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技術(shù)資料
大口徑頂管的制造工藝及質(zhì)量控制措施
時(shí)間:2014-12-16 08:03 來(lái)源：qzhaiyu.com 作者：海煜重工 點(diǎn)擊: 次
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頂管施工是一種非開(kāi)挖鋪設(shè)地下管道的施工方法，借助于主頂油缸及管道中縫間的推力，把鋼筋混凝土排水管（簡(jiǎn)稱頂管）一節(jié)一節(jié)地頂入需要的地方。特別是在不能開(kāi)槽施工的環(huán)境下，地管線須穿越運(yùn)行的鐵路、公路、城市主干道等，頂管施工成為一種重要的施工手段。頂管作為一種比較特殊的管材，必須能承受幾千KN至上萬(wàn)KN預(yù)定的縱向推力，混凝土的抗壓強(qiáng)度也必須達(dá)到C50以上，才能滿足頂管施工的需要。因此混凝土頂管質(zhì)量的優(yōu)劣，直接關(guān)系頂管的施工質(zhì)量。
國(guó)家重點(diǎn)工程西氣東輸氣源地克拉2氣田至輪南首站輸氣管道工程，沿線穿越沙漠公路、314國(guó)道、218省道、南疆鐵路等20多處交通干道，設(shè)計(jì)采用頂管施工，鋪設(shè)直徑1080mm的輸氣鋼管。設(shè)計(jì)要求頂管為內(nèi)徑1800mm、壁厚180mm、每段長(zhǎng)度1500mm的鋼筋混凝土管，總長(zhǎng)454.5m。其產(chǎn)品質(zhì)量必須達(dá)到《混凝土和鋼筋混凝土排水管》（GB/T 11836-2009中）Ⅱ級(jí)的力學(xué)性能，外觀質(zhì)量達(dá)到優(yōu)等品的要求。新疆水利水電建設(shè)工程局接受此項(xiàng)任務(wù)后，根據(jù)以前生產(chǎn)內(nèi)徑為1500mm鋼筋混凝土管的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一些關(guān)鍵工序的工藝做了一定的調(diào)整，成功地生產(chǎn)出了內(nèi)徑為1800mm的大口徑頂管，并且質(zhì)量達(dá)到技術(shù)要求。 1 頂管制造工藝及質(zhì)量控制措施 大口徑頂管制造工藝關(guān)鍵工序控制點(diǎn)為：強(qiáng)制式攪拌、鋼筋強(qiáng)度處理、焊接骨架成型、懸輥成型、蒸氣養(yǎng)護(hù)。 1.1 鋼筋加工制作工藝的改進(jìn) 由于懸輥機(jī)成型工藝的特殊性，干硬混凝土靠外力作用輥壓成型。在懸輥成型過(guò)程中，鋼筋骨架由于受到來(lái)自輥軸方向混凝土徑向和切向輥壓力的作用，受損隱患大，鋼筋在成型時(shí)易松動(dòng)和位移變形，保護(hù)層的厚度不易控制。根據(jù)以上容易出現(xiàn)的問(wèn)題，采取了如下措施： (1)對(duì)鋼筋進(jìn)行強(qiáng)化處理，提高鋼筋的屈服強(qiáng)度。對(duì)φ12的Ⅰ級(jí)環(huán)向鋼筋，冷拉總延伸率控制在8%～10%之間，屈服強(qiáng)度可從原來(lái)250MPa提高到420MPa；對(duì)縱向φ12的Ⅱ級(jí)螺紋鋼，冷拉總延伸率控制在4%～6%之間，屈服強(qiáng)度從原來(lái)的415MPa提高到470MPa。這樣保證了在成型時(shí)，骨架變形小。頂管成品力學(xué)性能試驗(yàn)表明裂縫荷載和破壞荷載得到了提高。 (2)在改變?cè)瓉?lái)鋼筋骨架成型時(shí)普通綁扎法，采取在縱向鋼筋與環(huán)筋相交點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)焊成型。要保證鋼筋骨架的整體性，焊點(diǎn)的抗拉和抗剪能力必須大于成型過(guò)程中受到的作用力。在鋼筋骨架兩端密繞兩圈環(huán)向筋，以增加兩端的強(qiáng)度，然后將內(nèi)、外層鋼筋骨架用120根短筋焊接成整體，不但保證了內(nèi)外雙層鋼筋骨架的間距，又防止了鋼筋在懸輥成型時(shí)產(chǎn)生位移，提高了骨架整體剛度。再在外層縱向鋼筋上套16個(gè)混凝土保護(hù)層控制圈，以確保鋼筋骨架不偏移，使保護(hù)層的厚度始終控制在誤差范圍內(nèi)。鋼筋骨架成型的質(zhì)量控制參數(shù)詳見(jiàn)表1。
表1 鋼筋骨架成型允許誤差表
1.2 混凝土的配制 水泥使用阿克蘇青松建化水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的42.5R普通硅酸鹽水泥。為了改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高混凝土抗腐能力和耐久性，增加混凝土后期強(qiáng)度，摻入了30%由新疆八鋼聯(lián)強(qiáng)公司微粉礦渣廠生產(chǎn)的粒化高爐礦渣微粉。砂子的細(xì)度模數(shù)控制在2.5～3.0之間，含泥量小于1%，石子粒徑為5～20mm、20～40mm的兩種骨料各一半。混凝土為干硬性混凝土，工作稠度(維勃稠度)為5～10之間。C50混凝土配合比見(jiàn)表2，其配制強(qiáng)度為58.6MPa。
