大口徑管道的概念大口徑電力管道的應(yīng)用

1、大口徑管道的概念大口徑電力管道的應(yīng)用大口徑電力管道的應(yīng)用談 維 漢 （高級(jí)工程師 1*1* wayne888163.wayne888163. ） 內(nèi)容提要 本文以某工程項(xiàng)目為例，介紹了35003500 鋼筋混凝土 管在電力隧道工程中的應(yīng)用，指出了在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用過(guò)程中遇到的問(wèn)題和解決辦法。 關(guān) 鍵 詞 混凝土管 頂進(jìn) 電力鋼筋混凝土排水管在傳統(tǒng)的市政工程行業(yè)中有著明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)， 發(fā)揮的作用也越來(lái)越大， 這些都得到了人們的認(rèn)同， 隨著生產(chǎn)能力的 提高，管規(guī)格也越來(lái)越大， 形狀也有所突破，由傳統(tǒng)的圓形發(fā)展到橢 圓形、矩形、甚至是不規(guī)則的形狀，目前廣東省內(nèi)已經(jīng) 5 5 家生產(chǎn)企業(yè) 可以做到350

2、03500 的管道，矩形管道的內(nèi)尺寸也達(dá)到近 7 7 米。近年來(lái)，混凝土管道的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，已經(jīng)不限于雨水、 污水的排放系統(tǒng)，隨著“城市高壓電纜線不準(zhǔn)架空”以及“發(fā)展綜合 管廊”等國(guó)家的出臺(tái)， 更大大促進(jìn)了大口徑混凝土管道在電力隧道工程的應(yīng)用。筆者在深圳、廣州、佛山等地都遇到了類似的工程，在此 向同行作簡(jiǎn)單介紹，希望對(duì)同行企業(yè)以及行業(yè)的發(fā)展有參考意義。一、工程概況1.1. 本文以佛山某電力隧道工程為例， 并結(jié)合之前的工程進(jìn)行介紹。 該工程位于廣東省佛山市， 工程的目的是要把原先架空的高壓線路改 遷至地下，設(shè)計(jì)人員提出了用3500 x2500 x3203500 x2500 x320 鋼筋混

3、凝土管道作為 電纜隧道， 采用非開挖施工工藝進(jìn)行隧道的鋪設(shè)， 之后在管內(nèi)澆筑平 臺(tái)走廊、搭建支架（如下圖所示），最終達(dá)到高壓電纜在地下鋪設(shè)的 目的。2 2、整條隧道線路總長(zhǎng)超過(guò) 50005000 米，共分為 4 4 個(gè)標(biāo)段，其中有少 部分的 22002200管，其余全部為35003500 管，埋深約在 910910 米左右，全部采用泥 水平衡式機(jī)械頂管（包括 4 4 段曲線頂管）。頂段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為 200600200600 米不等，超過(guò) 250250米的增設(shè)中繼間。二、設(shè)計(jì)階段在該工程的設(shè)計(jì)階段，我們與設(shè)計(jì)師進(jìn)行了溝通，對(duì)工藝要求進(jìn) 行了分析，結(jié)合到管材生產(chǎn)工藝和現(xiàn)行排水管的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求， 提

4、出 了一些建議：1 1 、首先是管材的外壓荷載級(jí)別問(wèn)題， 設(shè)計(jì)院要求的是達(dá)到 IIIIII 級(jí) 管（裂縫荷載 321kN/m321kN/m 破壞荷載 482482 kN/mkN/m），在國(guó)標(biāo) GB/TGB/T 1183611836混凝土和鋼筋混凝土排水管中只給出了最大 30003000 管的參數(shù)， 而在行標(biāo) JC/TJC/T 640640 頂進(jìn)施工法鋼筋混凝土排水管中最大規(guī)格就 有 35003500 管的參數(shù)，設(shè)計(jì)取值就是按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定的。2 2 、管材鋼筋的配置標(biāo)準(zhǔn)中是沒(méi)有的， 在國(guó)家水泥制品協(xié)會(huì)出版的 鋼筋混凝土排水管管體結(jié)構(gòu)尺寸與配筋設(shè)計(jì)圖冊(cè) 中也只提供到最 大 30003000 管的

