深圳市广晟建筑工程有限公司
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城市地下管廊预制箱涵设计、制造、施工箱涵拼装 1、明挖纵向锁紧型承插预制拼装： 2、柔性承插式拼装： 3、胶接+预应力拼装工艺 4、分舱预制与现浇结合拼装工艺 箱涵接口止水方法 1.端面密封接口 安装后两箱涵间公称间隙设计为10mm，胶条高度为20mm，压缩量10mm，理论压缩率50%；胶条高度25mm，压缩量15mm，理论压缩率60%。 按照欧洲标准BS EN 1916：2002 《混凝土和钢筋混凝土管及配件》规定，胶圈在使用寿命期内，无论接口因位移或橡胶的应力松弛，均应能保持对管口工作面0.15N/mm2 以上的接触压应力。实际生产中为了弥补接口尺寸偏差、胶圈直径偏差、管道运行中箱涵位移引起的胶圈压缩率变化、胶圈长期使用性能变异，特别是橡胶的应力松弛，所取压缩率要大于理论值。理论上，防止地下水渗入管道接口的最终胶圈的压缩率不宜小于20%。 从上述接口密封理论中可知，安装中的误差及使用过程中接口间隙的变化均会引起胶圈压缩值的变化，提高安装时的尺寸精度，即可增加后期允许变化值。因而，接口安装的误差要为后期留有足够的余量，以使管道工程在运行若干年后接口仍能保持良好的密封性能。 按照接口密封设计要求，选取不同规格的胶条，各时间区段箱涵密封接口两端面间隙允许变化值见表2。 分析表2 数据可知，选用20mm×20mm 的胶条，安装时箱涵端面间隙公差只能在±2~±2.5mm 之间；选用20mm×25mm 的胶条，安装时箱涵端面间隙公差在±3~±4mm。实际施工中可按照施工所能达到的精度，选用不同高度的胶条，施工经验不足的队伍应选20mm×25mm 的胶条。 2.工作面密封接口 要保持柔性接口在使用寿命期内具有足够的闭水性，应使胶圈工作状态的物理性能保持在一个合理水平上，这与设计的接口工作面间隙（简称接口间隙）、胶圈直径及胶圈压缩率密切相关。 接口间隙大则胶圈尺寸规格也大，相同的压缩率下在工作面上可产生较大的压缩接触面和接触压力，对接口的变位适应性强，增大接口的密封效果、减小胶圈使用的物理疲劳，有利于管道长期保持良好的闭水性能。因此，箱涵工作面密封接口设计中应加大工作面的间隙和胶圈高度，具体数值可按表3 选取。 带胶圈槽接口如图5 所示。胶圈三相受挤，增加反力PS，加大了胶圈对工作面表面的挤压接触应力，有利于提高接口的抗渗能力。因此，在接口抗渗要求严格的管道中建议采用带胶圈槽接口。在中、大型地下综合管廊工程中应优先选用带胶圈槽楔形胶圈密封接口。 3. 多功能接口 在二个胶圈间的适当位置，安装带螺纹的连接接头，上下各一个，在生产工厂或工地现场与水泵连接后可对胶圈之间的空腔充水和加压，检验接头的抗渗密封效果。而多功能接口不但具有现时接口质量可检性，而且还具备接口质量的可补性。当接口中使用的胶圈性能不能满足接口抗渗要求时，可拧开上下接口检验进水通道的螺帽，吹净其中水分和杂物，接上灌浆设施，向两个胶圈之间的空腔内灌注防水密封胶液，形成二次柔性密封接口。 4. 密封胶圈存在的问题 当前，用于混凝土涵管的密封胶圈硬度过大,影响接口的密封性和安装, 尤其是用在端面密封中的胶条硬度对质量影响更大。胶圈硬度过大： ①影响密封。在端面密封接口安装中，如发生间隙不均匀，插口拉进中硬度太大很难进一步向内拉进，间隙只能一面宽、一面窄，胶条局部压缩率达不到密封要求，影响接口抗渗。 ②安装力过大。由于硬度过大，达到规定压缩率的压力增大，箱涵的安装力增大。建议：①工作面密封的胶圈的硬度控制在40°~45°；②用于端面密封的胶圈的硬度控制在35°~42°。 箱涵拼装施工经验 1. 混凝土垫板基础的施工 采用预制混凝土箱涵建设地下综合管廊及其它管道时，混凝土垫板基础的施工质量对管道工程质量影响较大，关乎箱涵安装后接口的抗渗性能。 端面密封接口两节构件间间隙超差2mm 或工作面密封接口两节构件错位超差2mm，均会影响管道运行后期的接口抗渗性能。 国内某工程混凝土垫板基础高程公差控制为：混凝土垫板基础每段长60m，高差≤5mm。采用端面密封接口，施工完成后各接口均无渗漏。 表4 是按接口密封设计方法计算的接口错位对工作面密封接口中胶圈压缩值的影响。 从表4 中数据可知，在接口各项尺寸偏差之和为4mm 时，施工后接口胶圈的压缩率降为24%，胶圈压缩率小于20%即为不安全状态，因而在施工中应避免接口错位大于2mm 的施工误差。 如果混凝土垫板基础施工质量不能保证标高要求，就需要采取另加找平层的方法使标高符合安装箱涵的要求。在施工中建议采用下述方法： （1）混凝土垫板基础标高小于设计标高2~5mm，箱涵安装时，加铺细砂或灰砂（水泥：砂=1：3~4）垫层。 （2）在浇筑混凝土垫板基础时，每隔规定距离（按箱涵长度）铺放二块5~10mm 厚的钢板，以水准尺仔细找准其标高，安装时二节箱涵均落于同一块钢板上，确保安装的两个箱涵接口不发生超过要求的错位。 