預(yù)制節(jié)段管廊吊裝施工技術(shù)探究

潘 偉

（上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司，上海市 200433）

0 引言

2016年9 月國務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》（國辦發(fā)〔2016〕71號），其中指出：發(fā)展裝配式建筑是建造方式的重大變革，是推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措。由此可見，預(yù)制裝配式管廊是日后管廊建設(shè)的必然趨勢。

現(xiàn)階段國內(nèi)管廊結(jié)構(gòu)一般設(shè)計為單倉、雙倉或三倉結(jié)構(gòu)，預(yù)制環(huán)長度一般為2.4 m左右。根據(jù)構(gòu)件的分倉情況及起吊重量，管廊的吊點一般設(shè)置在側(cè)墻或頂板位置。其吊點的位置及構(gòu)造形式一般根據(jù)管廊的結(jié)構(gòu)形式、單環(huán)預(yù)制構(gòu)件重量、管廊的預(yù)制方式及經(jīng)濟(jì)合理性等因素綜合考慮，設(shè)計圖紙中有明確說明的按照設(shè)計圖紙執(zhí)行，圖紙中不做要求的需經(jīng)設(shè)計單位確認(rèn)。常規(guī)采用的吊裝方式有頂板四點起吊、頂板六點起吊和側(cè)壁四點起吊（見圖1）。

圖1 常見的幾種起吊方式

本文主要通過工程實例，介紹項目在構(gòu)件吊裝前對吊點位置選擇、吊點的構(gòu)造形式確定、選用吊具以及吊裝效果進(jìn)行總結(jié)分析，為后續(xù)管廊的建設(shè)提供參考借鑒。

1 工程概況

本文依托工程為南匯新城云鵑路（C港—臨港北路）道路改建工程暨綜合管廊項目。該工程位于上海市臨港新城，工程起點位于黃日港南側(cè)黃日港南路位置，沿現(xiàn)狀云鵑路向北延伸至臨港南路南側(cè)位置，其間橫穿黃日港及綠麗港兩條河道，工程總長度1 912.8 m（見圖2）。

圖2 項目位置平面圖

綜合管廊主體橫向共分為兩艙，其中綜合倉凈寬3.2 m，燃?xì)鈧}凈寬1.6 m，兩艙結(jié)構(gòu)凈高均為3.5 m。標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)外包尺寸為5.7 m×4.1 m，覆土厚度為1.5～1.8 m。預(yù)制構(gòu)件混凝土設(shè)計強(qiáng)度為C40，抗?jié)B等級P8。根據(jù)設(shè)計圖紙，管廊預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)環(huán)分為A1、A、B三種。其中A1型為與現(xiàn)澆段連接環(huán)，B型為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，A型為張拉操作環(huán)預(yù)留手孔。根據(jù)設(shè)計圖紙，該工程預(yù)制段管廊在吊裝起始端4環(huán)張拉一次，其余部分2～3環(huán)張拉一次（見圖3～圖 5）。

圖3 預(yù)制管廊連接示意圖

圖4 預(yù)制管廊單環(huán)橫斷面圖（單位：mm）

圖5 預(yù)制管廊單環(huán)縱斷面圖（單位：mm）

根據(jù)設(shè)計圖紙，三種管廊預(yù)制環(huán)外觀尺寸相同，經(jīng)計算單環(huán)重量約為40 t。

2 預(yù)制管廊模具選型

一般預(yù)制生產(chǎn)模具形式選型分為立式生產(chǎn)（拼接面向上）和臥式生產(chǎn)（拼接面豎直）（見圖6、圖7）。根據(jù)該工程項目特點，對不同的預(yù)制加工工藝進(jìn)行優(yōu)缺點分析，見表1。

該工程預(yù)制構(gòu)件拼縫間的防水主要是通過預(yù)應(yīng)力將構(gòu)件接觸面上的三元乙丙橡膠墊擠壓變形實現(xiàn)，如若拼封面不平則容易造成三元乙丙橡膠墊壓縮量不足，最終導(dǎo)致滲漏。其次構(gòu)件側(cè)壁薄且斷面大，翻身較為麻煩，故項目采用臥式生產(chǎn)模式。

圖6 立式生產(chǎn)

圖7 臥式生產(chǎn)

表1 不同預(yù)制加工工藝的優(yōu)缺點

3 預(yù)制管廊吊點的布置及構(gòu)造形式選擇利弊分析

3.1 預(yù)制管廊側(cè)壁設(shè)置吊點

根據(jù)類似項目工程案例，預(yù)制構(gòu)件側(cè)壁設(shè)置吊點一般是在構(gòu)件側(cè)壁對稱預(yù)埋2～4個鋼筒，周邊焊接有止水鋼板。最終通過鋼軸及配套吊具進(jìn)行吊裝，其起吊噸位大，對預(yù)制件損傷較小，但對于薄壁結(jié)構(gòu)鋼套管位置若處理不當(dāng)容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)滲漏（見圖 8、圖 9）。

