1875年Willion Henry Lascell发明的improvement in the construction of building标志着装配式结构的诞⽣,1945~1970年间,全欧洲因为劳动力缺失大规模使用了预制装配式建筑。与此同时,欧美国家预制装配式综合管廊建设随之兴起。日本后来居上,自1990年之后,采用预制箱涵装配化建设综合管廊开始在工程中大量应用。
随着我国制造工业的迅猛发展,预制装配式结构工厂化生产也实现了快速崛起,在交通业、建筑业以前的现浇施工领域,逐渐形成了标准的预制构件装配式施工,不仅提高了工效,也有效保证了质量。小到铁路轨道板、盾构管片,大到铁路箱梁、城轨的U形梁等,混凝土预制制品的范围不断扩大。其中,综合管廊的预制管涵也在近年得到了大的发展。
预制装配式城市综合管廊,具有以下优势:以预制管件结构为主体的管廊结构,不仅大大降低了材料消耗,而且管廊结构具有优异的整体质量、抗腐蚀能力强,使用寿命长;可实现标准化、工厂化预制件生产,不受自然环境影响,可以充分保证预制件质量和批量化生产;现场拼装施工可大大提高生产效率,降低建设成本;工厂化生产保证了管廊结构的尺寸准确性,同时也保证了预制装配式城市综合管廊安装的准确性;无需施工周转材料、无需占用大量材料堆场、施工时间大为减少,可有效降低综合管廊的建设成本。
根据构件规格和运输条件,目前我国综合管廊混凝土预制构件生产方式分为工厂化作业模式和移动式现场预制模式。在工厂化作业模式中又有台座法生产和流水线制造之别,技术日臻成熟。
受制于运输的经济性和安全性,对于大型预制构件,工厂化制备显得不利,由此诞生了移动式预制生产模式。移动式预制生产模式类似游牧作业,像综合管廊这样的带状工程,可以借用沿施工线路一侧或者周边规划大临或者小临用地,利用安全区域的某狭长地带建立移动式预制生产设施,将预制混凝土构件所需的设备、材料、工装模块等直接运到项目的施工现场附近,就近下料、预制、养护,然后将产成品短距离运输到拼装场地,进而完成拼装作业。当某个区段的廊道施工完毕后,可将移动式装备拆装到下一个场地,如此往复,从而大大节约成本、提高工效。
1.场地根据工程实际情况选定。场地采用封闭管理设置进出口,场地规划区域内预留施工便道,并在进出口按规定悬挂张贴各种标识。
2.预制场的布置严格按照标准厂要求、符合职业健康安全和环境管理体系和HSE作业指导书的要求设置各种安全环境防护设施,要配备齐全,满足安全文明生产要求,污水排放及垃圾处理严格按地方政府部门相关规定执行。
3.对预制场地进行清理,平整、振动碾压密实,铺设20cm厚水泥稳定碎石基层,平整并振动压实,厂区主便道在水泥稳定碎石基层上浇15cm筑厚C20商品混凝土,钢筋加工、安装区,预制、生产区,综合管廊自然养护摆放区浇筑厚10cmC20商品混凝土。在龙门吊轨道架设位置开挖深度为60cm基槽,浇筑混凝土并设轨道铺设沟槽。还要做到这三点:
(2)预制场地内对于影响施工机具通行或施工作业的石块、杂草、树林、构筑物等要清理干净,沟、坎要予平整,有积水的地势低洼地段排水填平,必要时换填,充分保证地面的平整度和承重抗压能力。
(3)预制场地清理、平整遵循以节约征用或少占用土地、不阻碍交通、不破坏建筑物、设施、古迹等,防止环境污染、水土流失。
4.预制场内布置钢筋加工安装区、综合管廊预制生产蒸养区、综合管廊自然养护棚,综合管廊存放区等功能区域。办公区、生活区根据实际情况设置,预制场出入口设门卫房。
a.钢筋为热轧HPB300级钢筋和热轧HRB400级钢筋,钢筋标准强度满足GB50010-2010第4.2.2条,带肋钢筋符合《钢筋混凝土用钢:第II部分:热轧带肋钢筋》(GB1499.2-2007)的规定;光圆钢筋符合钢筋混凝土用钢:第I部分:热轧带肋钢筋》(GB1499.1-2008)的规定。钢板采用Q235-B钢,焊条HPB300级钢焊接采用E43型焊条;HRB400级钢焊接采用E55型焊条。