5、配筋參數(shù)?？紤]最大覆土厚度 1 1 0 0 米，根據(jù)計(jì)算，環(huán)筋 的直徑要達(dá)到16m16mm m這對(duì)于當(dāng)前行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備來(lái)說(shuō)是做不到的，采用手工的焊接不但無(wú)法保證鋼筋籠的焊接的質(zhì)量， 也過(guò)于耗時(shí)、耗工， 成本非常高。目前，制作鋼筋籠的自動(dòng)滾焊機(jī)的焊接能力為12mm12mm的環(huán)筋，但可以采用雙筋并繞技術(shù) （2 2 根環(huán)筋并在一起、 同時(shí)繞焊）， 這樣就解決了采用小直徑環(huán)筋時(shí)間距過(guò)小的問(wèn)題。 最后鋼筋的配置確 定為內(nèi)外籠直筋均采用 48481212,內(nèi)環(huán)筋采用 2 2121012100 0 外環(huán)筋采用 2 21071075 5 內(nèi)外環(huán)筋均采用雙筋并繞，鋼筋全部采用冷軋鋼筋（見圖 3 3、4 4）。這種

6、處理方法以前在深圳某電站的電纜隧道工程中也有應(yīng)用，根據(jù)等強(qiáng)度代換的原則把原設(shè)計(jì)的大直徑環(huán)筋替換為小直徑的環(huán)筋， 從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化的生產(chǎn)。圖 3 3 管道配筋 圖 4 4 雙筋并繞示意3 3、考慮到電力管道對(duì)防水的要求非常高， 設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50,C50,抗?jié)B等級(jí)達(dá)到 P10,P10,這對(duì)于工廠預(yù)制構(gòu)件來(lái)說(shuō)不是難事，但如 何確保管節(jié)接頭的不滲漏？為了達(dá)到萬(wàn)無(wú)一失， 設(shè)計(jì)采用了多種措施：首先，普通排水管標(biāo)準(zhǔn)中接頭只設(shè)置一道密封膠圈，本工程則設(shè) 計(jì)了雙密封膠圈的鋼承口接頭（見圖 5 5），增加了一道防水。膠圈采 用 40 x28mm40 x28mm 勺契形，材料為氯丁橡膠，邵氏硬度 4555

7、,4555,接頭處強(qiáng)度 大于 10MPa10MPa。圖 5 5 雙膠圈接頭 圖 6 6 遇水膨脹膠圈安裝 其次，在鋼承口勺內(nèi)側(cè) 還設(shè)計(jì)有一道遇水膨脹膠圈， 防止水分沿著鋼承口與混凝土之間勺縫 隙滲入。材料采用緩膨脹橡膠， 用 202202 氯丁橡膠黏結(jié)劑粘貼在鋼承口 勺內(nèi)側(cè)（見圖 6 6）。另外，管子勺注漿孔和壓漿孔等鋼鐵預(yù)埋件都要采取防水措施， 設(shè)計(jì)時(shí)采用了焊環(huán)板勺辦法， 類似于土建工程中勺止水鋼帶， 阻止水 分沿注漿孔鋼管外側(cè)滲入管內(nèi)（見圖 7 7）。契形膠圈4 4、施工面位于城市道路旁邊，要穿越 3 3 處主干道，為了保證道路 的暢通，在頂段長(zhǎng)度和頂進(jìn)線路的設(shè)計(jì)上都進(jìn)行了優(yōu)化， 部分頂段

8、為 了避開管道、基礎(chǔ)等，采用了曲線頂管，頂段的長(zhǎng)度也達(dá)到 600600 多米。 要求在頂進(jìn)過(guò)程中加強(qiáng)注漿潤(rùn)滑處理， 視土質(zhì)變化增設(shè)中繼間， 把頂 進(jìn)力控制在 13000kN13000kN 以內(nèi)。5 5、曾經(jīng)在其他項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)在管內(nèi)壁預(yù)埋了 2 2 道鋼圈，電纜支架 在管內(nèi)進(jìn)行焊接固定，之后再進(jìn)行防銹處理，但實(shí)際上焊接不方便、 環(huán)境惡劣，而且2 2 年后鋼圈銹蝕嚴(yán)重，難以保證效果。所以在本項(xiàng)目 中，采用了內(nèi)壁預(yù)埋螺帽（兩排各 1212 對(duì)，共 9696 支），螺帽采用聚酰胺材料，支架和螺栓則采用不銹鋼材料，安 裝時(shí)僅需要擰緊螺栓就可以了，很好地保證了支架不生銹。（見 圖 8 8）圖 8 8 管內(nèi)

