劉偉

（中交隧道工程局有限公司華北分公司，北京100020）

1 引言

管廊總段存在非常多的管架結(jié)構(gòu)，其裝配過(guò)程具有單項(xiàng)工程少，尺寸統(tǒng)一以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，可以最大限度地發(fā)揮裝配過(guò)程的優(yōu)勢(shì)。某項(xiàng)目主要針對(duì)油氣公共管廊的混凝土框架裝配式螺栓連接技術(shù)進(jìn)行研究與開發(fā)，形成了一套比較完整的施工技術(shù)，使油氣公共管廊在關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上提升了施工效率，進(jìn)一步為施工過(guò)程提供了安全保障。

2 項(xiàng)目概況

嵐山油氣公共管廊一期工程全線長(zhǎng)度約為22.5km，全線結(jié)構(gòu)可以分為一般段、跨越段以及穿越段，除了需要在現(xiàn)有公路、河流以及鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施上交叉使用跨越和穿越結(jié)構(gòu)，其余部分屬于一般段結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度約為18.7km，在全線長(zhǎng)度中占83%，一般段結(jié)構(gòu)使用現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)，按照設(shè)計(jì)功能的不同可以分為滑動(dòng)架、固定架以及補(bǔ)償架等形式，每種形式結(jié)構(gòu)除了高程外結(jié)構(gòu)，其尺寸具備一致性。

3 研究目的及意義

現(xiàn)有的油氣運(yùn)輸以及化學(xué)物質(zhì)運(yùn)輸大多使用道路、地下管線、鐵路以及其他運(yùn)輸方式，但是由于油氣易燃、易爆、有毒、安全風(fēng)險(xiǎn)高，道路與鐵路運(yùn)輸?shù)娜萘坎蛔阋约叭菀讚矶拢叵鹿芾冗\(yùn)輸難以監(jiān)控、容易腐蝕、難以維護(hù)以及安全隱患比較高。而石油和天然氣公共管廊在安全和環(huán)境保護(hù)方面存在優(yōu)勢(shì)，這將是石油、天然氣以及化學(xué)運(yùn)輸，尤其是港口疏散以及化學(xué)園區(qū)未來(lái)交通運(yùn)輸?shù)木唧w發(fā)展方向[1]。

當(dāng)前，油氣公共管廊建設(shè)通常采用地上鋼筋混凝土框架的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)形式非常簡(jiǎn)單，單體重復(fù)率高，尺寸統(tǒng)一，已經(jīng)建成的管廊大多使用支架現(xiàn)澆施工工藝。由于管廊屬于線性工程，支架使用的頻率非常低，施工效率也較低，轉(zhuǎn)場(chǎng)次數(shù)較多，造成施工措施費(fèi)占比較高，而且由于框架結(jié)構(gòu)的尺寸較小，使用混凝土現(xiàn)澆工藝的質(zhì)量控制難度較大，無(wú)法對(duì)其整體施工質(zhì)量進(jìn)行保證，特別是在北方地區(qū)的冬季進(jìn)行施工，由于受到氣溫的影響，使工程不能進(jìn)行或者施工過(guò)程中費(fèi)用較高，效率低以及工程質(zhì)量比較差等。

螺栓機(jī)械連接存在的優(yōu)勢(shì)：在現(xiàn)場(chǎng)，只需要使用較少的施工人員和機(jī)械設(shè)備即可完成連接，而且不需要進(jìn)行臨時(shí)支撐，而是使用對(duì)螺母進(jìn)行緊固，然后可以把吊裝設(shè)備移動(dòng)至下一工作面，灌漿完成螺栓連接之后就和現(xiàn)澆連接具備一致的堅(jiān)固性。

螺栓連接可以準(zhǔn)確地對(duì)柱子定位，加快安裝過(guò)程，縮短工期，大大提高了施工的安全性和施工效率。由于油氣公共管廊框架的結(jié)構(gòu)形式以及尺寸高度具備一致性，工程線路比較長(zhǎng)，構(gòu)件預(yù)制考慮使用游牧式的具體加工方式，按照現(xiàn)場(chǎng)具體情況完成施工段落的劃分，段落內(nèi)設(shè)置的小型預(yù)制構(gòu)件廠，完成預(yù)制構(gòu)件后，預(yù)制場(chǎng)會(huì)遷移到下一段落，循環(huán)施工，可以使預(yù)制構(gòu)件的具體運(yùn)輸成本降低[2]。

4 主要內(nèi)容及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

4.1 油氣公共管廊混凝土框架裝配式螺栓連接器的研發(fā)

