大口徑管道的概念大口徑電力管道的應用

1、大口徑管道的概念大口徑電力管道的應用大口徑電力管道的應用談 維 漢 （高級工程師 1*1* wayne888163.wayne888163. ） 內(nèi)容提要 本文以某工程項目為例，介紹了35003500 鋼筋混凝土 管在電力隧道工程中的應用，指出了在設(shè)計、生產(chǎn)和使用過程中遇到的問題和解決辦法。 關(guān) 鍵 詞 混凝土管 頂進 電力鋼筋混凝土排水管在傳統(tǒng)的市政工程行業(yè)中有著明顯的應用優(yōu)勢， 發(fā)揮的作用也越來越大， 這些都得到了人們的認同， 隨著生產(chǎn)能力的 提高，管規(guī)格也越來越大， 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)尺寸也達到近 7 7 米。近年來，混凝土管道的應用范圍也不斷擴大，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架空”以及“發(fā)展綜合 管廊”等國家的出臺， 更大大促進了大口徑混凝土管道在電力隧道工程的應用。筆者在深圳、廣州、佛山等地都遇到了類似的工程，在此 向同行作簡單介紹，希望對同行企業(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行隧道的鋪設(shè)， 之后在管內(nèi)澆筑平 臺走廊、搭建支架（如下圖所示），最終達到高壓電纜在地下鋪設(shè)的 目的。2 2、整條隧道線路總長超過 50005000 米，共分為 4 4 個標段，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 水平衡式機械頂管（包括 4 4 段曲線頂管）。頂段的長度設(shè)計為 200600200600 米不等，超過 250250米的增設(shè)中繼間。二、設(shè)計階段在該工程的設(shè)計階段，我們與設(shè)計師進行了溝通，對工藝要求進 行了分析，結(jié)合到管材生產(chǎn)工藝和現(xiàn)行排水管的國家標準要求， 提

4、出 了一些建議：1 1 、首先是管材的外壓荷載級別問題， 設(shè)計院要求的是達到 IIIIII 級 管（裂縫荷載 321kN/m321kN/m 破壞荷載 482482 kN/mkN/m），在國標 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 JC/TJC/T 640640 頂進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)計取值就是按照這個標準來定的。2 2 、管材鋼筋的配置標準中是沒有的， 在國家水泥制品協(xié)會出版的 鋼筋混凝土排水管管體結(jié)構(gòu)尺寸與配筋設(shè)計圖冊 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)計算，環(huán)筋 的直徑要達到16m16mm m這對于當前行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備來說是做不到的，采用手工的焊接不但無法保證鋼筋籠的焊接的質(zhì)量， 也過于耗時、耗工， 成本非常高。目前，制作鋼筋籠的自動滾焊機的焊接能力為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、 同時繞焊）， 這樣就解決了采用小直徑環(huán)筋時間距過小的問題。 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用，根據(jù)等強度代換的原則把原設(shè)計的大直徑環(huán)筋替換為小直徑的環(huán)筋， 從而實現(xiàn)了機械化的生產(chǎn)。圖 3 3 管道配筋 圖 4 4 雙筋并繞示意3 3、考慮到電力管道對防水的要求非常高， 設(shè)計混凝土強度等級為C50,C50,抗?jié)B等級達到 P10,P10,這對于工廠預制構(gòu)件來說不是難事，但如 何確保管節(jié)接頭的不滲漏？為了達到萬無一失， 設(shè)計采用了多種措施：首先，普通排水管標準中接頭只設(shè)置一道密封膠圈，本工程則設(shè) 計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埋件都要采取防水措施， 設(shè)計時采用了焊環(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，在頂段長度和頂進線路的設(shè)計上都進行了優(yōu)化， 部分頂段

8、為 了避開管道、基礎(chǔ)等，采用了曲線頂管，頂段的長度也達到 600600 多米。 要求在頂進過程中加強注漿潤滑處理， 視土質(zhì)變化增設(shè)中繼間， 把頂 進力控制在 13000kN13000kN 以內(nèi)。5 5、曾經(jīng)在其他項目中，設(shè)計在管內(nèi)壁預埋了 2 2 道鋼圈，電纜支架 在管內(nèi)進行焊接固定，之后再進行防銹處理，但實際上焊接不方便、 環(huán)境惡劣，而且2 2 年后鋼圈銹蝕嚴重，難以保證效果。所以在本項目 中，采用了內(nèi)壁預埋螺帽（兩排各 1212 對，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、壁預埋螺帽三、生產(chǎn)階段設(shè)計時考慮了種種情況，增加了一些加強措施，但在實際生產(chǎn)過 程中能否確保每一項措施的落實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、成型過程。1.11.1鋼筋籠制作：盡管鋼筋籠是采用機械滾焊，但內(nèi)外籠是分開 做的，還要組合成一個整體，這時要注意內(nèi)外籠要同心、 間距要均勻， 并確保定位準確、 鋼筋保護層厚度符合設(shè)計要求。 我們用型鋼做一個 底座，按設(shè)計要求對內(nèi)外籠進行定位， 這樣就可以保證焊接成整體后 的尺寸準確。 另外在預埋螺母及吊裝孔、 注漿孔等位置有可能會與環(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強， 不能

