φ3000顶进施工用钢筋混凝土管预制关键工序控制

李志玲

(太原市辰宇市政有限公司，山西太原 030024)

1 工程概况及特点

太原市汾东商务区十号线工程是太原市重点工程。由于十号线雨水管线埋深最高达16 m，考虑到工期、质量、安全、环保等多方因素，经过专家的多次论证，决定在十号线采用双孔式3m顶管施工。该工艺是山西市场首次使用的新工艺。φ3000钢承口式钢筋混凝土管是目前山西省最大口径的钢筋混凝土排水管，属省内首次开发应用，我公司承接φ3000钢承口式钢筋混凝土管预制项目。管节外径3600 mm，内径3000 mm，管节长度2 500 mm，壁厚为300 mm。管节为钢筋混凝土结构，插口采用止水槽，混凝土设计等级为C50，抗渗等级为S8。

φ3000钢承口式钢筋混凝土排水管基本构成:钢筋混凝土管体、钢承口、钢插口、注浆孔、起吊孔、楔形橡胶圈(见图1)。

图1 φ3000钢承口式钢筋混凝土排水管基本构成

由于管节直径大，体积大，在制作过程中要控制好以下几个关键点:1)需满足管节外型尺寸的精度要求。由于本工程管节体积大，制作精度要求高，因此必须保证钢模的精度以保证管节的外形尺寸。2)由于本工程管节体积大，相应的钢筋骨架也庞大，为保证钢筋骨架精度，必须采用专门的设备进行钢筋骨架成型。3)管节的承口钢套环精度要求高，必须保证钢套环的成型质量。4)严格控制混凝土及浇筑质量，以满足设计及顶进施工工程的要求。

2 具体关键过程控制

2.1 钢模

为满足φ3000管预制高精度的要求，有一套刚度足够用，可反复使用、高精度钢模至关重要。我们购买了江苏邦威机械制造有限公司的φ3000立式振动顶管模具(见图2)，本钢模既有足够的刚度，又有高精度。同时可保证钢模在反复使用过程中不变形，在使用中拆装方便，符合操作工人的操作习惯。

2.1.1 模具结构

1)内模。内模为对称两端能伸缩水平移动板的整体式内模。利用重力作用，通过中心提芯立柱连接调节螺杆带动伸缩水平位移板沿圆心方向移动，从而达到自动装、脱内模的效果。为防止安装或脱卸不到位，在内模中还配置了可翻转千斤顶，确保水平移动伸缩到位。

2)外模。外模为两半圆组成整圆。在外模的合模处设有手板葫芦。操作中外模受力均匀，拆、装位移可以控制，既避免了装模时模具碰撞位移造成的模具损伤，又避免了脱模时对混凝土管节的损坏。

3)底模。底模为整体式地板。在位于内、外模的接触面处采用减阻钢条，通过减少与内、外模的接触面来减少摩擦阻力，方便内外模拆装。在钢套环的接触处设置止水橡胶圈，阻止钢套环内壁的漏浆，同时也可起到钢套环的定位作用。

2.1.2 过程控制

1)组装后的管模尺寸误差应小于GB/T 11836混凝土和钢筋混凝土排水管规定的该规格管子各部尺寸允许偏差要求。两端口及合缝应无明显间隙，各部分之间连接的紧固件应牢固可靠。

2)底模应平整，内外模与底模、合缝之间要用密封胶圈密封，内外模垂直于底模并准确定位。

3)管模内壁应清理干净，剔除残存的水泥浆渣。管模内壁及挡圈、底模均应涂上隔离剂。隔离剂可选用油脂、乳化油脂、松香皂类等，其基本要求为不粘结和污染管壁，成膜性好，易涂刷，与钢模附着力强。

4)钢筋骨架装入管模前应保证其规格尺寸正确，保护层间隙均匀准确，在组装后的管模内钢筋骨架一般应不松动。

5)吊装孔用无缝管φ114×7×200 mm，其边端应打磨干净，无毛刺。吊装孔销轴表面应先刷上机油，再套上无缝管。孔销和无缝管装套好后，用不干塑胶对其面对混凝土端面和配合间隙进行封堵，外模端用石棉绳和黄油进行密封，防止混凝土浆液进入两者的配合间隙内。

6)同一套管模各部件宜编号，定位组装。

2.2 大直径钢筋骨架焊接工艺

1)大直径钢筋骨架滚焊机，由于φ3000管的钢筋骨架体积非常大，因此我们采用大直径钢筋骨架滚焊机，该滚焊机最大外径4 000 mm，可焊最大钢筋直径12 mm，纵筋根数按32根设计，见图3。

