 3 6期 按 图纸加工 3 5 模具 组装 6 9 mx 4 9 mx 1 5 m、重 量 达 3 8 t 的大截 面 钢承 口 钢筋混凝土箱形管节 ， 使用和施工要求其技术性能 和精度都非常高 所 以箱涵管节的制作质量 和技术 指标 也 相应 的要求 较 高 。生产 管节 用 的模具 及模 具 的组装就成为箱涵管节生产 的基础保证。 模具组装前组模前必须认真清理模具 ， 把模具 上的混凝土残积物全部清除，并均匀喷涂隔离剂。 3 5 1 底 模安 装 底模座是底盘的定位基础 是槽钢焊制 的网格 构件 底模座和底盘焊制的底模沿长度 6 9 m方向均 分为二片。底模在使用时， 安装在 8块预埋件上 ， 经 水平仪校正安装 ， 四角点及两片底盘连接处 ， 水 平 误差 1 5 ra m， 因底盘平面内、 外边均有凹凸( 灌胶槽 和勾缝槽 ) ，在两槽间注水很直接可测得底模安装 的水 平误 差 。底模 安 装完 毕 后 ， 在矩 形 内框底 模 座 上安 装定位 支 撑架 ， 确保 牢 固 。 3 5 2 内模 安 装 内模板 下 部 与底模 采 用 铰链 连 接 固定 在 底 模 座上 ， 模板可向模内倾倒 ， 方便脱模 。模板上部有双 向丝杆与定位支架连接 ， 以便调整 内模板 的安装 精 度 。安装 时 首先 校正 长 、 短 内模 板各 一片 ， 主要 校 正 这 两 块 内模 板 与 底 盘 的垂 直 度 ， 误 差 0 5 mr n ， 然 后 以校 正好 的长 、 短 内模 板 为基 准 ， 校 正 另外 的长 、 短 内模板， 控制长边为： m il l 。 安装内角板， 锁紧连接螺 栓 ， 连接处不错缝。 3 5 3外模安装 外模 下部 有 定 位销 固定 在底 模 上 。 安 装 时依 点 插进定位孑 L ，安装 四个角连接螺栓及调节丝杆 ， 依 托 内模 调整 校 定 管壁 厚 度 ， 误 差 + 2 ra m， 校 正 完 成后 拧紧四个角连接螺栓 ， 检查对边尺寸， 控制 o m m， 矩形 框 对角 线误 差 5 ra m。 3 6 混凝土搅拌及浇注成型 3 6 1 混 凝 土搅拌 混 凝 土搅 拌 采用 5 0型搅 拌 站 ，搅 拌 机为 出料 1 m 的立式行星式强制搅拌机。 配料准确， 供料进度 快 ， 混凝土坍落度控制 3 - 5 c m。 3 6 2混凝 土成 型 3 6 2 1 混 凝土 成 型工艺 钢 筋 混 凝 土 箱 涵 的成 型 工 艺 目前 主要 有 湿 法 与 干法 二种 ：干法 主 要是 指 芯模 振 动 成 型方 法 湿 法 主要 是 指浇 注 加辅 助 插 入式 振 动 成 型 ， 同 时湿 法 又分 湿法 卧式 成型 工艺 和湿 法立 式成 型工 艺 。钢 筋 一 3 6 一 混 凝 土 箱 涵 的成 型 工 艺 中 浇 注加 辅 助 插 入 式 振 动 成型工艺较为简单 ， 小批量生产灵活 ， 产 品外观光 洁度高 。适合于大 口径 、 多孔箱涵和顶管施工法用 钢承 口钢 筋混凝 土箱 涵 的制作 成 型 。缺点 是生 产效 率低 ， 装拆 模麻 烦 ， 劳动 强度 大 。对 于开槽 施工 的 中 小 口径 矩形 钢 筋混 凝 土箱 涵 多 采用 湿 法 卧式 成 型 工艺 或 芯模 振 动成 型 工艺 而对 于顶 进 施 工 的 大 口 径钢筋混凝土箱涵 ，由于钢承 口向下套人底托盘 ， 基本都采用立式浇注方式 。 该丁程制作的 6 9 0 0 m m 4 9 0 0 mm箱涵采用立式 浇注 加插 入式振 动成 型工 艺。 3 6 2 2立式 浇注 加插入 式 振动成 型 立式浇注加插入式振动成型由 4人持 5 0 ra m插 入振动棒进行 ， 每节箱 涵分 4 5层加 料 ， 分层振捣 密实 ， 每层加料厚度约 3 0 0 4 0 0 m m； 加料控制均匀 ； 振捣棒 应 快捅 慢提 ，插 入 深度控 制 在进 入下 层 5 0 l O O m m： 插入间距应小于振捣器有效作用半径 ： 插入 点应 按 一 定 方 向移 动 ， 不 得 漏 振 ， 尤 其 要 注意 两 棒 结 合 处 ： 振 捣 时间 以 昆凝 土表 面 液化 并 无 气泡 逸 出 为准 ；振捣过程 中控制振捣棒不碰撞钢模和 吊装 孔 、 注浆孑 L 等预埋件和钢筋骨架 ； 振捣成 型应连续 完成 ， 每层振捣时问问隔不得大于 3 0 rai n 。 3 6 2 _ L 端 面抹 面收光 振捣完毕 ， 及 时清 除上端面余料 ， 并进行粗抹 面 混 凝 土 终 凝 前 ， 上 端 面需 进 行 不 少 于 二 次 的收 水抹面 ， 使上端面与钢模上端基 准面平齐 ， 且端面 光洁 、 平整。 收水结束后 ， 及时罩上蒸养罩。 3 7 箱涵 养护 顶进施工法 用钢筋混凝 土箱涵的养护和大 口 径 顶 进施 工 法用 钢 筋混 凝 土 圆管 一样 ， 采 用蒸 汽 养 护加湿水养护。 3 7 1 蒸汽 养护 采 用 蒸 汽养 护罩 ， 带 模 蒸 养 。 由于 箱 涵 管壁 远 比圆涵管厚 ( 达 4 5 0 m m) ， 控制最高蒸养温度和升温 速 度 致 关 重 要 ， 该 项 目采 用 的蒸 养 制 度 为 ： 静 停 时 问 1 5 2 h ， 升 温 时 间 2 5 3 h ， 恒 温 时 间 3 5 4 h 降 温 时 间 2 2 5 h ， 最 高蒸 养温度 6 5 3 7 2后期 养 护 脱模后的箱涵在货场进行湿水养护 每天不少 于 3次 。 3 8 脱 模 、 翻转 及运 输 3 8 1 脱模 当箱涵混凝土表面温度 与环境温度之差小 于 2 0 c c 时 ， 方可进行拆模。 脱模产品用回弹仪进行强度 检验 ， 一般 为 3 5 M P a左右 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m