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摘要:

對預制綜合管廊現(xiàn)有的三種生產(chǎn)成型工藝(立模澆筑工藝、臥模澆筑工藝、芯模振動工藝)進行介紹，分析對比三種成型工藝的特點，指出各工藝存在的不足之處并提出初步的解決辦法。

關鍵詞:

預制綜合管廊；預制箱涵；成型工藝

近年來，隨著我國城市化進程的加快，政府部門建設地下綜合管廊的項目全面啟動。地下綜合管廊又稱之為共同管溝，可埋設在主干道或人行道下，將以往分散埋設的電力、通信、熱力、燃氣、給水、生活污水、雨水等各種工程管線納入在一條共同的地下管廊內(nèi)，集中管理、維護。一旦出現(xiàn)問題，相關人員可直接進入管廊通道內(nèi)部進行檢修，無需反復挖開地面、阻斷交通，是解決“馬路拉鏈”難題的有效途徑。地下綜合管廊建設方式分為現(xiàn)澆法和預制法兩種，其中現(xiàn)澆法需要明挖開槽、封閉施工，施工期間阻斷交通時間長，直接受到外界不良天氣的影響，施工質量可控性差。預制管廊比現(xiàn)澆管廊具有更多的競爭優(yōu)勢和優(yōu)越性，管廊預制生產(chǎn)在工廠內(nèi)進行，原材料、成型、養(yǎng)護等工序過程可控性強，管廊產(chǎn)品的質量穩(wěn)定、可靠;現(xiàn)場施工有雨天、地下水等情況下可帶水作業(yè)繼續(xù)施工，開挖、吊裝后可立即回填覆土、恢復交通，施工工期短［1，2］。綜合管廊大多采用矩形截面，預制綜合管廊同樣是矩形截面占主導地位，一般使用預制箱涵來代稱預制綜合管廊。

1預制箱涵的結構形式

預制箱涵按照分倉數(shù)量形式可分為單倉箱涵和多倉(雙倉、三倉及三倉以上)箱涵［3］，按照結構形式可分為四種(a)整體式、(b)上下拼塊式、(c)門形拼裝式、(d)蓋板式［4］，詳細如圖1所示。根據(jù)《GB50838－2015城市綜合管廊工程技術規(guī)范》8.1.8條的設計要求，綜合管廊的防水設計等級標準為二級防水［5］。預制箱涵接口處設計按照工程的抗?jié)B漏要求設計不同的企口形式，拼接企口普遍采用類似管道承插口的錯臺形式而非平口模式，在企口縫錯臺處使用雙膠圈密封防水，如圖2所示。綜合管廊埋于地下，內(nèi)部存在帶電管線、燃氣管線、熱力管線等，管廊內(nèi)部必須保持干燥環(huán)境。從地下工程防水抗?jié)B的要求來考慮，預制箱涵的拼接節(jié)點越少越好，拼接節(jié)點越少，工程結構防水抗?jié)B施工的可靠性越高。分體式箱涵存在較多的拼接縫，防水施工節(jié)點多，防水施工投入的材料、人工等成本增高，因節(jié)點處防水失效而發(fā)生滲水的風險更高。故整體式矩形箱涵的應用更值得推薦，后文研究內(nèi)容也都是圍繞整體式預制箱涵展開。

2預制箱涵成型模具及設備

預制箱涵根據(jù)成型工藝所使用的模具類型可分為立模澆筑、臥模澆筑、芯模振動三種成型方式［6］。

2．1立模澆筑工藝

立式鋼模(簡稱立模)是由承口底模、內(nèi)模、角模、外模、插口上模、底座以及支撐架組成，如圖3。模具靜止豎立于地面，從上端“回”形面澆入混凝土，混凝土的澆筑、填充方向比較順暢，從下到上。主要使用插入式振搗棒輔助振實，經(jīng)分層振搗密實成型。拆模時外模板向外張開，內(nèi)模拆除角模后內(nèi)模板向內(nèi)收縮，在產(chǎn)品兩側的預埋鋼圓筒插入帶帽的鋼柱，在鋼柱露出部套上吊裝帆布帶，使用起重機吊起產(chǎn)品，產(chǎn)品與底模分離完成脫模。

2．2臥模澆筑工藝

臥式鋼模(簡稱臥模)是由底模、外模、內(nèi)倉模、承口側模以及插口側模組成，如圖4。模具靜止臥放于地面，從上端頂板面澆入混凝土，在底板處混凝土水平流動，要求混凝土的流動性好，內(nèi)倉模底板上每隔30cm處預留一個排氣孔，利于底部混凝土排出氣泡，澆筑過程較慢。使用附著式振動器和插入式振搗棒輔助振實，經(jīng)分層振搗密實成型。

