黃逸飛，閆興非，宗 霏，茍 超，廖 羿，谷紅強(qiáng)

(成都交投建筑工業(yè)化有限公司技術(shù)研發(fā)中心，四川成都 610042)

隨著城市化建設(shè)步伐不斷加快，大量新增的各類管線需要安裝，同時(shí)老舊管線出現(xiàn)老化破損也亟待更換，于是城市內(nèi)開挖路面埋設(shè)管線的場(chǎng)景不斷出現(xiàn)，導(dǎo)致公共資源極大的浪費(fèi)，并且對(duì)城市交通及經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成影響。為更好地解決這類城市問題，第一條地下綜合管廊系統(tǒng)在巴黎建造出來(lái)，世界各國(guó)都迅速跟進(jìn)相關(guān)方面的建設(shè)[1]。經(jīng)過一百多年的研究、改良和實(shí)踐，管廊的技術(shù)水平已日趨成熟[2]。綜合管廊設(shè)有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一建設(shè)和管理，完全解決了反復(fù)開挖地面造成的一系列社會(huì)問題[3]。在近些年來(lái)我國(guó)也大量應(yīng)用綜合管廊作為市政項(xiàng)目地下管線的配套[4]。國(guó)內(nèi)地下綜合管廊的施工方法主要有現(xiàn)場(chǎng)澆筑、預(yù)制拼裝及盾構(gòu)法等，而預(yù)制拼裝作為一項(xiàng)新技術(shù)，通過管節(jié)在工廠內(nèi)生產(chǎn)，然后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，最后完成現(xiàn)場(chǎng)拼裝[5]。預(yù)制管節(jié)主要的混凝土施工在工廠內(nèi)完成，集約化、規(guī)范化、工廠化生產(chǎn)，提高了構(gòu)件質(zhì)量穩(wěn)定性，對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)來(lái)說(shuō)減少了項(xiàng)目干擾因素、降低了工程建設(shè)能耗、減少了施工配套附屬設(shè)施、降低了現(xiàn)場(chǎng)組織難度、縮短了建設(shè)工期、減少了對(duì)周邊環(huán)境的破壞，因此也被國(guó)家大力推廣[6-7]。

預(yù)制管廊在設(shè)計(jì)上通常分為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段和與現(xiàn)澆段相連的非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段兩種結(jié)構(gòu)形式，生產(chǎn)上存在臥式生產(chǎn)和立式生產(chǎn)兩種方式(臥式生產(chǎn)為管節(jié)混凝土澆筑時(shí)端口為水平方向，立式生產(chǎn)為管節(jié)混凝土澆筑時(shí)端口為垂直方向)，不同節(jié)段形式在不同生產(chǎn)方式下各有優(yōu)缺點(diǎn)，如何合理選擇的生產(chǎn)方式，是保證生產(chǎn)質(zhì)量、效率及成本所必須考慮的問題[8]。本文以成都市簡(jiǎn)陽(yáng)某預(yù)制電力管廊項(xiàng)目為背景，對(duì)比分析不同結(jié)構(gòu)類型分別采用兩種生產(chǎn)方式對(duì)生產(chǎn)效率、生產(chǎn)難度、表觀效果等方面的影響，為今后預(yù)制電力管廊的生產(chǎn)方案定制提供參考。

1 項(xiàng)目概況

成都某新建道路，是天府機(jī)場(chǎng)建設(shè)的配套項(xiàng)目，其中預(yù)制電力管廊是天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)及周邊供電系統(tǒng)中的重點(diǎn)工程。其中電力管廊總長(zhǎng)度為8 200 m，根據(jù)覆土深度和管廊線性布置圖，考慮標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制生產(chǎn)，設(shè)計(jì)中可預(yù)制部分為5 538 m，預(yù)制率約為67.5 %，預(yù)制節(jié)段長(zhǎng)度為3 m，內(nèi)徑高度為2.7 m，寬度為2.4 m。節(jié)段間通過承口與插口拼接并用預(yù)應(yīng)力鋼筋連接，連接完成后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，接口處采用遇水膨脹膠條及楔形膠圈做防水處理，在與人孔、風(fēng)孔等現(xiàn)澆段連接處設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，連接端口預(yù)埋橡膠止水帶與現(xiàn)澆端連接。標(biāo)準(zhǔn)斷面圖如圖1所示。

圖1 預(yù)制電力管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面(單位:cm)

2 臥式和立式生產(chǎn)工藝

本項(xiàng)目預(yù)制電力管廊生產(chǎn)采用臥式和立式兩種方式進(jìn)行，其生產(chǎn)工藝流程分別如圖2、圖3所示。

圖2 臥式生產(chǎn)工藝流程

圖3 立式生產(chǎn)工藝流程

2.1 臥式生產(chǎn)工藝

以標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段為例，臥式生產(chǎn)步驟如下：

2.1.1 鋼筋下料

首先進(jìn)行鋼筋下料環(huán)節(jié)，通過使用一系列高精度、自動(dòng)化設(shè)備對(duì)鋼筋進(jìn)行剪切、彎曲形成鋼筋綁扎環(huán)節(jié)所需的鋼筋半成品。半成品加工減少了普通鋼筋工投入，減少了人的不確定因素，保證了毫米級(jí)的加工精度，提高了鋼筋加工質(zhì)量穩(wěn)定性。

