大直径矩形顶管砼管节制作工艺

江 巍

（武汉天创建设集团有限公司，武汉 430050）

顶管砼管节具有耐久性好、施工效率高、施工可操作性好及施工环保等优点，近年来在通道工程建设中得到广泛应用[1]。在市政工程中，通道顶管项目一般位于城市繁华地段，现场施工作业面有限，故一般选择相对远离顶管工作井的地方进行管节预制；又因为砼管节在顶管顶进施工过程中承受吊装荷载、顶推压力、土压力等作用，其受力要求相比一般的埋管更高[2]。砼管节制作质量的好坏直接关系顶管工程的成败，为确保顶管施工顺利推进，管节预制阶段必须严格把好质量关[3]。以具体工程为实例，分析砼管节制作工艺。

1 工程概况

武汉某市政顶管工程位于武汉市知音大道与龙阳大道交汇处，采用下穿通道形式通过既有环线道路。该工程中，暗埋顶管段全长87 m，采用四孔并行矩形截面顶管构成城市次干道，其中两侧小顶管截面外包尺寸为5.3 m×4.0 m，壁厚0.4 m，顶管内设人行道及非机动车道；中间大顶管截面外包尺寸为10.4 m×7.5 m，壁厚0.7 m，每个顶管内设单向双车道。每节管节长度为1.5 m，采用预制矩形钢筋混凝土结构，管节混凝土强度为C50，抗渗等级为P12，管节接口采用F 型承插式。顶管段截面如图1 所示。

图1 顶管段截面

2 管节生产工艺流程

2.1 管节模具制作

传统的简易组合模板使用螺栓连接，存在装模速度慢、尺寸误差大、生产效率低等问题，难以满足管节生产要求[4]。基于此，本工程采用定制的组合模具，整体由底模、内膜、外模、拉杆、操作平台等部分组成，如图2 所示。拉杆控制尺寸，结合滑轨进行拼装，模具整体精度高、拆合方便，利于管节批量化生产。新模具初次使用前需进行不少于3 节的生产试制，管节验收合格后方可批量生产。

图2 管节模具

2.2 管节生产工艺

管节生产流程如图3 所示。

图3 管节生产流程图

2.2.1 材料进场检验

钢筋、水泥等原材进场时进行验收，包括查验钢筋的合格证、规格型号及表观质量，对钢筋进行力学试验及焊接试验，将混凝土送至第三方检测单位检测配合比等，不符合要求的材料不予接收。其中，水泥宜采用强度等级不低于42.5 级的硅酸盐水泥；细骨料宜采用中细砂，且含泥量不大于2%。

2.2.2 钢筋骨架制作

相较于其他钢筋混凝土构件，顶管管节主筋较长且转角处有较大弯弧[5]。为切实匹配现场钢筋骨架制作，一般将管节主筋置于箍筋外侧。采用专用的钢筋骨架胎架，将下料好的主筋、箍筋卡入胎架卡口进行焊接，按图纸要求严格控制各类钢筋的间距。钢筋骨架入模时，使用专用的吊架沿预留吊装孔位置进行4 点起吊。钢筋骨架入模后，依据设计图纸要求采用锚筋将钢筋骨架与承、插口钢套环焊接连成整体；为满足管节防水要求，需在钢套环外侧预埋遇水膨胀止水条。管节上预留吊装孔、注浆孔、吊装孔等预埋件的位置和尺寸需严格依据设计图纸进行预留。另外，在管节生产过程中为确保管节外壁与模具的贴合度，一般将注浆孔和吊装孔设置成径向与模具面垂直，以保证管节外观质量。

2.2.3 钢套环制作及安装

管节端头钢套环、钢环圆弧处钢板须一次冲压成型，且与钢模密贴不漏浆。钢套环焊接成型前，须对焊接场地进行平整，以降低对后续焊接的精度影响；焊接前，须及时量测套环的实际周长，确认无误后方可进行接头坡口焊接。钢筋骨架制作完成后，须邀请业主、监理等到现场进行隐蔽工程验收，经验验收合格后方可合模进行浇筑。制作不合格者，须待整改完成经监理复验合格后方可进行浇筑。

