一次性浇筑工艺在孙权大道管廊项目的应用

一次性浇筑工艺在孙权大道管廊项目的应用

吴,强

中铁四局集团市政工程分公司   安徽合肥  230000

摘要：综合管廊作为我国大力发展的城市建设项目，公司目前完成的管廊项目其施工方法为明挖原位二次浇筑，在两次浇筑的接缝处形成施工缝，增大了管廊的渗漏概率，由于模板垂直度控制误差，竖墙二次立模时与第一次浇筑的竖墙贴合程度难以完全保证，导致施工缝处漏浆、错台等质量问题常有发生，难于杜绝。因此，在孙权大道管廊项目中使用一次浇筑成型新工艺，可解决施工缝导致的质量通病且提高施工效率。

关键词：城市地下综合管廊；一次性浇筑；新工艺的应用

引言：

二次浇筑成型工艺的施工缝一般设置在底板上方500mm 处，加设止水钢板，加强防水处理[1]，如下图所示。底板浇筑完成后搭设支架安装模板、再进行侧墙及顶板混凝土的二次浇筑。该工艺存在缺点如下：（1）外观质量不佳：施工缝接缝线型差，存在错台、漏浆等质量通病，两次浇筑混凝土存在色差，侧墙模板不是一次安装，垂直度控制难；（2）防水功能上：因侧墙存在两道通长施工缝，渗漏水概率增大；（3）底板浇筑完成后，需凿毛处理、养生等强度才能进行侧墙及顶板施工，工序多、施工间歇增加工期。

图1  双舱管廊施工缝做法示意图

地下综合管廊长期掩埋于地下，必须具有较高的防水等级。因此提高混凝土浇筑整体性、即提高自身防水性能尤为重要。一次性浇筑成型技术比传统两次浇筑成型法具有更大的优势，底板、侧墙、顶板混凝土一次性浇筑成型，保证了侧墙线型美观，有效避免了侧墙施工缝的产生，同时因取消了施工间隔、缩短了施工工期，并节约了止水钢板的投入。

一、鄂州孙权大道项目概况简述

孙权大道是鄂城新区中轴线的城市主干路，路线全长2.8km。标准段截面分为4.9*3m、4.9*3.1m两种尺寸，单层两仓结构，采用钢筋混凝土现浇法施工。管廊主体结构混凝土等级为C40，抗渗等级为P6，基础垫层及素混凝土填料为C20。

图2 标准断面图

二、一次性浇筑工艺在项目上的应用

在局和公司领导的指导下，计划在鄂州孙权大道管廊项目中对标准段采用一次性浇筑工艺，并通过应用和总结形成工法。

工艺应用要点：（1）通过对模板支撑体系进行优化，适应一次浇筑成型面临的无成型底板作为支撑面的特点：发明立杆支撑支架结构，舱室横向跨度小于3m，设置三排纵向立杆，跨度小于 2m，在满足计算要求下，只设置两排，方便作业。（2）选用大流动度、高抗离散性混凝土，结合浇筑工艺优化，解决底板混凝土反涌凸起问题、实现一次浇筑成型。泵送入模，按底板、侧墙、顶板顺序一次浇筑成型，结合养护技术，避免闭合矩形框架涵结构开裂。

以下就一次浇筑工艺在孙权大道管廊项目中的应用情况进行论述。

（一）模板的选择与配置

（1）模板的选择

底板、顶板与侧墙如设置倒角，选用与内侧墙模板便于连接的模板材质，选择周转次数多，质量优越，灵活便捷。管廊上倒角及顶板宜选用木模或铝模，减轻自重，便于预埋件安装，便于孔洞预留及二层结构施工，如舱室宽度超过 3m，需预留下料口，此时选用木模板，开孔容易且能快速封堵。

