汤国盛
(广东晶通公路工程建设集团有限公司,广东 广州 510635)
公路工程施工中,涵洞作为桥涵结构物的主要形式之一,其应用范围最广。其中,有为排水浇灌用的圆涵管,有过水、过车用的机耕盖板涵等等,都是大家再熟悉不过的结构形式了。虽然涵洞的结构体形往往较小,但鉴于在公路工程使用中的重要性及普及性,使我们不得不对其施工质量予以关注,不得不对其施工工艺进行深入研究。对此,为了更好地掌握涵洞施工的过程控制,深入了解涵洞在各个施工阶段的技术要求,本文下面将以钢筋砼圆管涵为例,详细地阐述了在预制及安装两个方面的若干要求,并提出了个人的建议及想法。
钢筋混凝土管应在工厂预制。新线施工时,可在适当地点设置混凝土圆管预制厂。预制钢筋混凝土圆管宣采用震动制管器法、离心法等。
钢筋砼圆管涵预制,最为原始、最为传统的预制方法,便是采用震动制管器预制法。以这种方法生产圆管涵时往往较为简单,无须大型的、专用的生产设备进行辅助,便可简单完成。它是由可拆装的钢外模与附有震动器的钢内模组成。外模由两片厚约为5mm左右的钢板半圆筒(直径0.2m时为三片)拼制,半圆筒用带楔的销栓连接。内模为一整圆筒,下口直径较上口直径稍小,以便取出内模。
用震动制管器制管,可在铺放水泥纸袋的地坪上施工。模板与混凝土接触的表面上应涂润滑剂(如废机油等)。钢筋笼放在内外模间固定后,先震动10s左右使模型密贴地坪,以防漏浆。每节涵管分5层灌注,每层灌好铲平后开动震动器,震至混凝土冒浆为止,再灌次1层,最后1层震动冒浆后,抹平顶面,冒浆后2-3min即关闭震动器。固定销在灌注中逐渐抽出,先抽下边,后抽上边。停震抹平后,用链滑车吊起内模。起吊时应垂直,刚吊起时应辅以震动(震动2-3次,每次1s左右),使内膜与很凝土脱离。内膜吊起20cm,即不得再震动。外模在灌注5min-10min后拆开,如不及时拆开须至初凝后才能再拆。拆开后混凝土表面缺陷应及时修整。
用制管器制管的混凝土和易性要好,坍落度要小,一般<1cm。工作度20s-30s,含砂率45%-48%,5mm以上大粒径尽量减少,平均粒径0.37mm-0.4mm,每方混凝土用水约150kg-160kg,水泥以硅酸盐水泥或普通水泥为好,火山灰水泥次之。 震动制管器适用于制造直径200cm,管长100cm以下的钢筋混凝土管节。此法制管时需分层灌注,多次震动,操作麻烦,制管时间长,但因设备简单,建厂投产快,适宜在小批量生产的预制厂中使用。
当现代公路的功能标准日益提高,有时,采用传统的预制加工法已无法满足施工要求。无论是从预制工期上,还是从预制质量上,都无法使其满足要求。对此,在特定生产环境下,我们不得不采用新工艺预制法进行管节的预制。其中,离心制管法便是其中一种。它是通过高速旋转的钢模,把离心力传递给灌注于钢模内部的混凝土拌合物,使其均匀地分布在管模的内壁上,多余的水分被离心力甩出,混凝土逐渐干硬密实。当钢模型旋转产生的单位离心力达到5N/cm2-15N/cm2时,即可制成密实的混凝土管。
离心法制管所用钢模是由模皮、环向带、纵向边板、档圈(大头)、紧固丝杆等组成。钢模由两片半圆形模皮用螺栓连接。模皮两端套上档圈,用紧固丝杆固定即组装成形。管成形后,拆去紧固丝杆和挡圈,可将混凝土管从模内顶出。
当钢模安装完后,可按如下程序进行操作:
a.将钢模吊放到离心制管机的机轮上,此时钢模的档围应压在机轮上。
b.开动电机,通过皮带传动使机轮转动,机轮和钢模的档圈由于摩擦作用而带动钢模旋转,转速由慢逐渐加快,直至达到设计转速。
c.开动安装在制管机一侧钢轨上的喂料机。喂料皮带运输机应对准钢模中心,可利用喂料机行走机构和升降机构进行调节。当位置调好后,即可开动皮带运输机的驱动机构和进退机构,使皮带运输机伸进钢模,从钢模一端向另一端徐徐喂料,投放混凝土拌合料的数量可由边圈控制。
