一種排洪臥管的施工工藝研究

呂逸旻

中國(guó)電建集團(tuán)貴州工程有限公司 貴州 貴陽(yáng) 550000

引言

針梁液壓臺(tái)車(chē)支模常采用在隧洞襯砌施工過(guò)程中，通過(guò)將液壓臺(tái)車(chē)進(jìn)行改進(jìn)應(yīng)用到大直徑排洪臥管施工中，將能有效解決人工支模的缺點(diǎn)。針梁液壓臺(tái)車(chē)支模使用液壓系統(tǒng)自動(dòng)支撐起鋼模板，減少了人工支模時(shí)一塊塊拼接的過(guò)程，大幅提高支模速度。同時(shí)液壓臺(tái)車(chē)鋼模板接縫大幅減少，可以有效控制漏漿、跑漿等現(xiàn)象。并且液壓臺(tái)車(chē)內(nèi)部可以安裝平板振動(dòng)器，充分解決臥管底部難以振搗的問(wèn)題，有效提高排洪臥管內(nèi)部混凝土表面質(zhì)量[1]。

1 采用新型液壓臺(tái)車(chē)進(jìn)行排洪臥管的施工工藝研究

1.1 工藝原理

采用“全圓針梁液壓臺(tái)車(chē)”進(jìn)行排洪臥管管道內(nèi)部支模，臺(tái)車(chē)有足夠的強(qiáng)度和剛度，在液壓缸和支撐絲桿的聯(lián)合作用下，能抵抗混凝土強(qiáng)大的垂直和側(cè)向壓力，臺(tái)車(chē)不發(fā)生變形，由于各支點(diǎn)設(shè)計(jì)合理，有效地利用了臺(tái)車(chē)自身的重量和混凝土的壓力，保證了臺(tái)車(chē)澆注混凝土?xí)r克服混凝土的上浮作用。

圖1 液壓臺(tái)車(chē)橫截面圖

使模板上工作窗口布局合理，便于臺(tái)車(chē)涂抹脫模劑方便兩側(cè)澆注混凝土和振搗作業(yè)，頂部設(shè)有注漿口，注入混凝土方便，減輕施工人員強(qiáng)度，施工快捷縮短施工周期。每片鋼模接縫嚴(yán)實(shí)，混凝土密實(shí)，無(wú)蜂窩、斑點(diǎn)錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象發(fā)生，表面光滑、平整、美觀。

鋼模臺(tái)車(chē)根據(jù)臥管模板圖設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，由機(jī)械制造廠家進(jìn)行定做。25T汽車(chē)吊及吊裝在頂拱上的2臺(tái)10t導(dǎo)鏈進(jìn)行裝卸及鋼模臺(tái)車(chē)的組裝。本臺(tái)車(chē)由行走機(jī)構(gòu)、臺(tái)車(chē)門(mén)架、鋼模板、鋼模板垂直升降和側(cè)向升縮機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等6部分組成[2]。

圖2 液壓臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 工藝流程

（鋼模臺(tái)車(chē)施工工藝流程圖，見(jiàn)文末）。

1.3 液壓臺(tái)車(chē)受力校核

針梁液壓臺(tái)車(chē)力學(xué)計(jì)算：

1.3.1 計(jì)算參數(shù)。

砼的重力密度為：24KN/m3；砼的澆注速度：2m/h；砼入模時(shí)的溫度取250C；摻外加劑。

鋼材取Q235鋼，重力密度78.5KN/m3；彈性模量為206GPa，容許拉壓應(yīng)力為140MPa，容許彎曲應(yīng)力取181MPa（1.25的提高系數(shù)）。有部分零件為45鋼，容許拉壓應(yīng)力為210MPa。

1.3.2 計(jì)算載荷。

1.3.2.1 振動(dòng)器產(chǎn)生的荷載：4.0kN/m2；傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊載荷：4.0kN/m2；二者不同時(shí)計(jì)算。

1.3.2.2 對(duì)側(cè)模產(chǎn)生的壓力。

砼對(duì)側(cè)模產(chǎn)生的壓力主要為側(cè)壓力，側(cè)壓力的計(jì)算公式為

當(dāng)v/T＜0.035時(shí)，h=0.22+24.9v/T;

當(dāng)v/T＞0.035時(shí)，h=1.53+3.8v/T;

式中：P－新澆混凝土對(duì)模板產(chǎn)生的最大側(cè)壓力（kPa）；

h－有效壓頭高度（m）；

v－混凝土澆注速度（m/h）；

T－混凝土入模時(shí)的溫度（0C）；

γ－混凝土的容重（kN/m3）；

K－外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時(shí)區(qū)K=1.0，摻外加劑時(shí)K=1.2；

