市政工程组合式排管装配化施工技术研究与应用

陈攀

（中交第二航务工程局有限公司，武汉 430040）

1 工程概况

雄安容东B、C 社区支路配套综合管网、市政道路、排水管网系统、给水管网系统工程（二期）项目位于雄安容东片区，本项目是河北雄安新区成立后先期开始动工建设的项目片区之一， 该项目位于河北省容城县东侧、 荣成—乌海高速公路北侧，规划用地面积约为13 km2。

本项目综合管网工程中的组合排管长度为12.150 km，分别布设在E11 路、E12 路、E16 路、E17 路、E18 路、E19 路、N12路、N13W 路、N13E 路、N14 路、N15 路、N17 路共12 条支路下方。 组合排管为钢筋混凝土结构，其中，电力排管内部管道采用内径为175 mm 的管道，材质为PVC-C，通信排管内部管道采用内径为110 mm 的管道，材质为PVC-U，组合排管为两种内径管道的排列组合不同分为不同的类型，每延米质量约为5 t（见图1）。

图1 B1 型组合排管横截面图

2 施工工艺选择

雄安容东片区是回迁安置区，居民能否顺利回迁，事关启动区及雄安新区整体开发能否顺利开展。 本项目全部组合排管需要在1 个月内完成，工期较短，且受房建单位交叉施工影响，工作面移交受限，不能全部工作面同时施工。 组合排管的传统施工工艺为钢筋混凝土现浇施工，优点是成熟可靠，缺点是劳动力需求量大，施工效率较低，施工周期耗时较长，难以满足上述业主工期目标的要求[1]。

组合排管预制安装工艺，采用工厂化预制、标准化水平更高，施工现场只需要将组合排管进行安装连接，每个工作面每日可安装60 m， 配置7 个工作面同时施工， 施工效率大大提高，完全满足业主工期要求。

3 组合排管预制工艺研究

针对本项目组合排管预制装配化施工， 项目的研究工作在借鉴国内外成功的经验和已有的研究成果基础上， 通过大量认真细致的研究工作解决了项目组合排管施工应用过程中的技术难点， 同时组合排管装配化施工技术的应用提高了项目施工效率和施工质量。 其主要研究内容为：（1）组合排管节段预制长度12 m，使用直径32 mm 吊环起吊，每节段10 个吊环；（2）组合排管侧壁设15 cm 深张拉槽,组合排管核心区外侧壁厚20 cm；（3）节段间端部连接质量。

3.1 组合排管预制节段长度研究

组合排管节段设计长度为12 m，主要考虑内部管道定尺长度为6 m，同时尽量减少接头数量，提高安装效率。 但存在以下3 个问题：（1）组合排管每米质量约5 t ，12 m 节段质量约60 t。现场吊装环境复杂，交叉施工影响较大，场地受限，吊装60 t构件较为困难；（2）12 m 节段运输较为困难， 需要采用加长车辆，同时单节段60 t，属于超限运输；（3）单个节段设置10 个吊点，为平衡各吊点受力，需采用专用吊具，起重吊装不便。

为解决以上问题， 项目部通过与设计单位沟通后将预制节段长度调整为6 m，满足管道定尺长度6 m 的要求，同时节段质量不超过30 t，解决了吊装灵活性和超限运输的问题，同时可将每个节段的吊点数量调整为4 个， 普通直径32 mm 圆钢受力无法满足要求，采用吊环螺钉代替，并采用专用鸭嘴扣吊具。

3.2 组合排管预制节段宽度研究

组合排管采用无黏结预应力筋连接，在侧壁设置了15 cm深张拉槽，要求核心区外侧壁厚20 cm。 项目部研究分析后发现预应力孔道与排管内部管道的距离较大，存在多余区域，通过与设计单位确认，将核心区外侧壁厚调整为15 cm，缩小结构尺寸，为项目部共节约混凝土约为1 300 m3。

3.3 组合排管预制节段端部连接研究

组合排管连接工艺为无黏结预应力筋连接， 并使用遇水膨胀橡胶条防水。 该方案存在以下两个问题：（1）雨水膨胀胶条雨水膨胀后， 可能从组合排管端部缝隙挤出， 造成防水失效；（2）预制过程中，管道位置的偏差可能会使组合排管连接处存在错台，安装完成后电缆穿线困难。

为解决上述两个问题， 项目部经研究采用以下措施：（1）在排管端部钢模板四周增设一圈凸出的钢带， 在组合排管预制完成后端部会形成凹槽，组合排管安装完成后，使用防水砂浆封堵，保护雨水膨胀橡胶条；（2）在排管各孔端四周钢模板上增加了喇叭口形的外凸模具， 使预制完成后的排管各孔道口形成内喇叭口形状， 即使组合排管在安装后产生了轻微的错台或不均匀的沉降， 仍可以保证线缆顺利穿过节段间的组合排管孔（见图2）。