表2 C50混凝土配合比
1.3 懸輥成型 采用GP150型懸輥式水泥制管機(jī)，頂管喂料量每次控制在1.7m3，使其壓實(shí)后混凝土比擋圈超厚3～4mm。避免了因喂料不足，管身混凝土欠密實(shí)，產(chǎn)生蜂窩和麻面；喂料過(guò)多，影響管壁厚度的現(xiàn)象。懸輥成型加料先從擋圈開(kāi)始，然后從擋圈一端向另一端加料，懸輥機(jī)喂料轉(zhuǎn)速控制在500～700r/min，時(shí)間為5～10min。喂料完畢后，凈輥時(shí)間為4～8min，懸輥機(jī)速度控制在1000～1100r/min，成型后用抹子在內(nèi)壁進(jìn)行抹面，以保證頂管內(nèi)壁的光潔程度。 1.4 蒸養(yǎng)和自然養(yǎng)護(hù)措施 (1)頂管在成型后，蒸汽養(yǎng)護(hù)前應(yīng)有一個(gè)靜停的過(guò)程，靜停時(shí)間取決于水泥類(lèi)型、升溫速度和最高溫度等，一般為1～5h。早強(qiáng)水泥由于初凝時(shí)間短，靜停時(shí)間可以短一些，一般為1～2h；溫度上升的速度與靜停時(shí)間相互關(guān)聯(lián)，如果靜停時(shí)間長(zhǎng)，則可用較高的升溫速度，一般為20℃/h，最高可達(dá)33℃/ h，若靜停過(guò)程只有1h，升溫速度不應(yīng)超過(guò)11℃/h。混凝土靜停時(shí)間短，若溫度驟變，混凝土內(nèi)外產(chǎn)生較大的溫差，引起較大的溫度應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生開(kāi)裂；混凝土靜停時(shí)間長(zhǎng)，若升溫速度過(guò)慢，混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快以及混凝土水化熱高等因素，會(huì)引起混凝土產(chǎn)生塑性收縮龜裂的現(xiàn)象。蒸氣養(yǎng)護(hù)的恒溫溫度主要取決于水泥種類(lèi)，硅酸鹽水泥及普通硅酸鹽水泥不高于80℃，礦渣硅酸鹽水泥不高于95℃。如果高于以上溫度，雖然混凝土在很短的時(shí)間就可以達(dá)到脫模強(qiáng)度，但后期強(qiáng)度損失過(guò)大，甚至可能影響混凝土的耐久性。恒溫溫度過(guò)低，為了達(dá)到混凝土脫模強(qiáng)度，就必須延長(zhǎng)恒溫時(shí)間，水泥制管模具周轉(zhuǎn)次數(shù)相應(yīng)減少。因此根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)和所使用的普通硅酸鹽水泥，最終確定蒸氣養(yǎng)護(hù)溫度和時(shí)間見(jiàn)表3。
表3 蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度控制表
(2)頂管脫模后，達(dá)到自然溫度再進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)。在頂管上蓋上草簾，以保證頂管的濕度，每天養(yǎng)護(hù)不得少于16h，自然養(yǎng)護(hù)不少于15d方可出廠。 2 檢驗(yàn)驗(yàn)證 該產(chǎn)品出廠前經(jīng)過(guò)新疆阿克蘇地區(qū)質(zhì)量與計(jì)量檢測(cè)所的檢驗(yàn)，完全達(dá)到GB/T11836-2009標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)等品的要求，外壓荷載、裂縫荷載國(guó)標(biāo)要求為≥120kN/m，檢驗(yàn)結(jié)果為168kN/m，破壞荷載國(guó)標(biāo)要求為≥180kN/m，檢驗(yàn)結(jié)果為288kN/m，設(shè)計(jì)要求達(dá)到Ⅱ級(jí)管力學(xué)性能，實(shí)際達(dá)到了國(guó)標(biāo)Ⅲ級(jí)管的力學(xué)性能。混凝土28d平均強(qiáng)度為55.6MPa，高于設(shè)計(jì)要求的11%。 中石油管道總公司一分公司、二分公司、大慶油田建設(shè)公司、新疆石油建設(shè)公司在頂管施工中，未發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷。此產(chǎn)品生產(chǎn)獲得成功，填補(bǔ)了南疆生產(chǎn)大口徑頂管的空缺。 |
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