钢筋骨架吊装入模具后，应在主筋处设置钢筋垫块，确保管节保护层厚度；同时应按设计图纸再次检查各预埋件的数量、位置、规格及尺寸防止遗漏。合模后，应采用塞尺测量钢模拼缝间隙，精度不符合时应及时进行调整。

2.2.4 混凝土浇筑

混凝土拌合采用自动称量系统的强制式搅拌机，混凝土拌合称量误差控制在标准范围内。拌和过程中控制坍落度，运输过程中尽量减少混凝土水分蒸发。混凝土现场取样检测坍落度，不符合施工要求时不得使用。同时，现场预留好同等条件养护试块，用于脱模强度判定。混凝土拌合物应分层对称均匀投入钢模，使用插入式振捣器进行振捣。振捣器应快插慢拔，插点均匀排列，均匀振实。混凝土浇筑完成后进行初平，至少收3 次水，直至成型面光滑平整。收水作业完成后，应及时在成型面覆盖养护膜，保湿养护至拆模强度。当环境温度不低于10 ℃时可采用自然养护，当环境温度低于10 ℃时采用蒸汽养护。

2.2.5 管节翻身

预制管节过程中钢承口处于向下位置，由于管节在后期存放、运输、顶进吊装及承口水密封膏填筑均要求承口处于向上位置，故涉及管节翻转问题。本工程大管节重约67 t，自重较大翻转存在难度。确保管节翻身安全，将原预留的吊装翻身孔孔深由200 mm加长至300 mm，同时预留孔采用133 mm×8 mm 钢管。翻转时采用专门的翻身架，为避免管节翻身时触碰地面造成无法翻身，要求翻身架高度至少大于管节斜向对角线长度。管节翻身作业时应安排专职安全员指挥，无关人员必须全部撤离。

2.2.6 管节堆放

管节堆放场地应具有足够的承载能力，管节堆放前须进行预压，以消除场地不均匀沉降。管节翻身后立即进行防水处理，一般采用聚氯酯嵌缝胶对管节承口钢套环与管身之间的间隙进行灌注；承插口钢套环涂刷防腐油进行防腐处理，涂刷应均匀，且雨天不得作业。不同规格管节不应混合堆放，并应做好标识，管节堆放层数不宜超过2 层，以防损坏。

2.2.7 管节验收

管节脱模后，应在管节易见位置印制代表生产日期、制造编号及管节分块号等标记，并确保标记不易被抹掉。衬砌表面应密实、光洁、平整、边棱完整无缺损；在贮存和运送过程中应对管节采取有效的保护措施。为保证预制管节良好的受力性能，提供符合计算假定的条件，工厂每生产30 环管节应抽检3 环进行水平拼装检验，3 环水平拼装允许误差见表1。

表1 管节制作允差表

管节出厂前，应在管节意见位置对合格的管节进行标识，标识内容应包括企业名称、产品标记以及生产日期等，喷刷字迹应工整、清晰，不得随意涂改，比例应协调。

3 砼管节预制技术控制措施

管节生产前，由施工单位牵头组织管节生产厂家、顶管顶进单位、设计单位进行管节设计图纸会审和技术交底，结合施工现场实际情况就设计图纸进行优化，制定科学合理的预制技术方案。

管节生产过程中，监理单位委派监理驻场，同时预制技术人员需就现场操作人员进行技术交底，确保严格遵循预制技术方案操作。各工序完成后且自检合格后，及时报监理进行验收，经验收合格后方可进行后续工序施工。

管节浇筑完成后，需做好养护措施。管节脱模时，管节混凝土立方体抗压强度应满足设计要求。管节的外观质量不应有严重缺陷，对已出现的严重缺陷，由生产单位提出技术处理方案，经监理单位认可后进行处理。对于管节尺寸偏差过大且影响结构性能或安装使用功能的部位由生产单位制定技术处理方案，经监理、设计单位认可后进行处理。处理后，应进行重新验收。

4 结语

大直径矩形顶管砼管节具有断面尺寸大、自重大、结构强度要求高、制作工艺复杂及质量精度要求高等特点；且因顶进施工工艺，管节自身需具有自防水性能，以及良好的适用性和耐久性。在管节制作过程中，需要全方位从技术层面出发利用技术手段做好精度控制，通过质量管控确保各项措施有效落地，最终生产出高品质的管节，助力顶管顶进施工顺利推进。