由于頂進(jìn)施工不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線等，因此，它的應(yīng)用越來越廣泛。作為頂進(jìn)施工的優(yōu)選管材——柔性接口鋼承口管具有強(qiáng)度高、有效受力面積大、頂進(jìn)施工時(shí)容易糾偏等特點(diǎn)而被廣泛采用。大口徑柔性接口鋼承口管的生產(chǎn)工藝多種多樣，有離心工藝、懸輥工藝、立式芯模振動(dòng)工藝以及立式組合插入振動(dòng)工藝等。而我們采用的人工振動(dòng)、快速脫模工藝同上述幾種工藝相比，具有成本低、日產(chǎn)量高、管身混凝土密實(shí)性好等特點(diǎn)。特別是青州市海煜重工有限公司研發(fā)的組合式多用途水泥制管模具，使一套模具通過簡單的組合，能生產(chǎn)出平口、企口、柔性接口鋼承口等多種接口形式的管材，在經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上均有一定的優(yōu)勢。現(xiàn)以Φ2400mm×2000mm大口徑柔性接口鋼承口管為例作簡單介紹。

1 管材的結(jié)構(gòu)尺寸與水泥制管模具的設(shè)計(jì)

1.1 管材的結(jié)構(gòu)尺寸

我們在這幾年為解決企業(yè)對水泥制管模具需求數(shù)量大，但資金短缺，不能大量購進(jìn)水泥管模具的矛盾，參考國外設(shè)備技術(shù)，開始進(jìn)行快速脫模技術(shù)的研究，主要目的就是加快水泥涵管模具的周轉(zhuǎn)效率。當(dāng)時(shí)主要用于懸輥機(jī)的Φ800mm~Φ1500mm平口管生產(chǎn)。我先后成功組織了Φ2400mm×1500mm人工振動(dòng)平口管、Φ2400mm×2000mm懸輥工藝企口管和平口管等大口徑管材的生產(chǎn)。憑借以上經(jīng)驗(yàn)，試制Φ2400mm×2000mm大口徑柔性接口鋼承口管采用人工振動(dòng)，管端一次成型、快速脫模工藝，管材的有效長度、壁厚沿用企口管標(biāo)準(zhǔn)，管材的結(jié)構(gòu)尺寸、接口尺寸參照J(rèn)C/T640-1996《頂井施工法用鋼筋混凝土排水管》標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，具體尺寸如圖1和圖2所示。
1.2 水泥制管模具的設(shè)計(jì)

鋼承口管與企口管（企口管接口形式見圖3）相比，只是接口形式不一樣，因此，用快速脫模方式生產(chǎn)鋼承口管，關(guān)鍵在于解決如何成型鋼承口和插口及成型后快速脫模。比較其他工藝，由于成型后的水泥管模具必須垂直一次性豎立脫模與成型混凝土管分離，如對插口端模具不做特殊處理，會(huì)在脫模過程中破壞插口造型。根據(jù)插口形狀及成型后應(yīng)易于脫模的要求，插口端模設(shè)計(jì)分兩部分，上半部分是整體式定位蓋（見圖4），下半部分是插口成型模具二片式頸圈（見圖5）。
插口成型模（二片頸圈）與主體模具之間用螺栓連接，為保證成品精度，插口成型模與頂口定位蓋連接平面設(shè)計(jì)有兩處定位配合凹凸槽。脫模時(shí)先拆去連接螺栓，分別脫去插口成型頸圈，使插口端與管體及鋼承口端與主體模具分離，從而使快速豎式脫模成為可能。考慮到鋼承口端成型如用碾壓方式，工藝過于復(fù)雜，水泥制管模具費(fèi)用偏高，而且鋼筋籠的焊接組裝較為困難等因素，所以采用鋼承口端朝下，插口端朝上的成型方式。這樣的設(shè)計(jì)既能保證插口的形狀，又有利于鋼筋骨架的焊接拼裝，還有利于快速脫模的實(shí)現(xiàn)。

2 振動(dòng)成型、快速脫模工藝技術(shù)

2.1 生產(chǎn)流程（生產(chǎn)流程見圖6）
2.2 混凝土及原材料

根據(jù)長距離、曲線頂進(jìn)施工的特點(diǎn)，產(chǎn)品混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級為C50，蒸養(yǎng)后混凝土強(qiáng)度能達(dá)到40MPa以上。在混凝土攪拌及原材料選用上應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：混凝土宜采用強(qiáng)制式單/雙軸臥式攪拌機(jī)攪拌；外加劑應(yīng)選用適合蒸汽養(yǎng)護(hù)的早強(qiáng)型高效減水劑，外加劑的摻量與加入方法應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；混凝土為干硬性，坍落度為0，手搓能成團(tuán)，觸及會(huì)粉碎；水泥宜先用不低于52.5級的普通硅酸鹽水泥。每m³混凝土水泥用量不宜低于400kg；細(xì)骨料宜選用中砂，細(xì)度模數(shù)為2.3~3.0，含泥量應(yīng)小于1%，砂率控制在35%~38%為宜；粗骨料宜先用5~30mm連續(xù)級配的碎石，最大粒徑不應(yīng)大于31.5mm，針片狀顆粒含量不宜大于5.0%，含泥量應(yīng)小于1%，泥塊含量（重量比）不應(yīng)大于0.5%；鋼筋宜選用冷軋帶肋鋼筋，配筋應(yīng)滿足技術(shù)規(guī)范要求；承口鋼套環(huán)宜先用16Mn鋼板制作。