10、簡 單地把該位置的鋼筋切斷。1.21.2模具安裝：本項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) 計要求焊6mm6mm 鋼筋防護。鋼筋籠套入內(nèi)模后，再加焊鋼圈錨固筋， 之后安裝預埋螺母、 注漿孔等。 預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 的混凝土對于工廠來說難度不大，但 對原材料要嚴格把關(guān)， 并嚴格按照設(shè)計配合比配料 （采用蒸汽養(yǎng)護的 不得摻引氣型減水劑），這樣才能保證混凝土的強度。對于

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 時應分層進行，并保證有 2 2 支以上的震動棒同時對稱插搗，快下慢上，使整個斷面都能振搗充分。 對最后 500m500mn n高度范圍的混凝土可以適當 調(diào)整配比， 增加粗骨料比例， 防止最上端混凝土砂漿過多造成局部強 度不足。成型后還要在表面混凝土初凝結(jié)束時進行端面的二次處理： 搓壓、抹平及收光。2 2、混凝土養(yǎng)護。2.12.1為了保證產(chǎn)品的強度和生產(chǎn)效率，目前大部分廠家都采用蒸 汽養(yǎng)護，這的確大大縮短了生產(chǎn)周期，但養(yǎng)護過程也要有所控制，不 能操之過急。一般可以分為：靜停升溫恒溫降溫 四個階段， 靜停階段

12、時間要足夠， 最小不得少于 1.51.5 小時，升溫的速度也不能過 塊，一般控制在 25oC/25oC/小時以內(nèi)，恒溫溫度約為 78837883 oC,oC,時間約為 2424 小時，之后可以自然降溫，寒冷天氣應注意保溫、防止混凝土降 溫過快而出現(xiàn)裂紋。2.22.2 蒸養(yǎng)后混凝土強度一般可以達到 3845MPa3845MPa 可以放在原地、 或轉(zhuǎn)移到其他場地繼續(xù)進行淋水養(yǎng)護， 直至達到設(shè)計強度為止， 一般 3535 天就可以。3 3、附屬配件。3.13.1管道養(yǎng)護完成經(jīng)檢驗合格后，在準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， 填充時要注意飽 滿、也不要污染管端面

13、。其次要貼木墊板，因為木板厚重，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 圈及外露的預埋件要涂刷防銹層，設(shè)計要求為：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， 粘貼前應把整條膠 圈拉均勻，整個圓周要松緊一致，防止局部過緊壓縮量不足、或局部 過松造成脫槽。3.23.2為了保護預埋螺母， 每一個螺母都要加上塑料蓋子。 注漿孔、 壓漿孔都要擰上堵頭。四、工程應用產(chǎn)品在運到工地使用前，要經(jīng)過外壓荷載和內(nèi)水壓試驗，同時對 留存的混凝土試塊進行

14、強度檢驗。 外壓試驗架要有足夠的強度和高度， 按照 2.52.5 米長的 IIIIII 級管計算，試驗用的加荷設(shè)備（千斤頂）最大加 荷能力應達到 150150 噸以上。水壓試驗可以采用兩端封堵方式， 也可以 參考新的試驗方法標準采用內(nèi)水壓試驗環(huán)來進行局部試驗。 盡管在設(shè) 計和生產(chǎn)階段采取了一定的措施和改良， 但實際應用時還是遇到了一 些問題，在隨后的生產(chǎn)過程中也逐一進行了解決。1 1 、鋼圈與管身混凝土的連接位置有松動。 這在個別的管節(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)時碰撞引起， 鋼圈過小自然無法 安裝，若鋼圈偏大一點，

15、安裝模具時是勉強可以的， 但拆模時會出現(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 確，外半徑應按設(shè)計要求比管子外半徑小 2m2mm m同時吊裝時應注意，避免鋼圈發(fā)生碰撞， 或把鋼圈側(cè)靠在其他物件上進行翻轉(zhuǎn)。2 2 、注漿孔和吊裝孔周邊滲水。在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，個別的注漿孔 有滲水現(xiàn)象， 仔細觀察發(fā)現(xiàn)水分是沿著預埋鋼管的外側(cè)滲進來的， 盡 管設(shè)置了止水鋼環(huán)板都無法完全有效。 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 隧道的頂進過程中，施工對注漿工序進行了強化， 在整個頂進的過程中總的頂力都可以控制在10000kN10000kN 左右，符合設(shè)計要求。曲線頂管也順利地穿越了道路，管節(jié)沒有出現(xiàn)破損現(xiàn)象。盡管 放置了多個中繼間， 但由于頂進過程中總頂力沒有超過預警范圍， 所 以也沒有啟動中繼間。五、結(jié)束語此次 35003500 混凝土管道在電力隧道工程的應用可以說是很成功的，盡管在廣東省內(nèi)已