沉管钢筋笼劲性骨架制作与安装精度控制

张宇航，申昌洲

（中交四航局第二工程有限公司，广东 广州 510300）

沉管钢筋笼劲性骨架制作与安装精度控制

张宇航，申昌洲

（中交四航局第二工程有限公司，广东 广州 510300）

以港珠澳大桥沉管隧道管节预制工程为依托，为减小管节预制钢筋笼在整个预制过程中的变形，采取在钢筋笼内部加入劲性骨架的措施。从角钢下料、制作场所、骨架分段定位、焊接变形控制、原材料保护、骨架结构设计等6个方面论述了骨架制作精度控制方法以及底板、墙体、顶板骨架的安装精度控制方法。骨架外形尺寸及安装精度均满足工程要求。

沉管；钢筋笼；劲性骨架；精度控制

1 工程概况

港珠澳大桥沉管隧道是迄今为止的世界上最大规模的海底深埋沉管隧道，其钢筋的特点和难点有：

1）钢筋强度等级高，所有钢筋均采用HRB400，主筋最大直径为箍筋最大直径为

2）单个节段钢筋用量大，约为1 000 t。

3）沉管断面尺寸大，部分钢筋绑扎时需要设置架立筋，钢筋定位和绑扎难度大。

4）钢筋笼整体高度高，体积庞大，采用分区绑扎顶推移动的流水工艺，要确保钢筋笼在移动过程中的位置准确及不变形等，难度大。

在足尺模型两个试验段的钢筋绑扎中，发现钢筋笼最大挠度达到10 cm，不能满足设计及验收标准要求[1-2]。

为减小钢筋笼在整个预制过程中的变形，采取在钢筋笼内部加入劲性骨架的方法[3-4]。劲性骨架由75 mm×50 mm×6 mm的角钢制作而成，安装在钢筋笼内部，如图1。

2 施工难点

在沉管预制过程中，钢筋笼于底板绑扎区开始绑扎，完成后顶推至墙体绑扎区绑扎，完成后继续顶推至顶板绑扎区，最终形成封闭钢筋笼结构，顶推至混凝土浇筑坑。在这种“动态”流水线施工中要控制钢筋笼的整体变形，其难点有[2]：

图1 劲性骨架总体布置Fig.1 Overall layout of rigid skeleton

1）钢筋笼到达浇筑坑之前需要多次移动。

2）沉管预埋件种类多，重量大。

3）钢筋笼顶推过程中可能出现一定幅度的摆动，极易导致钢筋笼变形。

4）钢筋笼体系转换拖动胎架、内模移入时，均可能有钢筋头卡在钢筋笼上，造成钢筋笼变形。

5）沉管横截面尺寸较大，相对应的骨架在频繁的烧焊作业中很难保证骨架不产生烧焊变形。

6）劲性骨架从制作区转运至钢筋绑扎区要经过数次转运，为保证转运效率，一次叠放转运多个骨架，骨架重叠吊运极易发生变形。

7）骨架安装时，均从骨架一端焊接至另一端，这也会造成骨架变形。

3 精度控制

3.1 制作精度控制

骨架的制作精度，主要从以下6个方面进行控制：

1）角钢下料尺寸：每段角钢下料均需进行精确测量，做好标记后方可下料。需注意保证切口平顺，以利于角钢焊接时有足够的接触面，满足受力要求。下料时要使用小型切割机进行，不可使用割枪。

2）制作场地：在原材料堆放场周边选择劲性骨架焊接场地，按30 cm间隔进行标高放点，用砂浆对原地面找平，其上用2 cm厚的钢板制作骨架焊接平台，按20 cm间隔测量标高，对钢板平整度精调。

3）骨架中分段角钢焊接前的定位：①根据设计图纸，进行每榀分段骨架的板型制作，在板型周边加焊角钢限位，各分段角钢对号入座后即可进行焊接；②在焊接平台上按骨架尺寸测量放点，烧焊75mm×50mm×6mm角钢作为限位。