2.3 鋼筋骨架拼裝

鋼筋骨架宜采用滾焊成型，鋼承口環(huán)內(nèi)外焊縫應(yīng)磨平，尺寸偏差不大于1.5mm，鋼筋內(nèi)架套上內(nèi)、外模后，鋼承口環(huán)與內(nèi)層鋼筋骨架應(yīng)通過錨固筋焊接定位，確保鋼筋骨架、鋼承口環(huán)在模具內(nèi)相對固定，振動(dòng)成型時(shí)不發(fā)生偏移。

2.4 成型原理及成型制度

振動(dòng)棒宜選用不同直徑的國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)50mm或70mm電動(dòng)軟軸行星式高頻內(nèi)部插入振動(dòng)器，其振動(dòng)頻率應(yīng)不小于11000次/min。振動(dòng)器配置數(shù)量4~6個(gè)。一人一棒圍模作業(yè)。人工振搗過程中應(yīng)注意發(fā)揮整體作用，首先使喂入模具內(nèi)的混凝土具有流動(dòng)性，充滿模型并排出氣體，從而得到密實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)。其次，由于混凝土施加的是高頻振動(dòng)，水泥顆粒也產(chǎn)生了極大的相對振動(dòng)，在撞擊過程中使水泥顆粒表面產(chǎn)生的凝膠體殼脫落，不斷露出新的表面，加強(qiáng)了水化作用，增強(qiáng)了吸附分散和化學(xué)分散，提高了單位體積內(nèi)膠體的數(shù)量，從而提高了水泥石的密實(shí)度與強(qiáng)度。為了使管端混凝土更加密實(shí)，并成型出插口形狀，具體的成型制度如下：喂料皮帶機(jī)把混凝土料均勻地喂入內(nèi)外模的間隔內(nèi)，待混凝土混合料喂入的高度達(dá)到管長的1/3時(shí)開始人工振動(dòng)，混凝土邊喂邊振動(dòng)至模具上端時(shí)，混凝土在模內(nèi)應(yīng)保持一個(gè)水平的平面高度，不能一邊高一邊低，一邊干一邊過于水漬。料上至模頂端平面后，應(yīng)繼續(xù)喂料堆高6~10cm，然后蓋上頂口定位蓋，人工碾壓使混凝土端口平面密實(shí)并與內(nèi)外模間隔板齊平。管材成型后，馬上罩上蒸養(yǎng)帆布罩，進(jìn)行罩式帶模蒸汽養(yǎng)護(hù)。蒸養(yǎng)完成后，管材前期強(qiáng)度基本達(dá)到65%~70%。馬上脫去芯模、頂端插口模、外模。脫模后對內(nèi)外表面特別是外表面進(jìn)行全面的修飾，保證外表面光滑平整。

2.5 蒸養(yǎng)制度

蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)宜采用罩式蒸汽養(yǎng)護(hù)，具體蒸養(yǎng)制度如表1所示。

升溫溫度/℃			恒溫溫度/℃		降溫時(shí)間	合計(jì)用時(shí)
第1h	第2h	第3h	第4h	第5h	/h	/h
40±5	60±5	80±5	80±5	80±5	1	6

2.6 鋼套的防腐處理及鋼套處凹槽處理

鋼套處凹槽四周的浮漿除去后用聚氨脂雙組份密封膠密封，確保鋼套與混凝土結(jié)合處不滲水；對鋼套的裸露部分除銹后用環(huán)氧富鋅漆做底漆，漆二度，每度約30u，環(huán)氧瀝表漆二度，每度約80u，確保鋼承口環(huán)的防腐性能。

3 管材性能

Φ2400mm×2000mm柔性接口鋼承口管的外壓荷載，內(nèi)水壓力是按照GB/T11836《混凝土和鋼筋混凝土排水管》中Ⅱ級管標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，外荷載、內(nèi)水壓實(shí)際測試結(jié)果均超過標(biāo)準(zhǔn)要求。混凝土實(shí)測28d強(qiáng)度均在50MPa以上。

4 工程應(yīng)用

南寧市江南污水干管工程，在管線經(jīng)過邕江一橋下時(shí)，由于客觀條件的限制，Φ2400mm污水干管無法采用大開挖埋設(shè)，只能采用頂進(jìn)施工，整個(gè)工程頂管長度為54m，采用兩頭開頂，中間對接的施工方法。考慮到該頂管工程的距離、曲線頂進(jìn)（曲率半徑為60m）、大口徑等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)單位選用柔性接口鋼承口管作為頂管管材。曲線頂進(jìn)長度為34m，其中圓弧長度為18m，兩端同時(shí)頂進(jìn)，在地下順利進(jìn)行了暗接。

5 結(jié)語

利用人工振動(dòng)、快速脫模工藝技術(shù)生產(chǎn)大口徑柔性鋼承口管，一方面設(shè)備投入較少，只是在原有平口模具的基礎(chǔ)上添加了底模和插口成型模圈，外加幾套振動(dòng)棒；另一方面又繼承了人工振動(dòng)、快速脫模工藝的技術(shù)特點(diǎn)，特別是組合式、多用途模具的設(shè)計(jì)成功，使企業(yè)生產(chǎn)大口徑混凝土管找到了既經(jīng)濟(jì)又快捷的途徑，既適應(yīng)了市場需求又滿足頂進(jìn)施工的技術(shù)要求，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。