9、壁預(yù)埋螺帽三、生產(chǎn)階段設(shè)計(jì)時(shí)考慮了種種情況，增加了一些加強(qiáng)措施，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò) 程中能否確保每一項(xiàng)措施的落實(shí)將影響到管道的最終質(zhì)量和工程的 安全。所以，在生產(chǎn)階段仍要注意做好以下幾方面的工作：1 1、成型過(guò)程。1.11.1鋼筋籠制作：盡管鋼筋籠是采用機(jī)械滾焊，但內(nèi)外籠是分開 做的，還要組合成一個(gè)整體，這時(shí)要注意內(nèi)外籠要同心、 間距要均勻， 并確保定位準(zhǔn)確、 鋼筋保護(hù)層厚度符合設(shè)計(jì)要求。 我們用型鋼做一個(gè) 底座，按設(shè)計(jì)要求對(duì)內(nèi)外籠進(jìn)行定位， 這樣就可以保證焊接成整體后 的尺寸準(zhǔn)確。 另外在預(yù)埋螺母及吊裝孔、 注漿孔等位置有可能會(huì)與環(huán) 向鋼筋有沖突， 要把鋼筋彎曲移位或切斷后在旁邊加焊補(bǔ)強(qiáng)， 不能

10、簡(jiǎn) 單地把該位置的鋼筋切斷。1.21.2模具安裝：本項(xiàng)目管道采用立式振搗成型模具生產(chǎn)，在模具 安裝前要把內(nèi)外模清理干凈、涂刷脫模劑，鋼圈尺寸與底座要配合， 防漏膠條要安裝到位，防止漏漿。遇水膨脹膠條要粘貼牢固，并按設(shè) 計(jì)要求焊6mm6mm 鋼筋防護(hù)。鋼筋籠套入內(nèi)模后，再加焊鋼圈錨固筋， 之后安裝預(yù)埋螺母、 注漿孔等。 預(yù)埋件全部固定好再緊固模具的合縫 螺栓，并檢查各部位是否合適、牢固、密封。1.31.3混凝土配制： C50C50、P10P10 的混凝土對(duì)于工廠來(lái)說(shuō)難度不大，但 對(duì)原材料要嚴(yán)格把關(guān)， 并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比配料 （采用蒸汽養(yǎng)護(hù)的 不得摻引氣型減水劑），這樣才能保證混凝土的強(qiáng)度。對(duì)于

11、立式振搗 工藝，混凝土的塌落度（一般為 2050mm2050mm 及和易性很重要，在下料 時(shí)應(yīng)分層進(jìn)行，并保證有 2 2 支以上的震動(dòng)棒同時(shí)對(duì)稱插搗，快下慢上，使整個(gè)斷面都能振搗充分。 對(duì)最后 500m500mn n高度范圍的混凝土可以適當(dāng) 調(diào)整配比， 增加粗骨料比例， 防止最上端混凝土砂漿過(guò)多造成局部強(qiáng) 度不足。成型后還要在表面混凝土初凝結(jié)束時(shí)進(jìn)行端面的二次處理： 搓壓、抹平及收光。2 2、混凝土養(yǎng)護(hù)。2.12.1為了保證產(chǎn)品的強(qiáng)度和生產(chǎn)效率，目前大部分廠家都采用蒸 汽養(yǎng)護(hù)，這的確大大縮短了生產(chǎn)周期，但養(yǎng)護(hù)過(guò)程也要有所控制，不 能操之過(guò)急。一般可以分為：靜停升溫恒溫降溫 四個(gè)階段， 靜停階段

12、時(shí)間要足夠， 最小不得少于 1.51.5 小時(shí)，升溫的速度也不能過(guò) 塊，一般控制在 25oC/25oC/小時(shí)以內(nèi)，恒溫溫度約為 78837883 oC,oC,時(shí)間約為 2424 小時(shí)，之后可以自然降溫，寒冷天氣應(yīng)注意保溫、防止混凝土降 溫過(guò)快而出現(xiàn)裂紋。2.22.2 蒸養(yǎng)后混凝土強(qiáng)度一般可以達(dá)到 3845MPa3845MPa 可以放在原地、 或轉(zhuǎn)移到其他場(chǎng)地繼續(xù)進(jìn)行淋水養(yǎng)護(hù)， 直至達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度為止， 一般 3535 天就可以。3 3、附屬配件。3.13.1管道養(yǎng)護(hù)完成經(jīng)檢驗(yàn)合格后，在準(zhǔn)備出貨前還要把附屬的配 件處理好。 首先鋼承口側(cè)的凹槽要填滿聚硫密封膏， 填充時(shí)要注意飽 滿、也不要污染管端面

