隨著城市建設的飛速發展，市場對管材的技術與質量要求越來越高。幾年前，北京管材市場還采用剛性接口管材，但現在國家對環境保護要求越來越嚴，北京市政府也加大了環境保護力度，對雨污水管線質量（抗滲、防漏、抵抗土壤的不均勻沉降能力）、施工質量和施工速度要求也明顯提高，剛性接口管材已不能滿足這些要求。市場對柔性接口管材的要求非常迫切。由我公司開發的北京首批用于頂管施工的柔性接口管材為雙插口柔性接口管。如何利用現有制管設備、工藝，又不需大的投入，生產出滿足市場要求的更加經濟合理的柔性鋼承口管材，滿足機械化長距離頂管施工的需要，就成為研究課題。我公司從2011年9月開始了離心蠟脫模工藝生產柔性接口鋼承口管研究。

1 離心蠟脫模工藝

1.1 離心管成型工藝原理

離心管成型工藝是通過高速旋轉的制管模具，使已澆灌于模具內的混凝土的顆粒獲得離心力，并沿著模具內壁四周均勻分布。當顆粒的體積與表面積之比具有最大值時，顆粒在粘性介質中移動時所受到的阻力最小；又由于離心力的大小決定于混合物中顆粒的質量，不同的顆粒沿著離心力方向產生不同速度的沉淀，大顆粒（石子）在旋轉中分布于管壁的外層，中顆粒（砂漿）分布于管壁中部，質量輕的水分和水泥粒子則被聚集于管壁的內表層，形成混凝土按顆粒大小排列的不均質截面。表面多余的水份在離心的后階段被擠出，離心后的混凝土水灰比顯著下降。離心混凝土強度高、抗滲性能好。

1.2 蠟脫模工藝特點

離心蠟脫模制管工藝是利用整根模具，使其在離心涂蠟機上，邊旋轉邊定量噴入熔化的石蠟，使模具內壁均勻分布一層蠟，冷卻后有一定強度，不被鋼筋骨架和混凝土混合物所破壞。在管子成型后的蒸汽養護過程中，蠟層又被熔化，從模內排出，養護完畢在模具與管之間已形成空隙，便于脫模。

以石蠟作為脫模劑，以離心機作為成型及石蠟涂抹設備，石蠟循環使用，采用坑式窯蒸汽養護，立式整體脫模。這種蠟脫模制管工藝能簡化制管工序，降低勞動強度，提高生產效率，消滅模具合縫處跑漿及管身粘皮現象，改善產品質量，有利于實現機械化生產。但由于在裝鋼筋骨架時產生劃蠟現象，產品外觀質量不理想。

1.3 涂蠟工藝主要技術參數（見表1）

序號	項目名稱	參數	序號	項目名稱	參數
1	涂蠟厚度/mm	5～7	5	5 噴蠟時離心機轉速（r/min）	250～300
2	石蠟種類	50～60
3	熔蠟溫度/℃	80～90	6	6 噴完時離心機轉速（r/min）	350～400
4	進模蠟溫/℃	70～80

1.4 工藝流程圖（見圖1）
2 鋼承口管結構及特點

2.1 鋼承口管結構（見圖2）
2.2 鋼承口管特點

鋼承口管是在原有的柔性接口雙插口管的基礎上開發的。原柔性接口雙插口管每一接口必須專門配套加工一個鋼套環、兩個止水密封膠條、兩個緩沖膠墊（見圖3），實際相當于兩個接口，增加了施工成本和施工強度，還可能增加管線滲漏的機率。而鋼承口管材可以成功地克服上述不利因素，并有以下優點：

2.2.1 鋼套環預埋在混凝土管的一端，省去了鋼套環中的肋板；

2.2.2 每一個接口只需一條止水密封膠條；

2.2.3 只需一塊緩沖膠墊；

2.2.4 鋼板與混凝土接合處增設遇水膨脹止水膠帶，以確保管體的密封性能。適合長距離的機械化頂進施工，提高了施工效率。
3 鋼承口管的生產

3.1 設備

管節成型采用原離心成型設備，另加一套鋼承口圈的加工成形設備和一套管材的內水壓檢驗用工裝設備。

3.2 原材料

3.2.1 混凝土

根據鋼承口管的特點和頂進施工的需要，可配制C40和C50混凝土。宜采用適于低溫蒸養的強度等級不低于42.5的普通硅酸鹽水泥，細骨料選用細度模數為2.3～3.0的中砂，粗骨料選用5～25mm機碎石。坍落度控制在5～7cm。