2.1.2 鋼筋籠綁扎

鋼筋籠綁扎作業(yè)在專業(yè)臥式綁扎臺(tái)上完成，使用鋼筋掛片準(zhǔn)確定位鋼筋。鋼筋擺放就位后，焊接工人按圖進(jìn)行鋼筋焊接，在綁扎胎架的輔助下，焊接速度和質(zhì)量都得到了極大提高。

2.1.3 模具組裝及鋼筋籠入模

模具組裝是管節(jié)預(yù)制的重要環(huán)節(jié)，其安裝精度對(duì)成品質(zhì)量的保證至關(guān)重要。組裝流程為：外模底模就位—鋼筋籠放置—預(yù)埋件安裝—外模側(cè)模安裝—端模安裝—內(nèi)模側(cè)模及頂模安裝。其中，內(nèi)模的底模在管節(jié)底面澆筑完成并人工收面后進(jìn)行安裝，鋼筋籠吊裝需采用多點(diǎn)掛鉤方式保證鋼筋籠不發(fā)生變形,見圖4、圖5。

圖4 模具組裝1

圖5 模具組裝2

2.1.4 混凝土澆筑

混凝土澆筑環(huán)節(jié)需要三步實(shí)施，首先澆筑管廊底面，人工完成收面。其次安裝內(nèi)模的底模，底模需通過液壓設(shè)備及栓接等方式與內(nèi)外模進(jìn)行連接。最后澆筑余下部分，管節(jié)側(cè)板分兩層澆筑及振搗，振搗設(shè)備為振動(dòng)棒與附著式振搗器配合使用,見圖6。

圖6 臥式澆筑

2.1.5 混凝土養(yǎng)護(hù)

澆筑完成后在原地進(jìn)行蒸養(yǎng)環(huán)節(jié)，蒸養(yǎng)時(shí)間4～6 h，當(dāng)混凝土強(qiáng)度不低于 25 MPa時(shí)完成蒸養(yǎng)工作。

2.1.6 脫模

蒸養(yǎng)完成后進(jìn)行脫模工作，通過專業(yè)工裝設(shè)備先對(duì)管廊內(nèi)模進(jìn)行拆除，再對(duì)外模進(jìn)行拆除,見圖7。

圖7 臥式脫模

2.1.7 堆放

脫模完成后使用專業(yè)運(yùn)輸設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)管廊節(jié)段至管廊堆放區(qū)進(jìn)行堆放。

2.2 立式生產(chǎn)工藝

立式生產(chǎn)工藝在鋼筋下料、鋼筋籠綁扎、混凝土養(yǎng)護(hù)、脫模及堆放環(huán)節(jié)與臥式生產(chǎn)工藝相同，這里僅對(duì)立式生產(chǎn)不同于臥式生產(chǎn)的環(huán)節(jié)進(jìn)行討論。

2.2.1 模具組裝及鋼筋籠入模

與臥式生產(chǎn)對(duì)比，立式生產(chǎn)模具組裝一是組裝流程不同，其流程為：承口端模就位—內(nèi)模安裝—鋼筋籠翻轉(zhuǎn)—鋼筋籠安裝—預(yù)埋件安裝—外模安裝—插口端模安裝。二是模具組裝方式不同，立式模具使用時(shí)只需要通過專業(yè)工裝設(shè)備進(jìn)行合攏并進(jìn)行螺栓連接即可，不同于臥式模具使用時(shí)采用液壓頂推裝置安裝內(nèi)模。三是鋼筋籠統(tǒng)一在綁扎臺(tái)上臥式綁扎，立式模具入模前需對(duì)鋼筋籠進(jìn)行翻轉(zhuǎn),見圖8。

圖8 立式模具組裝

2.2.2 混凝土澆筑

立式生產(chǎn)無(wú)需在澆筑過程中安裝模具，混凝土澆筑根據(jù)高度等分成三層澆筑,見圖9。

圖9 立式澆筑

2.2.3 翻轉(zhuǎn)

相較于臥式生產(chǎn)工藝，立式生產(chǎn)的管節(jié)在脫模完成后，需利用專用翻轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行管節(jié)翻轉(zhuǎn)后存放,見圖10。

圖10 管廊翻轉(zhuǎn)