13、。其次要貼木墊板，因?yàn)槟景搴裰?，除了涂膠 水粘貼外還要用膨脹螺絲固定（一般每塊板不少于 2 2 顆）。之后，鋼 圈及外露的預(yù)埋件要涂刷防銹層，設(shè)計(jì)要求為：環(huán)氧富鋅底漆 2 2 度， 每度 30?30?，環(huán)氧瀝青面漆 2 2 度，每度80?80?。最后就是 2 2 道密封膠圈， 要求在膠圈底面及插口膠圈槽表面都要涂刷膠水， 粘貼前應(yīng)把整條膠 圈拉均勻，整個(gè)圓周要松緊一致，防止局部過(guò)緊壓縮量不足、或局部 過(guò)松造成脫槽。3.23.2為了保護(hù)預(yù)埋螺母， 每一個(gè)螺母都要加上塑料蓋子。 注漿孔、 壓漿孔都要擰上堵頭。四、工程應(yīng)用產(chǎn)品在運(yùn)到工地使用前，要經(jīng)過(guò)外壓荷載和內(nèi)水壓試驗(yàn)，同時(shí)對(duì) 留存的混凝土試塊進(jìn)行

14、強(qiáng)度檢驗(yàn)。 外壓試驗(yàn)架要有足夠的強(qiáng)度和高度， 按照 2.52.5 米長(zhǎng)的 IIIIII 級(jí)管計(jì)算，試驗(yàn)用的加荷設(shè)備（千斤頂）最大加 荷能力應(yīng)達(dá)到 150150 噸以上。水壓試驗(yàn)可以采用兩端封堵方式， 也可以 參考新的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)采用內(nèi)水壓試驗(yàn)環(huán)來(lái)進(jìn)行局部試驗(yàn)。 盡管在設(shè) 計(jì)和生產(chǎn)階段采取了一定的措施和改良， 但實(shí)際應(yīng)用時(shí)還是遇到了一 些問(wèn)題，在隨后的生產(chǎn)過(guò)程中也逐一進(jìn)行了解決。1 1 、鋼圈與管身混凝土的連接位置有松動(dòng)。 這在個(gè)別的管節(jié)上出現(xiàn)， 盡管有遇水膨脹膠圈的阻擋，不一定有滲水的可能，但影響了外觀。 這主要是鋼圈的尺寸偏差或吊起管節(jié)時(shí)碰撞引起， 鋼圈過(guò)小自然無(wú)法 安裝，若鋼圈偏大一點(diǎn)，

15、安裝模具時(shí)是勉強(qiáng)可以的， 但拆模時(shí)會(huì)出現(xiàn) 鋼圈外徑與管外徑相同或更大，由于鋼鐵材料的彈性比混凝土的要大， 就會(huì)造成鋼圈與混凝土接觸的地方離空，所以鋼圈板條的下料必須準(zhǔn) 確，外半徑應(yīng)按設(shè)計(jì)要求比管子外半徑小 2m2mm m同時(shí)吊裝時(shí)應(yīng)注意，避免鋼圈發(fā)生碰撞， 或把鋼圈側(cè)靠在其他物件上進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。2 2 、注漿孔和吊裝孔周邊滲水。在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，個(gè)別的注漿孔 有滲水現(xiàn)象， 仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)水分是沿著預(yù)埋鋼管的外側(cè)滲進(jìn)來(lái)的， 盡 管設(shè)置了止水鋼環(huán)板都無(wú)法完全有效。 為了保證電力管道內(nèi)滴水不漏， 我們又專門訂做了一個(gè)小的遇水膨脹膠圈，套在注漿孔鋼管的外邊 （見圖 9 9），這樣才有效地解決了問(wèn)題。而吊裝孔

16、后的滲水則是由于定位鋼筋直接頂?shù)搅藘?nèi)模具， 造成鋼筋周邊形成了滲透通道， 后來(lái)我 們把定位鋼筋切斷，不頂在內(nèi)模具上，而是直接焊在鋼筋籠上，之后也沒(méi)有發(fā)生吊裝孔后滲漏的現(xiàn)象。圖 9 9 訂做的遇水膨脹膠圈3 3、在35003500 隧道的頂進(jìn)過(guò)程中，施工對(duì)注漿工序進(jìn)行了強(qiáng)化， 在整個(gè)頂進(jìn)的過(guò)程中總的頂力都可以控制在10000kN10000kN 左右，符合設(shè)計(jì)要求。曲線頂管也順利地穿越了道路，管節(jié)沒(méi)有出現(xiàn)破損現(xiàn)象。盡管 放置了多個(gè)中繼間， 但由于頂進(jìn)過(guò)程中總頂力沒(méi)有超過(guò)預(yù)警范圍， 所 以也沒(méi)有啟動(dòng)中繼間。五、結(jié)束語(yǔ)此次 35003500 混凝土管道在電力隧道工程的應(yīng)用可以說(shuō)是很成功的，盡管在廣東省內(nèi)已