圖8 側(cè)壁設(shè)置吊點實例

圖9 吊點構(gòu)造詳圖

3.2 預(yù)制管廊頂板設(shè)置吊點

對于構(gòu)建重量較小的薄壁結(jié)構(gòu)，吊點位置一般設(shè)置在頂板位置，吊點數(shù)量一般為4個或6個。為了盡量減小吊點位置構(gòu)件損壞，一般吊點在頂板墻體正上方對稱布置。其構(gòu)造主要分為鋼絞線、圓鋼及預(yù)埋銷釘?shù)?，較側(cè)壁設(shè)置吊點不影響構(gòu)件防水，構(gòu)造簡單；但鋼絞線、圓鋼吊點焊接質(zhì)量、外露長度等人為因素容易導(dǎo)致各點受力不均，輕則損壞構(gòu)件，重則造成重大安全事故。

該項目前期綜合考慮管廊制作工藝、構(gòu)件受力及施工成本，采用在構(gòu)件頂板上預(yù)埋6個銷釘。根據(jù)產(chǎn)品說明及驗算，每個銷釘可承受10 t拉力，其操作簡單，人為因素較小，安全可靠且后期處理較為方便。其配合專用吊具可以平穩(wěn)地將構(gòu)件放置在指定位置，避免在吊拼過程中損壞構(gòu)件的邊邊角角（見圖10～圖13）。

圖10 管廊吊點布置圖（單位：mm）

圖11 吊點銷釘尺寸圖（單位：mm）

圖12 吊架橫斷面及吊鉤詳圖（單位：mm）

圖13 構(gòu)件吊裝實例

4 吊點受力計算

銷釘起吊對混凝土而言，一般會發(fā)生下列破壞情況：

（1）銷釘端部錨固凸出段對混凝土的壓應(yīng)力破壞。

（2）混凝土受壓區(qū)及混凝土受拉區(qū)交界處的拉應(yīng)力破壞。

一般素混凝土壓應(yīng)力擴(kuò)散角為45°～60°，以最不利情況45°進(jìn)行計算。壓應(yīng)力破壞發(fā)生在如圖14所示位置，拉應(yīng)力破壞大致如圖14所示。

圖14 銷釘埋入后樣式詳圖（單位：mm）

根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62—2004）第5.7節(jié)中局部承壓構(gòu)件計算：

式中：Fld為局部受面積上的局部壓力設(shè)計值，對后張法構(gòu)件的錨頭局壓區(qū)，應(yīng)取1.2倍張拉時的最大壓力；fcd為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，對后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)張拉時混凝土立方體抗壓強(qiáng)度f＇cd值按該規(guī)范表3.1.4的規(guī)定以直線內(nèi)插求得；ηs為混凝土局部承壓修正系數(shù)，混凝土強(qiáng)度等級為C50及以下，取ηs=1.0，混凝土強(qiáng)度等級為 C50～C80，取 ηs=1.0～0.76，中間按直線插入取值；β為混凝土局部承壓強(qiáng)度提高系數(shù)；Ab為局部受壓時的計算底面積，可按圖15確定。

圖15 局部受壓時的計算底面積

每個銷釘承受豎向力按照10 t考慮，則Fld=105kN×sin 45°=70 710.7 kN。

式（1）左側(cè) γ0Fld=1.2×70 710.7=84 852.8（kN）。

式（1）右側(cè) =1.3×1.0×2.3×18.4×3.14×（652-282）/4=148 598.3（kN）＞γ0Fld。

滿足規(guī)范要求。

管廊單重為40 t，經(jīng)計算采用6個銷釘起吊能滿足起吊要求，其中在銷釘端部壓應(yīng)力破壞是最易發(fā)生破壞的破壞形式，且低于銷釘本身起重重量。在實際生產(chǎn)過程中，在銷釘端部焊接鋼筋與鋼筋骨架相連，增加壓應(yīng)力受力面積并傳遞受力，以提高起吊保險系數(shù)。

5 結(jié) 語

綜合管廊作為“海綿城市”的一大亮點，現(xiàn)階段已在各大城市陸續(xù)開始建設(shè)，其中預(yù)制管廊以施工快捷、綠色環(huán)保等優(yōu)勢也在逐漸推廣。本文通過某綜合管廊預(yù)制構(gòu)件吊點選型分析，為預(yù)制管廊或預(yù)制構(gòu)件吊裝中吊點的選型及設(shè)置提供參考。