预制管廊施工关键技术探析_陈榕.pdf

江西建材工程技术与管理2202023年1 月作者简介：陈榕（1976-），男，福建闽侯人，本科，高级工程师，主要研究方向为工业与民用建筑及公路施工技术管理。0 引言由于地下空间的限制，传统的地下管道施工在城市的发展过程中遇到了较多问题，给城市发展带来诸多不便，为此，综合管廊应运而生1-3。综合管廊将两种以上的城市管线集中在同一地下空间，是现代化、集约化、科学化的城市基础设施，代表了城市地下管线建设管理和发展的方向，也是管廊建设发展的必然趋势4-8。近年来，随着施工技术的不断发展，装配式施工技术在实际工程中得到了广泛的应用。与传统的现浇施工方法相比，综合管廊预制施工方法在质量控制、施工效率、绿色环保等方面具有显著优势9，逐渐成为综合管廊建设的首选方案之一。平潭综合实验区金井湾片区的综合管廊总长为2.998km，采用预制拼装技术，当地气候复杂，地质条件较差，本文详细介绍了该项目预制管廊施工关键技术，可为其他工程提供参考。1 工程概况本项目位于平潭综合实验区金井湾片区，线路围绕如意湖整体呈环形走向布置，线路全长约5.413km。除去建环湖东路段和如意湖防洪闸工程范围，实际长度约3.546km，综合管廊全长为2.998km。管廊所经区域现状地表多为填砂覆盖，少数部分能观测到原始地貌。场地原地貌为滨海平原，仅部分为滨海平原和滩涂湿地地貌，且局部土质工程力学性质差，工后沉降变形大，属“高含水量、高液限、高孔隙比、低强度”类软土。2 预制管廊施工关键技术2.1 预制节段的制作综合管廊标准横断面采用单舱结构形式，最大重量为26.25t。本次预制吊装管廊为3.2m3.4m断面形式，其它为现浇结构断面。为保证管廊施工完成后能够在预应力作用下保持足够的刚度，形成一个整体性好且具有一定刚度的柔性结构，预制管廊之间采用预应力钢绞线的方式连接。与现浇段搭接的管廊，通过预先埋设的带钢边的橡胶止水带与现浇混凝土连为一体，管廊承插口之间采用两道橡胶密封圈，一道楔形密封圈，一道遇水膨胀密封圈，并用双组份聚硫密封胶嵌缝。2.2 基坑开挖为使基坑支护结构受力均匀且契合工况，基坑开挖过程中采取分段开挖的方式，严格遵循先支护后开挖的施工原则，施工过程中，基坑支护与基坑土方开挖相互联系、密切配合。土方施工采用机械挖土，并采取措施防止碰撞围护桩、工程桩或扰动基底原状土，用人工先将工程桩四周土挖空后，再用机械挖土，且机械设备必须顺着一边走，不允许来回碾压，以免工程桩压偏。土方开挖过程中，基坑内地下水控制采用集水明排，基坑周边及坑底300mm、承台应采用人工开挖，严禁采用机械开挖。土方开挖过程中，应关注天气情况，按照施工方案要求，采取相应措施。根据各路段不同地质条件、承载要求以及施工条件，基坑支护方案分别采用：钢桩+一道内支撑+单轴水泥搅拌桩止水帷幕+单轴水泥搅拌桩；SMW工法桩+一道内支撑+单轴水泥搅拌桩；SMW工法桩+一道内支撑+单轴水泥搅拌桩；SMW工法桩+一道内支撑；SMW工法桩+三道内支撑+单轴水泥搅拌桩等。2.3 预制节段的吊装2.3.1 吊装施工平台考虑场地平整至道路设计标高后再进行排水板施工，采用防淤堵塑料排水板，间距1.01.5m，正方形布置，进入下卧粉质黏预制管廊施工关键技术探析陈 榕恒超建工集团有限公司，福建 厦门 361000摘 要：文中系统总结了平潭综合实验区金井湾片区预制综合管廊建设项目的施工经验，对施工过程中的关键环节（如吊装施工平台的地基处理、汽车吊及钢丝绳等的计算、管廊的拼接缝处理等）进行了详细介绍，涵盖该项目综合管廊的预制节段预制和拼装、运输以及管节的绑扎和吊装方法等关键施工工艺，可为今后类似工程提供参考。