端头模板：底板与侧墙变形缝防水施工前，需提前在结构背水面上铺设防水卷材加强层[2]，因端头处截面较小、形状复杂，且中部设置中埋式橡胶止水带，止水带纵向中心线与接缝对齐，止水带与接缝表面垂直，止水带对接采用热硫化对接[3]，止水带将模板隔开，不能形成整体，增加了安装拆卸的难度，故考虑采用定型拼装简易钢模。

图 3  模板设计立面图

面板强度计算简化为简支梁，经计算面板强度为σ＝5.537N/mm2≤[f]＝15.444N/mm2挠度为ν＝0.237mm≤[ν]＝L/400＝200/400＝0.5mm，满足要求；

次梁强度为σ＝8.394N/mm2≤[f]＝15.444N/mm2，挠度为ν＝0.819mm≤[ν]＝2L/400＝2×350/400＝1.75mm，满足要求。

主梁强度σ＝Mmax/W＝0.365×106/2890＝126.437N/mm2≤[f]＝205N/mm2，挠度为ν＝0.583mm≤[ν]＝2L/400＝2×150/400＝0.75mm，满足要求。

（2）模板的安装

底板防水及保护层施工完成后精确放样，两侧模板线在混凝土面做好标记，严格控制保护层进行底板钢筋绑扎工作。侧模板安装时，预埋通槽通过自攻螺丝或钢钉固定在内侧模板上，然后再将模板固定在侧墙钢筋两侧。

图 4  模板安装示意图

侧墙外侧模板安装固定后，将底板卷材固定至侧模上，顶部5-10cm 可用铁钉固定，待混凝土浇筑完成模板拆除后切除，外侧墙防水卷材进行覆盖搭接。

图 5 防水卷材搭接安装示意图

顶板模板在满堂支架搭设完成后安装。主梁采用传统支架用双钢管，次梁选用方木，施工容易，且线型易控制。若顶板设计有预埋槽道，同侧墙模板方法进行安装，舱室宽度大于 3m，建议在中间开设 300mm*300mm下料口，底板浇筑完 成后进行恢复封堵，接缝处贴透明胶带防止漏浆，底部及时加设支撑。设计无倒角，侧模板与定模板直接连接，施工容易。若设计倒角，倒角模板按施工顺序进行连接，如底部倒角模板→侧模板→顶部倒角模板→顶模板，安装过程中及时检查垂直度及线型，保证安装精度。节段两边端头模板，因需要固定变形缝止水带，模板安拆装复杂程度高，采用新型简易定型钢模板，结构如下图所示。可多次重复利用，安装拆卸便捷，且能保证浇筑质量，成品线型良好。

图 6  端头定型模板效果图（底板）

（二）支撑体系

传统的两次浇筑成型施工方法先施工底板，二次浇筑的顶板支架以成型后底板为支撑面。一次浇筑成型法施工时，使用穿越底板的防水可调底托、以垫层作为支撑面的方式对模板支撑体系进行优化。根据设计立杆布设，带线定位立杆支架。把钢管插入丝杆中，调节撑杆，保证横向扫地杆距离撑杆大于 100mm,撑杆距离防水保护层大于 300mm。

图 7  支架搭设示意图

面板计算简化为三等跨连续梁，计算结果为为： 强度σ＝Mmax/W＝0.134×106/24000＝5.573N/mm2≤[f]＝15N/mm2；挠度ν＝0.338mm≤[ν]＝L/400＝300/400＝0.75mm。

次梁计算简化为三等跨连续梁（间距为0.9m），计算结果为：强度σ=Mmax/W=0.368×106/53333=6.894N/mm2≤[f]=15.444N/mm2；抗剪验算τmax=3Vmax/(2bh0)=3×2.395×1000/(2×50×80)＝0.898N/mm2≤[τ]=1.782N/mm2；挠度,跨中νmax＝0.677qL4/(100EI)=0.677×2.726×9004/(100×9350×213.333×104)＝0.607mm≤[ν]＝L/400＝900/400＝2.25mm；悬臂端νmax＝ql14/(8EI)=2.726×1504/(8×9350×213.333×104)＝0.009mm≤[ν]＝2×l1/400＝2×150/400＝0.75mm。