b.钢筋进场前严格按要求检查品种、级别、规格、数量与材料单要一致、产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告等厂质量证明文件是否齐全真实有效,抽取试件作力学性能检验,其质量必须符合有关标准的规定。
c.钢筋进场前和使用前全数检查钢筋外观质量、是否平直、无损伤、表面不得有夹渣、重皮、裂纹、油污、颗粒状或片状老锈、颜色一致、查看钢筋直径要符合要求、以免影响钢筋强度和锚固性能。钢板、焊条等进场前检查同钢筋检查项。
a.进场的钢筋存放在钢筋存放区按照品种、规格、级别分类挂牌存放,由材料员和保管员验收入库,钢筋存放要求上盖下垫,防止生锈。
b.检查钢筋是否有出厂合格证和出厂检验报告和进场复验报告。进行外表质量和批量代表直径的检查。钢筋必须对其质量指标进行全面检查,按批检查直径、重量偏差并同厂、同炉号、同规格、同生产工艺、同一时间进入同一施工现场的60吨钢筋为一检验批,不足60吨也作为一个检验批,进行有见证取样。钢筋取样应由监理工程师在场,抽取两根钢筋各分别截取二根抗拉试件、长度约450mm,二根冷弯试件长度约350mm,放进试验箱,然后监理封箱或监送试验室,复试报告结果一项不合格则应双倍取样再复试。复试报告结果合格,专业监理工程师应签认,该批钢筋方可在加工使用。其他材料的存放分类存放,采取隔潮措施。
加工前,根据设计规格及长度和数量等,结合不同的加工工艺,核算确定每种钢筋的下料长度,以确保准确。
加工制作时,检查下料表是否有错误和遗漏,对每种钢筋要按下料表检查,经过这两道检查后,再按下料表放出实样,试制合格后方可成批制作,加工好的钢筋要挂牌堆放整齐有序。
钢筋表面应洁净,粘着的油污、泥土、铁锈使用前必须清理干净。钢筋调直,采用机械调直。经调直后的钢筋不得有局部弯曲、死弯、小波浪形。钢筋切断应根据钢筋号、直径、长度和数量,长短搭配,先断长料后断短料,尽量减少和缩短钢筋短头,以节约钢材,降低损耗。
钢筋弯制时,放样确定弯曲点,并根据每种钢筋的回弹强度确定弯曲角度。正式弯制前,对大批量弯制的钢筋,先经过试弯合格并确定有关技术数据后,方可批量弯制。
钢筋弯曲后,弯曲处形成圆弧,弯起后尺寸不大于下料尺寸,应考虑弯曲调整值。弯起钢筋、中间部位弯折处的弯曲直径D,不小于钢筋直径的5倍。钢筋下料长度应根据构件尺寸、保护层厚度,钢筋弯曲调整值等规定综合考虑。钢筋加工的允许偏差不得大于规范规定。
对成品料不足长的钢筋,采用对接压力焊法对接至足长再弯制。对焊人员必须经专门的对焊工艺培训,同时取样进行检验,合格后方可上岗操作。各种钢筋加工成型后其允许偏差不得大于规范规定:受力筋全长净尺寸±10mm;箍筋各部分长度的偏差为±5mm;弯起筋弯起位置的偏差为构件±20mm,大体积混凝土±30mm;钢筋转角的偏差为3mm;6~12mm圆筋制成箍筋,其末端弯钩长度根据受力主筋直径不同取75~105mm。下料前具体计算确定,加工后的钢筋分类挂牌存放,同时在存放及运输中严防成型钢筋再变型。
难点:矩形顶管主筋的制作难点是外弧主筋,每环由四根各有两个圆弧的钢筋组成一个矩形顶管钢筋环,弯弧半径太小,弯弧段比较短,精度要求高。
解决办法:在钢筋弯曲前,先在每段弧交界点做好标记。然后用三辊弯弧弯制R90度弧,直线段不弯。弧全部弯制好以后,放在标准靠模检查,符合要求后,在弯弧机操作平台上做好移动轮移动位置标记,以便下次快速制作。三辊弯弧机需具有点动和倒转的功能。