图2 B1 型组合排管实物图

4 组合排管安装工艺研究

4.1 主要设备研究

组合排管安装施工主要设备为起重设备， 对以下3 种设备进行比选分析（见表1）[2]。

表1 主要设备选型对比表

单个排管长6 m，最大质量约30 t，综合考虑场地吊装条件、工效及经济性等，现场组合排管安装选择100 t 汽车吊，预制工厂内起重吊装选择80 t 汽车吊。

4.2 组合排管安装施工方法

4.2.1 组合排管沟槽开挖

施工前，首先调查该场区是否存在其他管线，根据设计边坡防护方案进行沟槽开挖，槽底每侧预留50 cm 工作宽度。

4.2.2 基底处理

开挖完成后应对地基进行承载力检测， 当地基承载力不满足的要求的情况下，应采取换填的方式进行处理[3]。

4.2.3 垫层施工

垫层施工需要达到满足组合排管安装的高程和平整度要求，采用长铝合金导梁作为垫层侧模，支立牢固，同时作为振捣梁的行走轨道， 测量复核导梁顶面高程应满足混凝土垫层设计要求。

4.2.4 组合排管吊装

（1）在垫层上标出组合排管的中心线和两条边线，同时在预制节段上应标出中心线、标高等控制尺寸。 （2）检查组合排管预制节段的混凝土强度及预制节段和配件的型号、规格、数量等满足设计要求。 （3）将预制组合排管严格按照吊装顺序进行编号，起吊时要严格按编号顺序依次进行吊装。

4.2.5 组合排管连接

（1）组合排管端部之间安装遇水膨胀橡胶条，粘贴牢靠。（2）组合排管采用无黏结预应力钢绞线连接，使用小型穿心式千斤顶，单端张拉。 张拉采用张拉力控制，排管两侧各设2个张拉孔，共4 孔，使橡胶条压力达到1.5 MPa；根据橡胶条压力和面积换算单根钢绞线轴力（见表2）。 （3）组合排管张拉完成后，采用防水砂浆将接头凹槽及张拉槽封堵。

表2 B1 型组合排管张拉力计算表

4.2.6 组合排管回填

使用6%灰土在排管两侧对称、分层、均匀的进行回填。距顶部1 m 回填土碾压时， 应采用小于15 t 的非振动性空载碾压机回填土每层压实后，应按规范规定进行压实度检测，压实度满足设计要求后方可继续回填。

5 效益分析

5.1 社会效益

通过本项目对组合排管装配化施工技术的研究和应用，助力雄安新区容东片区按期完工，顺利完成了居民回迁安置，实现党和政府对人民的承诺，为建设“妙不可言、心向往之”的未来之城添砖加瓦，产生了重大社会效益。

5.2 工期效益

本项目采用预制装配化组合排管代替传统现浇组合排管施工，结合现场实际工作面移交情况并综合对比分析，现浇施工按同时开展10 个工作面计算，工效为10 人10 d 完成120 m，预制装配化安装施工按同时开展7 个工作面计算， 工效为4人1 d 完成60 m。 现浇需要工期102 d，预制装配化安装施工需要工期29 d（预制不占用工期），节省工期73 d。

5.3 经济效益

5.3.1 组合排管节段长度优化节省超限运输费用计算

超限运输公路路产补偿费用标准为0.5 元/（t·km）； 超限运输护送费标准为30 元/（车次·km）。 预制场与现场距离约为30 km，按每车次超限30 t 计算。每节段长12 m，共1 012 个节段 （车次）。 超限运输公路路产补偿费=0.5×30×30×1 012=455 400 元；超限运输护送费=30×30×1 012=910 800 元；节省超限运输费用合计1 366 200 元。

5.3.2 减少组合排管侧壁厚度费用计算

组合排管侧壁厚度两侧各减少5 cm， 共减少10 cm，组合排管长度按12 150 m 计算，高度为1.05 m。 组合排管预制单价按3 300 元/m3计算， 那么节约费用=12 150×1.05×0.1×3 300=42 09 975 元。

5.3.3 合计

累计节约成本557.6 万元。

6 结论

1）组合排管预制装配化施工，大大提高了施工效率，且施工标准化程度高，使整个项目工期目标、质量目标顺利实现。

2）通过研究可知，组合排管装配化施工技术对推进雄安新区的建设和发展起到积极促进作用， 具有良好的经济效益和社会效益。

3）预制装配施工，以其高效、标准的优势，具备良好的推广应用前景，为类似工程施工提供了技术参考与经验支撑。