2．3芯模振動工藝

芯模振動成型工藝是目前國內(nèi)外成型鋼筋混凝土箱涵最先進的工藝設備。芯模振動成型工藝設備由振動芯棒、模型(內(nèi)、外模1套和底座多套)、管口碾壓成型機構、布料機、操控室和混凝土攪拌機等系統(tǒng)組成，整個生產(chǎn)工藝機械化、自動化程度高，成型后即刻脫模，產(chǎn)品僅需自然養(yǎng)護，見圖5、圖6。

3成型工藝分析

3．1立模澆筑工藝分析

立模澆筑工藝的優(yōu)點是模具結構簡單，制作技術門檻低，采用立模的構件廠家最多。由于填充方向簡單，可使用流態(tài)混凝土(坍落度不低于150mm)澆筑，脫模后的產(chǎn)品內(nèi)、外面光滑平整，外觀質量高。立模澆筑生產(chǎn)前必須調整地面和底座的平整度，對模具水平度要求很高，如果模具下部不水平，上口抹面時，一部分混凝土低于模具收口處，而另一部分會溢出。箱涵產(chǎn)品成型脫模后，整個插口面與地面不垂直，與另一個預制箱涵的承口面不能緊密貼合，影響產(chǎn)品安裝后的密封性，防水抗?jié)B隱患大。立模澆筑產(chǎn)品時即使采用分層澆筑、振搗，澆筑到最后箱涵上口(插口)部分容易出現(xiàn)水泥漿過多現(xiàn)象，全是水泥漿、沒有或只有很少粗骨料。產(chǎn)品成型后，插口處缺少粗骨料，因漿體收縮大而導致的開裂裂紋、裂縫極易出現(xiàn)，這些裂紋、裂縫又會導致箱涵安裝拼接后的防水、抗?jié)B漏性能達不到要求。箱涵上口處的裂縫是內(nèi)外壁貫穿性裂縫，修補處理時需要開槽、注漿封堵。開槽處理會進一步破壞箱涵的主體，并且這種修補處理只能處理當時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的裂縫，該部位內(nèi)部缺少粗骨料、收縮大，后期繼續(xù)開裂的風險仍然存在?，F(xiàn)有的解決辦法是在澆筑混凝土完成后，刮出多余的漿體，在上口額外填入適量粗骨料，可以減少該部位開裂的概率，但會影響上口處收面的平整度，依賴于操作工人的經(jīng)驗。另外，采用立模澆筑工藝，產(chǎn)品吊裝前必須翻轉，需要在產(chǎn)品兩側預埋四個鋼圓筒。產(chǎn)品翻轉作業(yè)時，將帶帽鋼圓柱插入圓筒，鋼圓柱的外端套上帆布吊帶，起重設備吊起箱涵后，以鋼圓柱為軸完成箱涵產(chǎn)品的翻轉，翻轉過程詳見圖7、圖8。預制箱涵的質量普遍在10～20噸甚至以上，十分巨大、笨重，翻轉時產(chǎn)品的邊角稍微沒保護到位就容易被碰壞。所以翻轉操作時節(jié)奏要慢，還具有一定的危險性，要避免產(chǎn)品被撞壞。箱涵翻轉、吊裝完畢后，這四個鋼圓筒內(nèi)要填充混凝土，外部做某些防銹處理，對箱涵整體的耐久性來說仍是其薄弱點，影響管廊的結構使用年限。

3．2臥模澆筑工藝分析

臥模澆筑工藝的優(yōu)點是模具結構緊湊，模具拆裝快速，脫模后的產(chǎn)品外觀質量較好。由于底板部位的上端封閉、不易振搗，底板澆筑時主要依賴于混凝土的流動填充，需使用大流態(tài)混凝土(坍落度不低于200mm)澆筑。箱涵的承、插口部位在模具的兩端模，與澆筑方向平行，振搗時混凝土氣泡可以向上順利排出，成型后的承、插口表面光滑平整，箱涵安裝時的拼接縫就會變小，防水施工就能夠節(jié)約材料，拼縫的密封防水抗?jié)B漏質量有保證。臥式模具產(chǎn)品脫模后，產(chǎn)品的方向與堆放、安裝方向一致，無需翻轉，如圖9。產(chǎn)品擺放時，底面平整，與地面的接觸面積大、不易破損。臥模澆筑工藝制作時，即使箱涵模具的內(nèi)倉底模板上每隔30cm留有一個直徑2cm的圓形排氣孔，產(chǎn)品的內(nèi)壁底面仍會有大量氣泡無法及時、全部排出。這些由底板混凝土內(nèi)部排出的氣泡遇內(nèi)倉底模排不出去，就會破碎、組合成若干大氣泡形成填充不滿的坑洞，影響產(chǎn)品外觀。該缺陷處理辦法之一就是在混凝土澆筑完成后2小時左右(混凝土基本失去流動性之后、初凝之前)，揭開、取出內(nèi)倉底模，在底板混凝土表面的坑洞內(nèi)填入適量的細石混凝土或砂漿，刮平后使用鐵抹子輕輕拍打至出漿，抹平收光后重新蓋上內(nèi)倉底模繼續(xù)養(yǎng)護至箱涵脫模，即可解決內(nèi)腔底板外觀質量問題。

