预制式大管径带座多弧管结合拉伸钢板桩施工特点

吴峰龙

（厦门市政工程有限公司，福建 厦门 361004）

0 引言

随着城市排水改善工程日趋增多、对工程的质量、安全、进度要求不断提高，市政排水工程大管径预制构件安装施工在全国范围内得以迅速应用和不断提高。本文以厦门市复旦大学附属中山医院厦门分院排洪沟工程；采用预制带座多弧管替代传统现浇施工技术钢筋混凝土箱涵，主要分析了预支带座多弧管特点，施工技术过程控制。本文研究的经济效益、安全性、工期的优化性可为相同类型的项目提供一定的经验。

1 项目背景

复旦大学附属中山医院厦门分院的位置在五缘湾片区，由于该地块区域要进行重新规划，要根据地块需要，对周边市政设施进行调整。其中5 号排水箱涵为双孔2m×1.5m 本工程调整改造的市政设施，本次施工的长度约425m，工期90d。

2 预支大管径带座多弧管特点

预支大管径带座多弧管在应用过程中包括以下点特点：①节省成本。成品带座多弧管采用工厂化、机械化、批量化生产，安装简单快捷，降低施工成本；②缩短工期。传统的钢筋混凝土箱涵分段按20m 每段算，施工周期需7—10d，需要架子工、混凝土工、木工、钢筋工、等工种配合，施工工序多且工期长，不利于本项目短频快的现状环境特点，采用预制带座多弧管场外制作过程只需2d 左右，只需普工配合，减少交叉作业，减少劳动力大大缩短了施工周期；③省地。节约沟槽开挖面积，减少土方开挖及土方回填方量，有利于工程后续施工进度；④环保。实行了工厂化批量预制结合拉伸钢板桩工艺，使排洪沟的施工更加安全、方便迅速快捷、工程质量有保证等诸多优点。

3 施工工艺流程及现场施工要点

预制型带座多弧管结合拉伸钢板桩改进了排水箱涵的施工技术和方法，传统的排水箱涵工艺为土方开挖、基坑支护、钢筋制安、土方回填支模、防水层施工。采用此工艺，根据原5 号旧箱涵的排水量，计算出需用5.3m×3.2m×2.5m 带座多弧管的排水管径，带座管的底座设计有效起到抗浮能力，预制成品管的裂缝检验荷载值达到257kN/m，其中的破坏检验荷载为385kN/m，待现场准备工作完成后，专人指挥吊装安装成功。此工艺优化传统施工技术，施工时间缩短，降低了基坑坍塌的概率，提高了施工安全系数。

3.1 工作原理及施工工艺流程分析

3.1.1 工艺流程厂外预制带座多弧管→钢板桩应用→土方沟槽开挖→沟槽底基础平整→安装预制管口双胶条接头→预制管吊装、安装→回填砂回填→土方回填碾压

3.1.2 带座多弧管工厂化预制操作要点及产品外形尺寸（见图1）

图1 椭圆承插口单仓带底座多弧涵管

3.1.3 模具生产

考虑到工厂化预制制作的特点，模具要反复周转，并且要装拆方便，减少模具装拆的时间，又要保证模具的在浇注过程的稳定性，减少浇注过程的安全隐患，本次生产的模具采用的是钢板制作的整体式模具，既保证了构件尺寸的标准化，又保证了模具的整体稳定性。

3.1.4 预制管钢筋制作

钢筋加工及下料，如果全是人工化制作即慢而且绑轧的自身尺寸并不是非常容易控制，在进行本次钢筋加工过程中，主要采用了自动滚焊成型的方式，在制作工装上固定成型制作，机械控制钢筋间距及点焊牢固性，成型工装上控制了保护层的间距，预埋孔洞的位置，从而提高批量化的生产效率。