4）焊接变形控制：焊接作业时先将焊缝正面、背面点焊固定，将骨架固定在板型或者平台上烧焊，烧焊时切勿电流过大导致角钢烧穿。完成一道焊缝后使用小尖锥敲掉焊渣，观察焊缝是否饱满。焊接完成后若发现骨架变形，可用火工对其进行校正。

5）原材料保护：角钢原材料如表面出现严重锈蚀，不但影响骨架的刚度，而且影响骨架的焊接质量。原材料在转运中若发生严重的碰撞变形，亦将影响骨架的制作精度。为此在角钢转运过程中应加强保护，轻起轻放，选择平整的场地堆放。角钢存放时做到下垫上盖。

6）骨架结构设计：骨架结构设计是否合理将直接影响骨架使用效果。骨架设计时应考虑该榀骨架的受力状况。底板的劲性骨架应多设置竖撑，竖撑位置应置于钢筋笼受力点处，即滑移轨道上方，另设置斜撑以承受钢筋笼顶推过程中产生的侧向力。骨架的分段亦是设计的重点，分段过长不便于转运，制作安装精度也难以控制，容易累积过大焊接变形而无法校正。

3.2 安装精度控制

3.2.1 底板骨架安装精度控制

1）每个节段的劲性骨架位置不尽相同，施工前需查看施工图纸上交通工程孔洞及大型管道的位置，以便对劲性骨架位置进行调整，避开孔洞及大型管道。此举可避免为避开骨架而影响交通工程预埋设施安装精度，还减少了为安装孔洞模板及管道而切割劲性骨架，从而影响钢筋笼整体稳定性。

2）测量员将劲性骨架位置放样到底板绑扎架上及底板绑扎区的地坪上，放样时适当加密参考点，以利于骨架初安装时定位。

3）用桥吊、吊运平台将骨架转运至底板绑扎区。需要注意，为防止骨架在吊运中发生变形，应根据骨架分段的形状，制作、使用专用的吊运平台。

4）利用绑扎架上所放的定位点进行骨架初定位。需要注意，骨架安装顺序应从两边到中间，因两侧骨架可以借助绑扎架固定，中间骨架初定位较困难；切不可从一侧往另一侧安装，避免安装误差累积。初定位完成后，利用绑扎架上的定位点吊垂线进行骨架垂直度调整，随后将该榀骨架与纵向主筋的接触面跳焊固定。

5）利用同一榀骨架在两侧绑扎架上的定位点拉直线调整骨架线形。该骨架的后续分段转运到位后，通过地坪上的定位点以及所拉的直线进行垂直度及线形调整。

6）同一榀骨架相邻分段用角钢搭接烧焊。烧焊前注意调整骨架横截面上的位置，使骨架的竖向支撑放在滑移轨道上方。

7）劲性骨架底部与纵向主筋接触面满焊加固。每隔3～4m，用通长角钢将12榀劲性骨架的竖撑烧焊连接。每榀骨架侧面，每隔2～3 m用1.5 m长的φ32mm钢筋将骨架与底板主筋烧焊连接，作为斜撑加固。

8）完成底板顶上钢筋铺设绑扎后，将骨架顶部与纵向主筋跳焊连接。

3.2.2 墙体骨架安装精度控制

1）将底板劲性骨架顶部角钢一侧的边界点引至墙体绑扎架上，同时在墙体骨架的内侧面用5 cm长φ16mm钢筋以12 cm间距烧焊，以此作为纵向主筋卡槽。

2）将骨架用吊运平台转运到位，进行侧墙骨架初定位。利用绑扎架上的定位点吊垂线调整骨架垂直度，在骨架顶部、中部及底部各选取一处与纵向主筋点焊固定，再从上往下跳焊固定。切不可按照从一端到另一端的顺序烧焊，以免出现累积变形造成骨架歪扭难以校正。最后将骨架与纵向钢筋的所有接触面满焊固定。