2. 横向错位的避免 同理，横向错位一样会影响接口的抗渗密封性。避免的方法除了精心安装外，可参考图18 所示的方法。 防止横向错位的钢件可装于箱涵外侧，也可装于箱涵内侧。图18（b）中的钢件既是防横向错位钢件，也是连接两节箱涵的连接件。 3.安装力的计算 预制混凝土箱涵在施工前需预估安装力的数值，以便选用合适的机具来保证施工质量和加快施工速度。 箱涵安装力主要需大于下述二者阻力之和： ①接口安装时胶圈压缩产生的回弹力； ②箱涵向前推进时与基础的摩擦阻力。 （1） 接口安装时胶圈压缩产生的回弹力计算 两种接口方式胶圈压缩产生的回弹力是不同的，见图19。端面密封方式的胶圈受正压，以胶圈受压缩的回弹力乘以胶圈全长；工作面密封方式的胶圈，用受压缩的回弹力乘以工作面坡角的反切值乘以胶圈全长，再乘以胶圈与混凝土的摩擦系数。显而易见，端面密封方式接口安装力大于工作面密封方式接口安装力。 端面密封接口胶圈压缩安装力计算公式如下： 工作面密封接口胶圈压缩安装力的计算公式如下： （2） 接口安装时箱涵与基础摩擦阻力计算 接口安装时箱涵与基础摩擦阻力的计算公式如下： （3） 箱涵安装力 箱涵安装力计算公式如下： （4） 箱涵安装力计算实例 国内某工程端面密封接口箱涵安装力计算数据见表5。 （5） 减小安装力的方法 箱涵安装中，压缩胶圈产生的安装力不可减少，唯一可减的是箱涵与基础的摩擦阻力。减小摩擦阻力所需安装力，采取的措施很明确，施工中可采取如下方法：①安装时吊着箱涵，减小对基础的正压力；②工作面密封接口，在承口工作面上涂抹润滑油；③在混凝土垫板基础上铺设减摩材料。在浇筑混凝土垫板基础时，可在一定距离上铺放钢板，安装时箱涵落在钢板上，以减小摩擦系数，从而降低安装力。这种方法也是确保安装时两个箱涵接口不发生超过规定错位的良好措施。也有施工单位用在混凝土垫板基础内埋置槽钢等方法来减小摩阻力，此法也是有效的。 图20 为箱涵施工时减摩及找平方法示意图。 4. 宜多采用异形预制混凝土涵管 目前，国内已建设的地下综合管廊多数是矩形断面，部分是圆形断面。用于地下综合管廊的预制混凝土涵管的断面形状对建设工期、费用等有很大影响。大型地下综合管廊宽度大，预制拱顶混凝土涵管结构受力合理，可通过合理选用断面形状来提高涵管的承载力，而使用这类异形混凝土涵管可节省较多材料；可按照地下空间的使用规划，调整异形涵管的宽和高，合理占用地下空间；可按照进入管廊的管线要求设计成理想的断面形状，优化布置，减小断面尺寸；这几类涵管外形均设计成弧线形，因而，顶进法施工中降低了对地层土壤稳定自立性的要求，克服了矩形涵管的缺点，有利应用于顶进法施工的工程中。图7 是几种断面形式在相同工况条件下，相似断面面积计算的内力值。 5.柔性接口预制混凝土箱涵的基础 工作面密封的柔性接口箱涵，接口在允许范围发生一定的位移和转角不会产生漏水，在圆形混凝土排水管和输水管工程中都会利用管材接口的这一性能，管道铺设中不做混凝土垫板基础，管子直接铺设于土基上（图8），一些地区已有较多的实践经验。非圆形的预制混凝土涵管也可不做混凝土垫板基础。 管道埋设于地层中，最大的危害是地基不均匀沉降，造成混凝土垫板基础断裂，接口发生过大变位而漏水。混凝土垫板基础的最大作用是扩大了结构着地面积，减小了对地层单位面积上的压力，从而减小了长期运行过程中的沉降量。但其抗不均匀沉降的作用不大，100~200mm 厚、C10~C20 强度等级的混凝土板抗不住不均匀沉降引起的弯折作用力，很容易断裂。如以砂石垫层（或原状土层）作为基础，由于其为非整体刚性垫料，在发生不均匀沉降时，土层的蠕动可产生自我调整作用，使不均匀沉降量减小，也减小了结构被破坏的可能性。较多工程实例表明，在同一工程中分别采用混凝土板基和砂石垫基，砂石垫基的管道发生结构破坏的概率更小。因而，用柔性接口箱涵建设的地下综合管廊中，建议较多应用砂石垫基或天然土基。 地下综合管廊不做混凝土垫板基础的基本条件是： ①管道工程需建于未被扰动的天然土层上。 ②下部土壤承力层（地基）要求能承受管道管材重量、管内各项管线的重量、顶上土层重量及其上动、静荷载（外界自然力）等组合后由涵管基础作用于施工槽截面上向下垂直的综合荷载。 ③有较为详尽的地下土层记载资料，不存在未被发现的扰动土、腐蚀土、高含水率①泥质土或湿陷性黄土层。 不做混凝土垫板基础的优点是： ①省去混凝土垫板基础，省工、省料，缩短工期。 ②混凝土垫板的平整度和高程精度较难达到要求，对涵管对中安装不利，影响接口安装质量。在土基上或砂石基础上容易调整底面的平整度和高程，接口安装质量易保证。 ③槽内有水时不需排水，可在水中直接铺设砂石垫层基础，达到规定承载要求后，即可开始安装箱涵。 ④与刚性基础相比，更能适应不均匀沉降。
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