嵐山油氣公共管廊的一期工程采用鋼筋混凝土框架施工，施工過(guò)程中，將數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合，研發(fā)了一種和框架受力要求相適應(yīng)、成本較低并且施工方便的螺栓連接器，在保障安全和質(zhì)量的前提下，提升了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量[3]。

4.2 油氣公共管廊混凝土框架裝配式螺栓連接的關(guān)鍵技術(shù)

4.2.1 工藝流程

仔細(xì)檢查螺栓的摩擦面以及鋼板的連接面是否存在雜物，及時(shí)清理接觸面上的雜物和鐵銹；調(diào)整安裝孔的位置，并適當(dāng)利用鋼鉆或打孔機(jī)校正孔位，以保障可以自由插入螺栓。首先利用螺栓進(jìn)行安裝測(cè)試，以檢查組件的位置是否準(zhǔn)確；檢查完成后，正確安裝；擰緊高強(qiáng)度螺栓，完成組件的調(diào)整，最終擰緊。

4.2.2 摩擦表面的處理

為了不耽誤現(xiàn)場(chǎng)的具體施工進(jìn)度，需要在工廠加工車間完成螺栓摩擦面上一些細(xì)小缺陷的處理。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，一旦出現(xiàn)螺栓的預(yù)處理與現(xiàn)場(chǎng)施工要求不符合的情況，需要及時(shí)更換無(wú)法利用的螺栓，以保障摩擦系數(shù)滿足實(shí)際安裝要求。為了進(jìn)一步提高摩擦表面的摩擦系數(shù)，通采用的方法為噴砂或用砂輪磨削。

在工廠加工的摩擦面，要保障摩擦面清潔并且不存在氧化問題。通常情況下，摩擦表面一定要呈現(xiàn)出赤銹色現(xiàn)象，最終達(dá)到最佳效果。另外，應(yīng)在加工工件時(shí)進(jìn)行防潮處理，以防止摩擦表面由于氧化和生銹問題對(duì)螺栓的性能造成影響。

4.2.3 螺栓長(zhǎng)度的選擇

不同類型的高強(qiáng)度螺栓截取的螺栓長(zhǎng)度需要和緊固連接板的厚度、墊圈的厚度、螺母的厚度等相適應(yīng)，并且還要考慮增加墊圈的高度。

4.2.4 螺栓到孔

為保障高強(qiáng)度螺栓可以自由插入孔中，預(yù)留的孔直徑應(yīng)比高強(qiáng)度螺栓的直徑大15～30mm，以避免接觸面積過(guò)小而對(duì)緊固效果造成影響，并且孔內(nèi)部不應(yīng)存在毛刺壁。另外，由于設(shè)計(jì)以及其他原因，會(huì)出現(xiàn)孔不與連接件重疊的問題，面對(duì)這種情況，需要在安裝前利用鉆頭或者鉸刀對(duì)孔實(shí)施擴(kuò)孔或修理。

4.2.5 接頭組裝

螺栓連接的原理：首先，連接處的鋼板或型鋼需要光滑無(wú)雜質(zhì)，孔周圍不能存在毛刺，摩擦面不出現(xiàn)變形以及溝紋等質(zhì)量問題。執(zhí)行螺栓連接操作時(shí)，需要檢查它們之間的實(shí)際間隙尺寸。如果間隙不大于1mm，則不需要實(shí)施處理：如果間隙在1～3mm，需要按照1∶10 的比例把上邊進(jìn)行拋光成斜面；如果間隙大于3mm，在其下側(cè)需要增加一個(gè)支撐板，并且該支撐板需要用相同工藝實(shí)施一定的處理。

5 經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益預(yù)測(cè)

在保障質(zhì)量和安全的前提之下，要提升鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的具體施工功效，并申請(qǐng)專利。管廊鋼筋混凝土框架的具體預(yù)制構(gòu)件節(jié)段劃分、現(xiàn)場(chǎng)道路運(yùn)輸、結(jié)構(gòu)尺寸等要和實(shí)際情況相結(jié)合，確定預(yù)制構(gòu)件的具體加工制作方式以及預(yù)制場(chǎng)地設(shè)置等方案，總結(jié)并歸納了一套和線性油氣公共管廊工程相適應(yīng)的游牧式預(yù)制構(gòu)件加工方式，對(duì)后續(xù)管廊鋼筋混凝土框架施工具備非常重要的指導(dǎo)意義。

6 結(jié)語(yǔ)

總之，和傳統(tǒng)的運(yùn)輸與施工方式相比較，油氣公共管廊和裝配式工藝具備非常明顯的優(yōu)勢(shì)，國(guó)家以及政府層面對(duì)公共管廊以及裝配式工藝實(shí)施了大力的鼓勵(lì)以及推廣，因此，改技術(shù)具有非常廣闊的市場(chǎng)需求以及發(fā)展前景。