图2 φ3000立式振动顶管模具

图3 滚焊机

2)双层钢筋骨架的层间要用垫筋连接牢固，垫筋与纵筋连接时，要保证垫筋起定位作用部分的长度符合设计要求。

3)钢筋骨架要有足够的刚度，接点牢固，不松散、不塌、不倾斜，无明显的扭曲变形和大小头现象，在运输骨架、装模及成型管子过程中，能保持其整体性。

4)钢筋骨架各部尺寸允许偏差应符合GB/T 11836混凝土和钢筋混凝土排水管要求。

5)所有交叉点均应焊接牢固，邻近接点不应有两个以上的交叉点漏焊或脱焊。整个钢筋骨架漏、脱焊点数量不大于总交叉点的3%，且全部采用手工绑扎补齐。

6)焊接咬肉深度不应大于钢筋直径的5%。

7)焊接钢筋骨架不应有明显的纵向钢筋倾斜或环向钢筋在接点处出现折角的现象。纵向钢筋端头露出环向钢筋长度不应大于15 mm。

8)根据管节钢筋笼制作的精度要求，加工了能保证高精度的钢筋笼胎架，胎架为十字结构，按内外层钢筋笼直径尺寸焊好卡扣，把钢筋笼卡入胎架的卡扣后进行承口和插口U形筋的焊接，从而保证内外钢筋笼间距的精度要求。

2.3 钢套环加工及安装精度控制

1)钢套环加工。

钢承口套环采用直径和周长双向控制，由专业裁剪钢板厂家用专用的裁剪钢板机进行精确裁剪下料为半成品，使其周长误差控制在2 mm以内。然后用专用卷板机进行卷制，并用专用弧度模板反复检测，从而保证钢套环弧度。之后焊接成型。焊接成型后除必须将接头内侧焊接面磨平外，尚须进行轧圆处理，确保钢承口的圆度。

2)安装精度控制措施。

在钢套环安装过程中，使用专门吊具对钢套环进行4点起吊，确保钢套环的平稳吊运，并减少钢套环产生的变形。安装完成后，由质检人员对钢套环尺寸进行复核，符合标准后才能进行下道工序的施工。

2.4 混凝土原材料及振捣质量控制

1)混凝土原材料及配合比。混凝土必须采用高强、耐久性混凝土。耐久性混凝土由52.5 MPa硅酸盐水泥、摩西矿渣粉、粉煤灰按一定比例混合组成胶凝材料。选用优质砂石料和减水剂。最大水胶比控制在0.35左右，混凝土坍落度控制在80 mm左右。以较小的水胶比和用水量配置成高强度、高密实、高耐久性的混凝土。满足混凝土设计强度等级为C50，抗渗等级为S8的要求。由于φ3000管径的结构尺寸，还有内部密集的钢筋排布，要求混凝土具有一定的流动性。因此，该混凝土配置采用低用水量，高流态外加剂、低砂率，5 mm～25 mm与16 mm～31.5 mm石子匹配掺加的多种技术手段来控制混凝土质量。

2)混凝土浇筑振捣质量控制。浇筑前必须做好各项准备工作，其中包括钢筋安装精度检测，模具定位紧固检查、注浆孔、止浆环安装位置检查，振捣平台、振捣机械检查等各项工作，在各项工作检查合格后方可进行混凝土的浇筑。混凝土搅拌要充分、均匀，现场测试混凝土坍落度。混凝土布料要均匀，每层布料厚度控制在40 cm左右，上下层混凝土振捣要求振捣棒插入下层混凝土10 cm。使上下层混凝土结合成整体，避免漏振、欠振和过振。振捣时严禁碰撞钢筋、预埋件和管模。振捣成型后上端面应除去浮浆并压实抹光。静放1 h～2 h后再抹面至少两次，然后进行蒸汽养护。

2.5 脱模

1)蒸汽养护结束，确认管体混凝土已达到规定的脱模强度后方可脱模。脱模强度的确定以管子在脱模中不会发生结构和外观损坏，并满足吊运强度要求为准。

2)脱模过程中，应采取防护措施(吊车协助、柔性隔垫物)和正确的卸模操作(对称卸螺丝或专用工具)及吊运方式(专用吊具)，防止管体结构和外观损伤。

3)脱模后的管子若存在外观缺陷并在GB/T 11836允许修补范围内，应按《产品修补要求》进行修补。修补材料应与混凝土颜色接近，粘结强度不低于管体混凝土的抗拉强度，抗压强度不低于管体混凝土的抗压强度。

4)当气温在10℃以上时，宜洒水养护至管体混凝土达到出厂强度。

3 结语

φ3000顶进法施工用钢承口式钢筋混凝土管预制关键工序要从钢筋骨架、混凝土浇捣质量、钢套环的生产加工等方面进行控制，从而生产出高精度、高质量的混凝土管节。