关键词：预制管廊；吊装施工；节段拼装；管节绑扎中图分类号：TU990.3文献标志码：B文章编号：1006-2890（2023）01-0220-03Discussion on Key Technology of Precast Pipe Gallery Construction Chen RongHengchao Construction&Engineering Group Co.Ltd.,Xiamen,Fujian 361000Abstract:In order to systematically summarize the construction experience of prefabricated integrated pipe corridor construction project in Jinjingwan area of Pingtan Comprehensive Experimental Zone,the key details of the construction process（such as foundation treatment of lifting construction platform,calculation of automobile crane and steel wire rope,etc.,treatment of splicing joints of pipe corridor,etc.）are introduced in detail,covering the production and assembly of prefabricated sections of the integrated pipe corridor of the project,transportation and key methods of tying and lifting of pipe sections,etc.The construction process can provide reference for similar projects in the future.Key words:Prefabricated pipe corridor;Lifting construction;Segmental assembling;Pipe section tying江西建材工程技术与管理2212023年1 月土层的长度以不少于1m且不长于26m为准。排水板施工完成后的堆载填土采用海砂或砂性土，分层、分级填筑，堆载预压时间不少于240d，预压完成后，采用低能夯对场地进行满夯处理。路基堆载预压合格后，基坑支护场地平整标高控制在4m，为确保路基满足吊车吊装施工，考虑在路基塑料排水板施工完成且超载预压结束后，再在路基上填筑高度1m、边坡1:1.5的砂性土材料，充分压实，确保路基承载力不小于0.3MPa，确保吊车吊装施工。2.3.2 计算2.3.2.1 现场吊装汽车吊的选型计算现场施工拟采用1 台130t汽车吊进行吊装，吊重约为26.25t，设2 个吊点。吊装重量按式（1）估算：Gj=K1G0 （1）式中，G0为被吊物的重量（t），单次吊装重量26.25t；K1为动载系数，取1.2。吊装高度按式（2）计算：H=h1+h2+h3+h4 （2）式中，H为起重机的起重高度（cm），从停机面算起至吊钩；h1为平板车高度（cm），从停机面算起；h2为安装间隙（cm）；h3为绑扎点至起吊后构件底面的距离（cm）；h4为索具高度（cm），从绑扎点到吊钩中心距离。2.3.2.2 钢丝绳的选用计算经过分析，本次起吊吊具上的钢丝绳受到的拉力为178.2kN，考虑到安全系数K=6，最小破断拉力可达1069.4kN，而 根 据 GB/T 8918-2006 重 要 用 途 钢 丝 绳 表11 规 定，637S-FC钢丝绳公称直径为42mm，抗拉强度1770MPa，采用钢芯材料制作，最小破断拉力可达1110kN，完全满足要求。