3.1.5 钢筋及模具的安装

生产模具采用整体模具，减少了模具的载体工序，简化了模具的装配和模具的更换。模具装配的步骤和测试点如下：

（1）清洁底托下支架和内外形状，并使用隔板，检查模具是否干净。

（2）将内模安装在地板支架位置卡上，在现场吊装加工钢筋笼，在检查钢筋笼的安装是否到位。

3.1.6 混凝土浇筑

（1）实验室中的混凝土混合料清单包括准确控制用水量和确定第一次卸料时混凝土的开裂情况。在进行搅拌过程中应确保混合料质量，防止离析。

（2）混凝土浇筑和捣固：自动布料和变频振动的使用可以有效防止漏捣现象。

（3）混凝土的养护：混凝土施工：采用蒸汽处理，两天内混凝土强度可达85%。

（4）混凝土浇筑本公司是在室内进行，避开高温时刻和降雨时刻等不利因素。

3.2 现场施工要点：拉伸钢板桩施工

3.2.1 主要技术参数、施工方法

（1）工程中使用的钢板桩为IV 型拉森钢板桩Ⅰ×16800cm/m4，W×1340cm/m3。

（2）围檩为双排（或单排）热轧H 型钢，规格H300×300×10×15；钢支撑亦为热轧钢筒，规格300×300×8×15。

3.2.2 施工方法

（1）钢板桩采用钩机式钢板桩打桩机（高频振动锤）振动沉桩。

（2）围檩及内支护钢筒安装，采用车吊吊起对位＋焊接完成。

（3）土方开挖：在进行开挖过程中，可以采用反铲挖掘机将挖出来的土进行装车，然后往外运，并配合人工对边角及清底土方实施挖除。

3.2.3 钢板桩施工工艺流程

（1）测量放样→混凝土路面凿除→打桩机就位→吊桩→垂直度控制→振动沉桩→收桩。

（2）桩位放样：桩位在放样过程中，要保证放样的准确性；其中，桩位的允许偏差要在≤0.5cm。

（3）混凝土路面凿除：采用油压振动（怪手）对两侧边线之内的混凝土路面进行振动破碎，之后用装载机配合人工将混凝土碎块装车运出现场。

（4）打桩机安装完成并试运转正常后，3 台机可分别在第一、第二、第三施工段的东北端就位，并分别由东北向西南将拉森钢板桩依次咬合沉桩施工；在前三个施工段中的两个沉桩完成后，可将2 台机移到第四、第五施工段的东北端实施打桩作业，直到全部打桩完毕。

（5）桩机就位要准确，机架要水平，振动锤导向架要垂直并对中桩位，机架外侧应设置方向互相垂直的两个吊线锤，从而控制钢板桩自身的垂直度。

（6）在进行施工前，应该先将钢板进行试打桩，并根据试打桩结果确定打桩控制参数和选择成桩机械。

（7）配桩：钢板桩配桩长度均为8.80m。

（8）吊桩喂桩：打桩机启动后，将钩臂头部振动器下放到桩头位置，调整角度后将“喂”桩口对准桩头，之后将桩的顶端插“喂”入振动器下端套内并锁紧，继之振动器缓缓升起，连同钢板桩一起移向桩位并缓缓下降，将桩的下端对中桩位后压实。

（9）振动沉桩：启动振动电源开关，在双向控制垂直度的情况下，然后缓慢的将IV 型拉森钢板桩振动沉入土层中。在进行施工过程中，对于钢板桩垂直度偏差要严格的控制，其控制在≤0.5%。同时要控制桩顶标高符合设计要求。

（10）收桩：当钢板桩振动沉入土层，其桩顶标高达到设计要求后，可停止沉桩予以收桩。

3.2.4 钢支撑及围檩安装

当各施工段钢板桩施工完成，并且基槽内挖完第一层土（厚1.15m）之后，方可进行H 型钢围檩及H 型钢内支撑安装。

3.3 基坑土方开挖工艺

3.3.1 基坑土方开挖工艺流程

确定开挖顺序→分段分层均衡开挖→排降水→清底→坡道收尾

3.3.2 开挖工艺

（1）为加快施工进度，首先将3 台反铲挖掘机分别调到第一、第二、第三施工段挖掘，最后开挖第四、第五施工段土方。每个施工段自东北向西南，第一层土采用退挖法作业；而以下土方只因钢支撑的阻碍，则采用侧挖法（即将挖掘机和汽车停放在基槽钢板支护桩以外的地面上进行挖土和装车）挖土和装车外运。

（2）土方开挖顺序及步骤如下：

①建筑物每段板面施工完毕后，可进行土方开挖，并在楼板以下1.0m 厚开挖第一层楼板，为檩条和钢支撑施工提供操作面。

②当钢围檩和钢支撑施工完成后，如出现钢支撑出现阻碍的情况，可以采用侧挖法分层开挖的方式，在进行分层开挖时，其在整体的厚度要保持在1.0m，以确保侧壁土方压力平衡和稳定。