d.喂料完毕,钢模继续旋转,直至形成密实的管壁。
e.减速,关闭电机。
f.吊运管模,养生、脱模。
离心法制管应使用塑性混凝土,水灰比为0.4-0.6,因此当钢模高速旋转时,从拌合物中有游离水排出,导致制管场地泥浆飞溅,极不清洁,加之噪声大,制管效率低(每制1节管约需40分钟)并需用大量的钢模,因此离心法目前已逐步为悬辊法、立式挤压法所代替。
管节混凝土的强度应达到设计强度的70%,并经检查符合圆管成品质量标准的规定时,管节才允许装运,否则,提前进行吊运或运输容易造成损坏或断裂。管节的装卸可根据工地条件使用各种起重机械或小型机械化工具,如滑车、镀滑车等。没有起重设备时,亦可用人力装卸。管节在装卸和运输过程中,应小心谨慎,勿使管节碰撞破坏。严禁由汽车内直接将管节抛下,以免造成管节破裂。为了减轻震动时的冲击影响,在运输时,宜在汽车上铺稻草、木垫板或者用圆木或方木将管节固定。
管节安装可根据地形及设备条件采用下列各种办法:
2.2.1 滚木安装法
先将管节沿基础滚至安装位置前1m处,旋转90度,使与涵管方向一致。把薄铁板放在管节前的基础上,摆上圆滚木6根,在管节两端放入半圆形承托木架,以杉木杆插入管内,用力将前端插起,垫入圆滚水,再滚动管节至安装位置,将管节侧向推开,取出滚木及铁板,再滚回来并以撬棍(用硬木护木承垫)仔细调整。
2.2.2 压绳下管法
当涵洞基坑较深,需沿基坑边坡侧向将管滚入基坑可采用压绳下管法。
压绳下管法是侧向下管的方法之一,下管前,应在涵管基坑外3m-5m处埋设木桩,木桩桩径不小于25cm,长2.5m,埋深最小1m。桩为缠绳用。在管两端各套一很长绳,绳一端紧固于桩上,另一端在桩上缠两圈后,绳端分别用两组人或两盘绞车拉紧。下管时由专人指挥,两端徐徐松绳,管子渐渐由边坡滚入基坑内。大绳用优质麻制成,直径50mm,绳长应满足下管要求。下管前应检查管子质量及绳扣是否牢固,下管时基坑内严禁站人。管节滚入基坑后,再用滚动安装法或滚木安装法将管节准确安装于设计位置。
2.2.3 吊车安装
使用汽车或履带吊车安装管节甚为方便,但一般零星工点,机械台班利用率不高,宜在工作量集中的工点使用。
为了加快工程进度,保证管节安装就位,用吊车安装时可采用特殊吊钩,吊钩由支柱1和横梁2组成,支柱和横梁均用外径102mm和管壁厚7mm的钢管制成,套钩3用3号钢制成,厚20mm,嵌入支柱1终端的槽内并焊上。套钧4厚10mm,装在横梁2的套筒上,也同样用电焊焊上。支柱1的两端挂着链条和钩子5。
用吊车起吊管节时,将横粱2穿进管节,然后把套钩4挂在钩子5上,管节用吊车吊起并安装在涵管的基础上。在管节准确安装就位后,将钩子5与套钩4脱离并把横梁2取出。管节间的缝隙应小于1cm。
管节沉降缝必须与基础沉降缝一致,否则,容易造成工后断裂,造成管节提前破坏。沉降缝宽约2cm-3cm,应用沥青麻絮或其它具有弹性的不透水材料填塞。管节接头采用对头拼接时,其接缝应不大于1cm,严禁通过调大缝宽的方式来达到节省管节预制长度、预制数量的做法。当进出水口砌体砂浆或砼强度达到设计强度的75%以上时,方可使用设计上要求的填料进行两侧对称分层填筑。涵管填筑应在洞身两侧不小于2倍范围内进行,每层的填筑可按照相应层上的路基压实度标准来控制。夯(压)实时,要注意保护圆管不受损。
[1]娄奕红,杨虹.钢筋混凝土圆管涵破裂原因分析[J].中外公路;2002年05期.
[2]周北.快速生产涵管工艺在路网工程中的应用[J].广西交通科技.2001年02期.
[3]JTG 041-2000.公路桥涵施工技术规范 2000.