2.4 管节的绑扎管廊预制阶段即在侧壁预留管节吊装孔，如图1、图2。在吊装过程中，必须合理绑扎管节，确保其在吊装中不失稳，标准管节设2个吊点，每侧边1个，钢丝绳一头直接挂在管廊侧壁插销上，另外一头挂在吊具上。吊装时，单根钢丝绳两端都做成锁具套环，一端套环挂在吊具上，另一端套环挂在管廊侧壁的插销上，如图1所示。在吊装过程中，需要注意钢丝绳夹不能交错布置，吊装前，需检查夹座是否已紧扣在钢丝绳上，在以上步骤确保无误后，在钢丝绳的尾段上扣上 U型螺栓。每个连接处的钢丝绳夹数量不得少于5 个，且每个节点间距设置在67d。U型绳夹固结时，连接强度应按最小破断力的85%考虑。本工程采用钢丝绳为 42mm，钢丝绳绳夹大样见图3。图1 管节吊装孔位置及吊装孔大样图图2 管节吊装孔位置及吊装孔大样图图3 钢丝绳绳卡大样图2.5 管节的吊装方法管节吊装前，应先进行试吊，试吊高度达到300400mm时，停止起吊，检查索具的牢固性、吊车的平稳性、吊点位置的正确性。确认无误后，指挥吊车缓慢上提，调整基准线至正确位置，指挥吊车下放到位。在指挥吊车松开吊钩前，应进行初步校正，找正中心线，调整垂直度，检查管段的侧弯，依次吊装剩余管段，吊具吊装如图4、图5 所示。图4 吊具吊装示意图图5 吊具吊装示意图江西建材工程技术与管理2222023年1 月2.6 预制节段的运输预制管节单件尺寸为2m3.9m4.1m，由厂家预制场成品运输到施工现场存放，部分路段需穿过现有交通道路，由于存在超高现象，所以采取管节平放运输。为了防止管节在运输的过程中产生滑移、跌落等问题，需采取必要的加固措施。拟用两条63742mm的钢丝绳分别穿过管廊上部的吊环孔，在钢丝绳的末端用四台2t葫芦与车架拉紧连接，使管节与车架紧密连接为一体；在管节与车架之间需设有橡胶支垫，防止运输车底板磨损破坏管节接口；节段运输时，需控制车辆的行驶速度，直线行驶控制车速在20km/h左右，在弯道行驶时，可根据弯道半径控制车速，车速不宜超过5km/h，从而有效减小管节向外的离心力，以控制节段不产生滑移、跌落及倾覆。2.7 预制节段的拼接2.7.1 就位调整测量人员根据复核平面位置及标高指挥吊车工作，调整管节角度，吊车缓慢放下。就位后若偏差在允许范围内，方可撤离吊车，若超过最大允许偏差值，则需再次起吊，直到满足要求。在此项目中，预制管廊对接采用承插接口形式，管廊插口端放置楔形胶圈，遇水膨胀胶圈，用胶浆粘接于插口处稳固，保证管廊对接后胶圈固定，不发生移位并与承口端挤压，形成止水功能。管廊承插口端对接完成之后，在管廊内周接口结合处采用聚乙烯发泡填缝板和聚硫密封膏，进行二次防水。2.7.2 密封圈安装注意事项密缝圈安装前，要仔细检查其表面质量，确保无裂痕等明显的缺陷。在安装密封圈时，不能装错方向和破坏唇边，同时注意不要破坏密封圈的表面完整。安装时，切勿强制安装，要讲究配合度，不能用锤子敲入，而要用专用工具现将密封圈压入承插口，安装前，宜在管道唇边涂抹润滑油。注意检查密封圈沟槽是否有异物，以免在密封圈安装完成后，由于沟槽内存在异物而引发接缝处漏水。2.7.3 对接拼缝要点在预制管廊施工过程中，管节之间的对接拼缝是一个重要环节，对接拼缝施工质量的好坏不仅会影响到管廊的耐久性节段，还直接决定着综合管廊是否能成为一个整体。在施工遇水膨胀胶圈时，胶条的初凝时间要考虑到现场的气候条件、温度和其他一系列不稳定因素，确保拼缝质量，以免出现现场未涂好的胶条已凝固等问题。涂胶采用的是双面涂胶，涂胶前，先要将接缝处混凝土表面的灰尘，污迹清理干净，涂胶时秉持快速、均匀的施工原则，涂胶厚度宜布满企口，在涂胶完成后，需用特制的刮刀检查其施工质量，同时用刮刀将表面的杂物和多余部分清理干净。