加工成型的钢筋按照施工图纸摆放到钢筋焊接工作工装上进行焊接,焊接质量是确保钢筋整体强度的重要环节。在钢筋加工厂,钢筋主要通过双面闪光对焊将钢筋对焊前清理边角毛刺及端面铁锈、油污和氧化膜等,经打磨露出金属光泽,不得有氧化现象。同时钢筋端面要切平,以利良好结合。两侧夹具要对正,确保两根钢筋在同一轴线上,且两根钢筋的局部间隙不大于3mm。
对焊时施压要均匀有力,根据钢筋直径不同控制在30~40MPa,以达到两根钢筋良好密合。不同直径的钢筋对焊时其偏差不得大于7mm。对焊及点焊严格按规程操作,焊接人员持证上岗。
焊接完毕,待接头处由白红色变为黑色,才能松开夹具,平稳取出钢筋,以免产生弯曲。钢筋焊接完成后,应及时进行焊接接头外观检查,外观检查不合格的接头,应切除重焊。
所有焊接操作人员,要确保各类电焊机处于良好的工作状态,及时掌握各种电焊机的主要性能及参数,根据母材及天气等情况,选择最佳的参数用于实际操作,确保焊接质量。
钢筋在安制前要重新对规格、尺寸、形状、数量、定位工装等进行核实,对照设计图纸和配料单进行全面检查,设计、配料单、实物三者吻合后方可安制。
安制前,根据设计资料在定位工装平台上布筋,同时根据部位情况,确定架立筋的设置,确保安制后的钢筋符合要求。钢筋在安制过程中主要通过铅丝绑扎和点焊进行,绑孔采用20~22#铁丝,绑扎点次及绑扎方法要符合规范及规程要求,点焊主要是用于成片钢筋与架立筋的固定,点焊要牢固,点次要均布,同时不能严重损伤受力筋。
b.受拉区域内,Ⅰ级钢筋绑扎接头的末端应做弯钩,在同一截面内,受拉区其接头的截面积占受力筋总面积的百分率闪光对焊不超过50%,绑扎接头不超过25%,同时,绑扎接头在受压区也不得超过50%。
d.受力筋的接头位置相互错开,受拉钢筋绑扎接头的搭接长度,应符合结构设计要求,受力钢筋焊接、机械接头要设置在最小弯矩处并错开布置。
f.受力钢筋的混凝土保护层厚度,应符合结构设计要求。为了保证钢筋位置的正确,根据设计要求绑扎、安装。
g.在钢筋笼绑扎程中,在企口承口四面预埋ΦPVC管各1根,Φ14mm,PVC管长度根据企口承口壁厚确定,预埋PVC管做为检查孔及注胶孔使用。
吊装孔安装在综合管廊左右两面中轴线个与钢筋骨架上,采用Φ140*4钢板封堵,吊装前在Φ125*10mm*180mm钢管内安装Φ110mm*350mm铁销作为综合管廊吊耳,满足综合管廊的吊装施工。
钢筋工程属于隐蔽工程,在浇筑混凝土前,要对钢筋及预埋件进行验收,并作好隐蔽工程记录,经现场监理工程师同意后,方可进行下道工序。
组装工序效率最高的方法应为:先支内模,钢套环连接筋应先焊接好后再放入底模,承口内衬钢环连接筋应在钢筋骨架放入模后再焊接,钢筋骨架入模后焊接压浆孔、注浆孔、预埋钢板,焊接完后组装外模,为防吊装孔位置不准确,将吊装孔固定在外模上,外模组装好后再焊接插口预埋钢环。
控制混凝土的保护层采用混凝土垫块,厚度与设计的保护层厚度相等,垫块尺寸3cm×3cm,垫块标号采用大于C25的砂浆强度,制作时加强养护,达到设计强度的85%以上方可使用。垂直结构中使用时,可在垫块中埋入20#绑线,用铁丝把垫块绑在钢筋上,底板底层和墙体钢筋垫层放置每平方米一块,梅花形布置,现场根据情况还应适当加密垫块的间距。合理布置垫块,用扎丝准确地绑扎在受力钢筋上,而不应布置在非受力筋上,固定要牢固,防止在浇筑过程中发生位移和滑落;混凝土浇筑前全面检查垫块是否缺少或损坏。
混凝土运输利用混凝土罐车运至预制现场,利用混凝土泵车泵送入仓。混凝土塌落度一般控制在140—180mm之间(具体数值由当天的气温而定)。4台混凝土振动棒,振捣半径20-25cm,所以每棒间距为40cm,每次插棒深度到前一次振捣面以下5cm。