3 兩種生產(chǎn)工藝對(duì)比分析

3.1 生產(chǎn)工效對(duì)比分析

臥式及立式生產(chǎn)工效上的差異主要體現(xiàn)在混凝土澆筑及鋼筋籠和管節(jié)翻轉(zhuǎn)等環(huán)節(jié)。

(1)混凝土澆筑環(huán)節(jié)，都分三層澆筑而成，但是臥式生產(chǎn)混凝土下料口工作面比立式生產(chǎn)略大更便于澆筑，此環(huán)節(jié)臥式生產(chǎn)比立式生產(chǎn)耗時(shí)每節(jié)要節(jié)省約5～10 min，臥式澆筑完成一個(gè)節(jié)段總耗時(shí)約為40 min，而立式澆筑時(shí)間約為45～50 min，臥式澆筑時(shí)間比立式澆筑節(jié)約12.5 %以上。

(2)立式生產(chǎn)鋼筋籠入模前的翻轉(zhuǎn)及成品脫模后的吊裝翻轉(zhuǎn)，每節(jié)段綜合增加時(shí)間約為20 min。綜上所述，臥式生產(chǎn)在工效上更具有優(yōu)勢(shì)，更符合工廠對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)的要求。

3.2 表觀質(zhì)量對(duì)比分析

臥式生產(chǎn)的電力管廊內(nèi)底面在澆筑完成后由人工收面，成型效果較為粗糙，其余部位混凝土表觀光滑且氣泡較少；立式生產(chǎn)的電力管廊插口表面由人工收面，故成型效果較為粗糙。由于在管廊安裝時(shí)，節(jié)段承插口平整更易保證連接處防水功能完好，而內(nèi)底面因需要澆筑墊層，故安裝現(xiàn)場(chǎng)需進(jìn)行鑿毛處理，其表觀質(zhì)量不影響管廊功能性。因此，在表觀質(zhì)量方面，臥式生產(chǎn)優(yōu)于立式生產(chǎn)。

3.3 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析

3.3.1 模具成本

因臥式模具無(wú)外模頂板，故含鋼量相對(duì)立式模具減少較多，臥式模具每套重量為16.4 t，而立式模具每套重量為18.2 t，加之立式模具的加工及組裝要求較高，故立式模具成本比臥式模具較高。

3.3.2 工裝設(shè)備

根據(jù)第2章所述，立式生產(chǎn)相比臥式生產(chǎn)需增加鋼筋籠及成品管節(jié)翻轉(zhuǎn)的環(huán)節(jié)，尤其是成品翻轉(zhuǎn)需利用專用的翻轉(zhuǎn)裝置，每套成本為10萬(wàn)元～15萬(wàn)元，如生產(chǎn)工期要求越高，則翻轉(zhuǎn)裝置配置的數(shù)量及成本投入隨之增加。

3.3.3 吊點(diǎn)設(shè)置

臥式生產(chǎn)管節(jié)的吊點(diǎn)為頂板四角設(shè)置4個(gè)吊環(huán)，管節(jié)廠內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)及現(xiàn)場(chǎng)吊裝均采用這4個(gè)吊點(diǎn)，而立式生產(chǎn)管節(jié)需在左右兩側(cè)側(cè)板各設(shè)置2個(gè)吊裝孔，用于管節(jié)脫模后起吊，同時(shí)頂板設(shè)置4個(gè)吊釘，用于翻轉(zhuǎn)后廠內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)及現(xiàn)場(chǎng)吊裝，故立式生產(chǎn)相比臥式生產(chǎn)每節(jié)多增加4個(gè)吊裝孔，吊點(diǎn)成本高于臥式生產(chǎn)。

綜上所述，臥式生產(chǎn)相比立式生產(chǎn)更利于成本控制。

3.4 非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)電力管廊

此前所述均是基于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，對(duì)于與現(xiàn)澆段相連的非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，與現(xiàn)澆節(jié)段相連端需在混凝土澆筑完成至初凝前加裝變形縫鋼邊橡膠止水帶，以方便后期安裝時(shí)與現(xiàn)澆段濕接。臥式模具承插口由模具全覆蓋，無(wú)法安裝變形縫鋼邊橡膠止水帶，而立式模具頂部可去掉端模，便于變形縫鋼邊橡膠止水帶的安裝。因此對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)電力管廊，從工藝角度考慮，更適合采用立式生產(chǎn)。

4 結(jié)論

本文結(jié)合成都某預(yù)制電力管廊項(xiàng)目，介紹了臥式和立式兩種不同的管節(jié)生產(chǎn)工藝，再通過對(duì)比分析兩種不同生產(chǎn)工藝在生產(chǎn)工效、表觀質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)生產(chǎn)等方面的優(yōu)劣勢(shì)，得出以下結(jié)論：

(1)臥式生產(chǎn)工藝和立式生產(chǎn)工藝是目前預(yù)制管廊生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的兩種生產(chǎn)工藝，實(shí)際生產(chǎn)中可結(jié)合項(xiàng)目和預(yù)制廠實(shí)際情況選用。

(2)單艙標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段管廊推薦采用臥式生產(chǎn)工藝，相較于立式生產(chǎn)工藝，其在生產(chǎn)效率、表觀質(zhì)量、成本控制等方面具有優(yōu)勢(shì)。

(3)對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段管廊推薦采用立式工藝生產(chǎn)，便于現(xiàn)場(chǎng)操作及質(zhì)量控制。