2.7.4 管廊张拉锁紧在预制管廊吊装到位且对各个节段的管节调整定位后，安装液压千斤顶作为临时支撑，随后进行接缝涂胶施工，为防止张拉时接缝处受到干扰而开裂，在每道接缝涂胶完毕后，需要将管节精确检查定位。整孔安装就位后，张拉预应力钢束，进行整体张拉。张拉前需要对钢绞线表面进行检查，不允许出现可能影响其使用性能的缺陷，张拉时钢绞线的表面也不得有油、润滑剂等物质，允许存在轴向面缺陷，但深度应不大于单根钢丝直径的4。管廊预制张拉时，每两节进行一次锚固，每次张拉节数两节，每次张拉长度设定为4m，张拉时使用4 个张拉孔。按照管廊之间的间隙大小的不同，对不同孔分别张拉。张拉过程中，吊车指挥人员和油泵操作人员要紧密沟通，相互协调。若管架间距不符合要求，应单独进行复张拉，分析原因，采取有效措施，直至符合要求。张拉千斤顶和张拉油表在使用前，需经监理校验验收。在预应力张拉之前，先要仔细阅读图纸，确定要使用的锚具类型和需要的钢绞线数量，同时，张拉设备的校验周期不得超过6个月，且张拉作业次数少于200次。张拉施工前，应设置必要的安全警戒线和安全警示标志，以免非作业人员接近张拉现场产生安全隐患。预应力钢筋张拉锚固后，实际的张拉预应力值需符合工程设计规定的检验值。锚具的封闭防护应符合设计要求。设计无要求时，应符合现行国家标准 GB 50204-2015 混凝土结构工程施工质量验收规范 的有关规定。管廊安装完毕后，对预先设于四角的预应力钢绞线进行张拉，以加强管廊之间的连接。管廊张拉锁紧时需150kN的张拉力，通过预留的手孔张拉锁紧每根穿过的钢绞线，把管廊串联成具有一定刚度的整体，防止管廊的不均匀沉降。在管廊张拉拼装完成后，应及时用 C50 微膨胀混凝土封孔，防止预应力损失和钢绞线锈蚀。2.8 沟槽回填当管道结构达到100%强度时，可采用石灰进行沟槽的回填。回填时，需保证罐内不得有积水，不得回填腐殖土、淤泥和大块填料，沿管廊顶部及四周均匀对称进行回填。回填完成后，需用夯机压实，其余的用12t压路机山压实和回填。安装在地下水区域的管廊应在维护期结束后立即回填。管廊回填应符合GB 50141-2008 给排水构筑物工程施 I及验收规范 的规定，回填压实度不小于94%，完工后的管廊必须及时覆盖回填，严禁长期裸露在外。3 结语根据平潭综合实验区金井湾片区预制管廊施工的结构特点和实际施工环境，选择合适的预制节段拼装方案，综合考虑施工安全、经济、工期等因素，制定详细的、有针对性的现场拼装施工方案。本文介绍了预制管廊节段的制作及基坑开挖的要点，对管廊的吊装及运输进行了详细总结，从吊装平台的考虑、吊装的选择计算、吊装方式、预制节段境内的运输等方面充分考虑了安全施工问题，可为今后类似工程提供借鉴。参考文献 1 钱瑞雪，陈新元，刘琥铖.新型地下管廊施工工艺研究J.施工技术，2019（10）：104-107.2 翁玉峰，张立新.基于 BIM 的综合管廊管理平台建设及研究J.公路，2018，63（9）：203-209.3 张季超，沈冬儿，张岩，等.预制整体整体式模块化结构施工技术研究J.施工技术，2021，50（13）：139-142.4 黄谦.城市综合管沟发展及应用探讨J.市政技术，2012，30（1）：71-74.5 陈明辉.城市综合管沟设计的相关问题研究D.西安：西安建筑科技大学，2013.6 王恒栋，薛伟辰.综合管廊工程理论与实践M.北京：中国建筑工业出版社，2013.7 胡君，谢菲，赵世强.现浇与预制城市综合管廊的综合对比分析J.工程建设与设计，2016（6）：20-23.8 林金扬.现浇与预制城市综合管廊的综合对比研究J.低碳世界，2021，11（11）：71-72.9 梁宁慧，兰菲，庄炀，等.城市地下综合管廊建设现状与存在问题J.地下空间与工程学报，2020，16（6）：1622-1635.