通过结果结果分析支架体系在强度、刚度、稳定性均满足要求。

（三）混凝土浇筑

与传统两次浇筑法一致，先进行吊模混凝土浇筑，从中隔墙到外墙的顺序进行，实现两侧流动，浇筑一定高度后混凝土由泵送从侧墙送入底板，直至浇筑至底板顶面，振捣充分后等待。若舱室宽度大于3m 由预留下料口补充浇筑底板混凝土至底板顶，下料口设置间距宜不小于 5m，泵管从洞口伸入至地板上方约 500mm 处进行浇筑，浇筑完成后，即可封闭顶板模板，加设方木及钢管支撑。

图 8  底板吊模浇筑顺序图

管廊第一层混凝土浇筑时，前 50m³混凝土坍落度控制为 180± 20mm，此时加强振捣，保证混凝土浇筑至管廊内底以上 20cm，浇筑上层混凝土坍落度控制为 160±20mm，等待至下层混凝土初凝前约 30min 时再浇筑上层混凝土，上层混凝土浇筑分层厚度为 50cm，振动棒插入下层混凝土 100mm 进行振捣。 混凝土浇筑采用分层浇筑方式，并跟进振捣保证混凝土的密实性，来减少混凝土内部的毛细孔量[4]，提高防水性能。

图 9  一次性成型混凝土浇筑顺序图

混凝土浇筑完成后，进入养生阶段。强度满足要求后即可拆除侧模、支架、顶模。三段式止水螺杆两端直接拆卸后进行螺栓孔封堵，采用调至于混凝土色一致配合比的砂浆。以变形缝为分界，一段完成后采用隔段施工法，间隔一段进行流水作业，流程如下图。可保证变形缝工序及质量要求，且工期可以由资源配置来调整。

图 10  一次性成型法施工管廊流程示意

三、关键技术措施和施工注意事项

（1）底板设置定位筋

底板钢筋整体成型后焊定位钢筋（直径Ф18-Ф25），长度以高出底板顶面 5-10cm 为宜，纵向间距根据现场实际确定，一般取 1-1.5m，与底板上下层水平筋钢筋焊接，中间设置止水环。

图 11  模板定位钢筋安装示意图（设计有倒角）

（2）三段式穿墙止水螺杆

为解决传统模版对拉螺杆施工可能造成螺杆眼封堵效果不佳，易造成渗漏水问题，外侧墙及中隔墙模板根据计算选用的三段式穿墙止水螺杆进行对拉，间距也按照计算结果进行布置。

图 12  止水对拉螺杆

（3）成型底托

满堂支撑架的可调底座、可调托撑螺杆伸出长度不宜超过300mm，插入立杆内的长度不得小于150mm。管廊标准段底板厚度设计一般为 300mm，考虑钢筋保护层及底板顶面上约 5cm 操作空间，设置底部预制混凝土垫块，强度等级不小于底部混凝土，垫块厚度根据底板厚度及规范要求螺杆伸出长度不宜超 300mm 计算，垫块位置提前放样，防水保护层混凝土浇筑完成收面时即可安放，保证垫块与底部混凝土粘结力。据此选用Φ36 带撑杆的丝杆，长度不小于 450mm，底部焊接厚度不小于 5mm 钢板作为支撑面支撑在防水保护层上，尺寸不小于 100mm*100mm，在底板中部焊接 2mm 厚的镀锌止水钢板，尺寸不小于 100mm*100mm，双面焊接，焊缝饱满。