3．3芯模振動工藝分析

芯模振動成型工藝的優(yōu)點是其使用的是干硬性或半干硬性混凝土，混凝土成本較低，產(chǎn)品后期開裂風險小，防水抗?jié)B漏性能良好。該種工藝可以即時脫模，生產(chǎn)占用場地最少，模具周轉快、生產(chǎn)效率高。產(chǎn)品成型后即可脫去外模和芯模，兩套外模配上足夠多數(shù)量的底模的情況下，一條芯模生產(chǎn)線日產(chǎn)量可達40節(jié)箱涵以上。芯模振動是立式成型，產(chǎn)品安裝前同樣要進行翻轉，翻轉操作要注意避免產(chǎn)品破損。芯模振動的缺點是模板上無法固定預埋裝置，如外側的起吊預埋件、內(nèi)倉側壁用作固定電纜線支架的預埋螺絲套筒等預埋件。外側的起吊預埋件可以在脫模后挖開混凝土拌合物鑿出，但影響美觀，如圖10。內(nèi)側的電纜線支架預埋螺絲套筒可以在箱涵安裝后在側壁相應位置上鉆孔，植入化學膨脹錨栓，但后期鉆孔會對箱涵結構造成一定的不良影響。圖10成型后鑿出起吊用預埋件圖11箱涵表面孔洞密布芯模振動成型工藝使用的是干硬性或半干硬性混凝土，產(chǎn)品成型后的內(nèi)、外表面都不夠光滑平整，產(chǎn)品表面直徑大于5mm以上的大氣孔較多，相比前兩種工藝外觀質量要差，詳見圖11。芯模振動成型工藝的工作原理為激振力橫向傳遞、沿法線方向激振力衰減。在生產(chǎn)方形構件時四個直角處混凝土需要的振動力要求最大，而實際中四個直角處傳遞的振力最小。當箱涵口徑大于2.5m時，芯棒至內(nèi)模板垂直距離1.25m，芯棒振力至箱涵內(nèi)模角距離1.77m，由于內(nèi)模板與芯棒的距離最大值與最小值相差過大，這個距離差會造成振力不一或相互抵消部分振力，形成過振或者欠振，這也是造成外觀質量孔洞的原因。所以，目前芯模振動成型工藝僅適用于生產(chǎn)口徑2.5×2.5m以下的較小口徑、單倉箱涵，如果生產(chǎn)大口徑、雙倉及多倉箱涵，仍需采用普通鋼模具立式或臥式澆筑振動工藝制作。

4結語

(1)預制箱涵的產(chǎn)品質量受到成型工藝的影響，目前的這三種成型工藝都不夠完善，各有優(yōu)、缺點，三種成型工藝都有繼續(xù)改進的空間。采用立模和臥模成型工藝是目前較為成熟的技術，芯模振動成型雖然生產(chǎn)效率最高，但在未解決安裝預埋件的技術問題前，不宜大力推廣。(2)介紹了單倉預制箱涵的整體澆筑三種不同的成型工藝，實際工程中，應根據(jù)箱涵的類型進行選擇。多倉箱涵、大口徑箱涵(超大、超重)的預制生產(chǎn)不建議整體性預制，建議分拆成單倉箱涵或組合板塊結構分別預制生產(chǎn)，最后到施工現(xiàn)場進行拼裝，以解決不易制作、運輸和吊裝的問題。(3)采用預制箱涵建設城市地下綜合管廊的施工方式在節(jié)能降耗、產(chǎn)業(yè)標準化生產(chǎn)、提高現(xiàn)場施工效率等方面優(yōu)勢明顯，具有良好的社會經(jīng)濟效益。隨著預制箱涵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新工藝、新工法的提出能夠解決現(xiàn)今生產(chǎn)成型工藝存在的諸多技術難點，預制箱涵的產(chǎn)業(yè)前景會更美好。

參考文獻

［1］胡君，謝菲，趙世強．現(xiàn)澆與預制城市綜合管廊的綜合對比分析［J］．工程建設與設計，2016(6):20－23．

［2］薛偉辰，王恒棟，胡翔．上海世博園區(qū)預制預應力綜合管廊的經(jīng)濟性分析［J］．特種結構，2009，26(2):101－104．

［3］曹生龍．預制裝配化混凝土箱涵的研制［J］．混凝土與水泥制品，2007(1):33－37．

［4］童星寬．預制箱涵代替現(xiàn)澆箱涵的可行性分析［J］．混凝土世界，2012(8):58－70．

［5］GB50838－2015．城市綜合管廊工程技術規(guī)范［S］．

［6］曹生龍．預制混凝土箱涵設計與制造技術探索［J］．混凝土世界，2015(6):32－46．

作者:吳勇 李洪豐 單位:中建科技有限公司深圳分公司