③当土方挖至管道基础顶标高以上300mm 时停止挖土，该预留土方由人工或小型机械挖除并装车运出场外。

④对挖掘机够不到的地方或基坑（槽）边角处的土方，则采用人工挖除装车外运。

3.3.3 基坑（槽）排水

采用集水明排措施，将基坑（槽）内的积水排出坑外。即在坡顶外侧和坑底两侧设置300（宽）×300（深）截、排水沟（坡度2‰）和集水井（800×800，深1000），将坑内积水通过坑内排水沟汇入集水井，再抽排到基槽顶外侧截水沟内，经过三级沉淀，最后将水排入市政管网。

3.4 沟槽底基层施工

基坑开挖至基底标高，并对坑底土层实施验槽后，应及时施工管道基础层（20cm 砂碎石铺设）。

3.5 安装预制管双胶条接头

渗水性是阻碍其作为市政共同沟的发展趋向，同时也是市政共同沟面临的技术难点，传统的预制构件就算是柔性接头也是采用的一条橡胶密封圈，而本次工程采用一种新型的双胶条接头方式，二条橡胶密封圈进行接头密封，在安装过程中，二条橡胶密封圈中间形成一个封闭环形空间，在这个封闭的环形空间内就可以注水加压，保证单侧不渗漏，以检验安装过程中是否安装到位或胶圈翻转，橡胶密封圈有没有起到密封的作用，这样在安装过程中就可以控制接头的密封性，单一的橡胶密封圈就只有在施工完成进整体闭水试验或使用过程才能发现安装不好存在的渗漏现象。

3.6 预制管运输、吊装、安装

图2 预制管吊装、安装

图3 管节吊装及安装（采用内拉法）

（1）产品的运输吊装是属于大型构件的运输吊装，需要对安全性作专项施工方案，对于本次运输吊装制订专业的运输起吊方案，从预制厂（厦门海沧东孚工业区）至五缘湾排洪沟项目运输路线经专人沿途确保运输车辆安全。

（2）5.3m×3.2m 预制带座多弧管在起吊过程中有一个优越性，在产品成型时在管侧二边预埋吊装孔，产品起吊时是吊二个侧点，在管道内多设置二个安装孔。接头安装装施工时，人员在管道内作业时，产品会形成一个安全罩，起到安全操作的作用，避免接口安装施工时，沟槽两侧边坡壁倒塌造成的安全隐患。

（3）预制管吊装采用履带式吊机，最大起吊重量80t，预制管采用承插式接口，需用手拉式葫芦配合安装。

4 预制化带座多弧管结合拉伸钢板桩的优点及适用范围

（1）预制化带座多弧管结合拉伸钢板桩最突出的优点在于：

①施工时间缩短，降低了深沟槽坍塌的概率，保证了施工安全系数。

②对地面道路交通影响较少。

③施工占地面积小，减少管道沿线的环境污染，对施工现场周围的生产生活环境影响较少，直接和间接经济效益可观。

（2）适用范围：

适用于应急抢险、雨季排水量大、地下低水位高、开挖深度较深、施工用地有限、工期紧等给排水工程。

5 结语

以上采用流程化预制管生产工艺，其优势主要是由制作出成品管时间，到现场安装的最短时间仅需48h 即可，每天预制管最大生产量20m，比传统现浇混凝土箱涵混凝土符合规范要求回填强度时间缩短了10 倍多，在项目工期上及人力、财力、合理优化工序占有极大优势，性价比极高适用在城市短平快赶工期项目。相比常规钢筋混凝土箱涵作法可以降低工程成本，对于整个工程造价中的工程造价会节约10%～20%，工期会缩短到60%～80%；可有效控制土方开挖，减少道路交通影响，同时有效做好环境保护工作，由于该工程邻近厦门海域内湾，退潮海水最低水位高于管道基坑高程，地下水位丰富，采用预制带座多弧管结合SMW 工法围护方案，加快了施工进度，缩短施工时间，降低施工成本，降低建筑安全隐患，保证质量和工期。闭水试验成功，技术质量评价优良，才能取得良好的社会效益和经济效益。