图 13  底托加工成型图

（4）防水施工注意事项

标准节段廊体施工完成宜超过 100m，再进行防水施工，保证防水贴铺及管廊回填连续性。外墙面按照设计进行防水施工。一般工艺有先涂刷防水涂料，在贴铺卷材，后再回填前侧墙施工防水层保护板或砌筑保护砖墙。顶板防水卷材贴铺后浇筑一层约 10cm 厚细石混凝土。

（5）满堂支撑架施工注意事项

每根立杆底部宜设置底座或垫板；立杆接长接头必须采用对接扣件连接，立杆的对接扣件应交错布置，两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于 500 ㎜；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的 1/3；当立杆采用搭接接长时，搭接长度不应小于 1m ，并应采用不少于 2 个旋转扣件固定。端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于 100mm。

水平杆长度不宜小于 3 跨。杆件的接头布置规定和单、双排脚手架相同。

满堂脚手架顶部可调节撑的螺杆外径不得小于 36mm,直径与螺距应符合《梯形螺纹》的规定；支托板厚不应小于 5mm,螺杆与支托板应焊牢，焊缝高度不小于 6mm；螺杆与螺母旋合长度不得小于5 扣，螺母厚度不得小于 30mm。可调托撑的抗压承载力设计值不应小 于 40kN。满堂支撑架的可调底座、可调托撑螺杆伸出长度不宜超过300mm，插入立杆内的长度不得小于 150mm。

四、实施效果

该管廊工程开始采用传统的两次浇筑法施工，存在施工缝渗漏水、错台、漏浆等质量通病，需要处理整修，无形中增加了工期长度和管廊渗漏概率，后期采用管廊节段一次性浇筑成型施工方法，对比试验结果表明，有效的缩短了工期，浇筑成型后的管廊混凝土外观有了明显提高，结构尺寸、线型、垂直度等均满足规范和设计的要求。

图 14 一次性成型现浇法内、外墙

使用管廊一次成型技术，一节管廊按 29 米计算可以节约施工缝止水钢板 58m，耗费立杆支撑底托 145 个，节省（43.6+20）*58-15*145=1513.8 元，节省施工缝凿毛两工日，节省底板模板拆除两工日，耗费底托割除两工日，节省工费 1000 元，且每段节省工期三天，管理费按照湖北省标准每人每年 13.5 万元，项目部 30 人，完成 30 段（约 900 米）采用该技术施工的管廊，约节约 107 万元。

经过提炼和总结，管廊节段一次性浇筑成型施工工法获评安徽省级工法。

五、结语

新工艺采用的满堂支架立杆支撑底托有效可行，混凝土浇筑过程中架体稳定性好。焊接的镀锌止水钢片成功起到防水效果，底板未出现渗漏水现象。浇筑完成后，满堂支架顺利拆除。

    管廊节段一次性浇筑成型使用新型定制简易端头钢模有效可行：便于安装加固和拆除，拆模后混凝土面线型美观，能够较好的固定中埋式止水带。

    选用的混凝土配合比，结合浇筑工艺优化，能够解决底板混凝土反涌凸起问题，实现一次浇筑成型。从中隔墙到外墙的顺序进行，实现两侧流动，浇筑一定高度后泵送混凝土由侧墙送入底板，浇筑至底板顶面，振捣充分后等待至混凝土初凝前约30min时再浇筑上层混凝土，混凝土浇筑分层厚度为50cm，依次对称浇筑直至顶板浇筑完成。

参考文献：

[1]孙乐．市政工程施工管理中容易存在的问题及对策探究[J]．中国住宅设施，2017（5）：114－115．

[2]秦晋彪．城市地下综合管廊防水处理技术分析与研究[J]．铁道建筑技术，2018（8）：20－23． 

[3]王天星，王鹏程.北京中关村西区地下综合管廊防水施工技术探讨［J］.中国建筑防水，2016(13):29－31，36.

[4]薛绍祖，朱祖熹，金能春.混凝土结构的背水面防水处理技术［J］.地下工程与隧道， 2000(3):21－26.