3）将墙体骨架与底板骨架的接触面进行满焊处理，必要时辅以角钢烧焊加固，确保骨架的稳固性。

4）将侧墙内侧纵向主筋置于骨架卡槽上并与骨架绑扎固定。

5）将绑扎架上的定位点引至侧墙内侧，吊垂线对骨架垂直度校正，将顶部、中部及底部与三根纵向主筋点焊初步定位。烧焊时注意对骨架进行变形校正。

6）对骨架从上到下跳焊固定，然后满焊。

3.2.3 顶板骨架安装精度控制

1）顶板钢筋胎架标高与位置调整到位后，在两侧行车道胎架上放样顶板劲性骨架安装点，利用顶板两侧劲性骨架放样点及侧墙骨架定位点进行拉线，以备骨架线形调整。

2）用吊运平台将骨架转运到位，进行骨架初定位，骨架的安装顺序为从两边墙体骨架往中间安装。

3）依靠定位直线对骨架线形及垂直度进行调整，用角钢将相邻骨架搭接烧焊成为整体。

4）进行中墙位置的骨架线形调整时，必要时可适当调整中墙斜倒角钢筋及横向主筋位置，以确保顶板骨架能够与中墙骨架顺利对接。另用3根7 cm长的角钢对两部分骨架烧焊固定。

5）对劲性骨架底部与纵向主筋跳焊，在中廊道位置进行全点焊加固。与12榀劲性骨架竖撑的焊接及斜撑加固与底板骨架相同。

6）完成顶板顶上钢筋铺设绑扎后，将骨架顶部与纵向主筋跳焊连接，并将中廊道位置的接触面均点焊加固。

4 结语

沉管预制厂开工至今已近3 a，从施工效果看，骨架外形尺寸及安装精度均满足工程要求，彻底解决了钢筋笼变形大、挠度大、影响保护层厚度及模板支立困难等问题。沉管劲性骨架精度控制技术可为类似工程提供有益参考。

[1]港珠澳大桥管理局.港珠澳大桥主体工程隧道工程施工及质量验收标准[S].2013. Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge Authority.Construction and quality acceptance criteria for tunnelprojectofHongkong-Zhuhai-Macao Bridgemain project[S].2013.

[2]中交公路规划设计院有限公司.港珠澳大桥主体工程岛隧工程施工图设计：管节结构施工图[R].2012. CCCCHighway Consultants Co.,Ltd.Construction drawing of island and tunnel project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridgemain project:construction drawing of immersed tunnel structure[R]. 2012.

[3]中交股份联合体港珠澳大桥岛隧工程第Ⅲ工区一分区项目经理部.港珠澳大桥沉管预制施工组织设计[R].2012. ProjectManagementDept.of the First SubareaofWork Area III for Island and Tunnel Project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge Joint Venture of China Communications Construction Co.,Ltd.The construction organization design of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge immersed tubeprecasting[R].2012.

[4] 冯伟，戴书学，李凯凯.工厂法预制沉管钢筋笼变形控制[J].中国港湾建设，2015，35（7）：14-17. FENG Wei,DAI Shu-xue,LI Kai-kai.Deformation control for steel cage ofprefabricated factory immersed tube[J].China Harbour Engineering,2015,35(7):14-17.

M aufacturing and installation accuracy control of rigid skeleton for steel cage of immersed tube

ZHANGYu-hang,SHENChang-zhou
（No.Eng.Co.,Ltd.of CCCCFourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510300,China）

Based on the Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge immersed tubeelementprefabrication project,in order to reduce the deformation of steel cage in the whole process of tube elementprefabrication,we took the rigid skeleton in the steel cage.From six aspects including the angel steel blanking,production sites,skeleton segment positioning,welding deformation control,raw material protection,and skeleton structure design,we discussed themanufacturing accuracy controlmethod of skeleton,and the installation accuracy controlmethod of the skeletons on floor,wall,and roof.The overall dimension and installation accuracy of skeleton can satisfy the requirementsofengineering.

immersed tube;steel cage;rigid skeleton;accuracy control

U655.4；U459.5

B

2095-7874（2015）11-0113-03

10.7640/zggw js201511030

2015-10-19

张宇航（1988— ），男，广州市人，助理工程师，土木工程专业。E-mail：228218921@qq.com