根據(jù)已知條件：

因?yàn)関/T=2/25=0.08＞0.035，

所以h=1.53+3.8v/T=1.53+3.8×0.08=1.834m

最大側(cè)壓力為：

P=1.2×24×1.834=52.8 kN/m3；

檢算強(qiáng)度時(shí)載荷設(shè)計(jì)值為：

1.3.2.3 砼對(duì)頂模產(chǎn)生的壓力。砼對(duì)頂模產(chǎn)生的壓力由砼的重力和澆注的側(cè)壓力組成：

重力P1=γδ=24 kN/m3×1m=24 kN/m2，其中δ為澆注砼的厚度。

由于圓弧坡度變小，取澆注速度為1m/h.

因?yàn)関/T=1/25=0.04＞0.035

所以h=1.53+3.8v/T=1.53+3.8×0.04=1.68m

側(cè)壓力為：

P2=kγδ=1.2×24×1.68= 48.4kN/m2

P3=kγδ=1.2×48.4+1.4×4.0= 63.7kN/m2

所以頂模受到的壓力為

Pb= P1+P2=24+63.7=87.7kN/m2

可知頂模受到壓力Pb＞邊模受到的壓力Pa.

1.3.2.4 臺(tái)車(chē)的結(jié)構(gòu)自重，影響不大，不計(jì)入檢算載荷。

1.3.3 側(cè)模和頂模的檢算。通過(guò)對(duì)側(cè)模和頂模的面板和弧板的強(qiáng)度和剛度檢算，來(lái)驗(yàn)證臺(tái)車(chē)模板的強(qiáng)度和剛度是否滿足受力要求。側(cè)模面板和頂模面板的支撐結(jié)構(gòu)相同，因?yàn)轫斈Ｃ姘迨芑炷林亓ψ饔盟軌毫β源螅灾恍铏z算面板的強(qiáng)度和剛度是否滿足要求。面板由間距250mm的槽鋼支撐，因此可以簡(jiǎn)化為0.25m的簡(jiǎn)支梁，來(lái)對(duì)面板進(jìn)行分析[3]。

1.3.4 面板驗(yàn)算。

1.3.4.1 面板強(qiáng)度計(jì)算。

面板厚度為12mm，面板受到的最大壓力為：

面板的抗彎模量（一節(jié)模板寬1.5m）

面板所受的最大彎矩力為：

面板受到的彎曲應(yīng)力為：

所以面板的強(qiáng)度滿足使用要求。

1.3.4.2 面板的剛度計(jì)算。

面板的慣性矩

所以面板的剛度滿足要求。

1.3.5 加強(qiáng)槽鋼檢算。槽鋼的兩端固支，受均力q2=p×0.25=19.5KN/m；

最大彎矩在跨中

M=（1/24）×ql2=19.5×22/24=3.25kN·m

加強(qiáng)鋼槽采用槽12，抗彎模量查表得w=11.74×10-6m3

槽鋼所受的最大彎曲應(yīng)力δ=Mmax/w=3250/（11.74×10-6）=153Mpa＜181Mpa

槽鋼慣性矩查表得I=71.03×10-8m4

最大撓度

1.3.6 弧板檢算。

弧板寬280mm，材料為δ12鋼板，模板連接梁最大間距為1874mm。

弧板受力模型可設(shè)為受均布力的簡(jiǎn)支梁，跨距l(xiāng)=1.9m，均布力q3=pa×2/2=69kN/m

抗彎模量w=bh2/6=0.012×0.26/6=5.2×10-4m3

因此弧板的強(qiáng)度滿足要求。

因此弧板的剛度滿足要求。

通過(guò)以上計(jì)算校核，此針梁液壓臺(tái)車(chē)力學(xué)性能滿足本工藝的施工要求。

圖3 鋼模臺(tái)車(chē)施工工藝流程圖

2 結(jié)束語(yǔ)

為了確定工藝效果，組織人員對(duì)排洪臥管混凝土質(zhì)量及施工效率進(jìn)行檢查，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過(guò)分析得出直徑為3.6m的排洪臥管，每10m排洪臥管安裝人力資源由85工日下降到35工日，施工效率得到明顯的提升。排洪臥管內(nèi)表面出現(xiàn)麻面的情況得到了有效控制，出現(xiàn)頻率大幅下降，提高了整個(gè)臥管施工的質(zhì)量。