3.2.2 鋼筋

鋼筋選用冷軋帶肋鋼筋，配筋滿足相關技術要求。

3.2.3 膠圈與膠墊

滑動膠圈宜采用楔形滑動橡膠圈，膠圈的壓縮比在37%～40%之間，伸長率在82%～87%之間。

膠墊宜采用邵爾硬度為65的橡膠制作。

遇水膨脹止水膠圈則是為解決鋼板與混凝土界面結合不理想、容易出現滲漏而設計的，以確保其密封性。在試制過程中，曾出現鋼承口管體混凝土被脹裂的情況，成品管材出現鋼環與混凝土之間被脹開的現象。所以，在膠圈的選型、膨脹倍率和尺寸設計時應充分考慮到混凝土強度的發展、工藝的要求、膨脹力對管材的影響。

3.3 生產制作

3.3.1 工藝制作

管子成型時的離心制度、蒸養制度、操作規程等一般都不變，但在蠟層厚度的控制上要求更為嚴格，以確保鋼環外徑小于混凝土管身外徑2mm左右。

3.3.2 生產制作的難點

離心蠟脫模工藝采用的是立式整筒脫模方式，與兩半模生產工藝有本質不同。所以在開發生產鋼承口管材時有很多不利因素和難點問題需要解決，如：止膠槽的成形；鋼承口環的準確定位；管節的翻轉、放平。

（1）止膠槽的成型

兩半模工藝在生產鋼承口管插口槽成型時，只需在上下模上分別焊接兩個半圓形的插口槽，成型用扁鐵，對管材的成型和脫模不產生任何影響，如果整筒模工藝采取在模筒上預焊一整圈扁鐵，將無法脫模。為解決這一難題，經過反復論證試驗，確定在模具的上口裝上裝配式扁鐵，由3～4塊扁鐵裝配成一個整圓，構成插口槽成型部分（見圖4）。
主要工藝流程如下：①從模筒外用螺栓把扁鐵組裝，固定在模筒的上口端插口槽的位置；②在扁鐵上涂抹隔離劑；③模筒上（除去插口部分）輪蠟；④裝鋼筋骨架；⑤把鋼環套在底托上，一同固定在模筒的下口部位；⑥成型；⑦卸下固定扁鐵螺栓；⑧放入蒸養池蒸養；⑨立式脫模；⑩從止膠槽上取下成型用扁鐵。

（2）鋼承口環的定位

鋼承口環定位的準確度直接影響管的質量，影響管線施工中管材接口質量。立式整筒蠟脫模生產工藝要求鋼承口圈放在下口端，必須在鋼筋骨架就位后方可進行鋼環的安裝，而且不能依靠模筒對它進行定位。為此，鋼環的環向定位是把鋼環套在底口邊圈上，底口圈與鋼環的配合公差在0.5mm以內。在模筒的下端即底口圈安裝位置固定三個定位塊，以確保底口圈和模筒在安裝時的同心度。在鋼環套入底口圈后，用鋼絲把鋼環上的錨固筋和底口圈連接固定，在成型過程中，喂完第一層料后把連接鋼絲絞去，完成鋼環的縱向定位。通過上述兩項措施既解決了鋼環的垂直度，同時也解決了鋼承口與插口的軸線基本重合問題。

（3）管節的翻轉

由于鋼承口管的鋼環在管節的下口，立式脫模后，鋼承口環不能著地，管節必須放平，便于進行防腐處理以及保護鋼環在運輸和儲存過程中不被破壞。根據國內外資料，管節的翻轉有多種方式：①丹麥產液壓阻尼桿翻轉用吊具；②專用翻轉臺；③大型可翻轉叉車；④最簡易的鋼絲繩吊起翻轉。前三種方式一次性投資較大，都在幾十萬元以上，第四種方式雖然簡單，在翻轉某些品種管節時經濟適用，但翻轉鋼承口管時，會損壞鋼承口環。為此我們開發了一種新的管節翻轉方式：在管節生產過程中，在管身合適的位置對稱預埋兩個吊裝翻轉孔用鋼管（一端為肓孔，另一端為帶螺紋的通孔），預埋的方法是在模皮上預留兩個帶螺紋的通孔，通過絲堵把鋼管固定在模皮上，成形后，擰下絲堵即可。管節翻轉時，使用原有的起吊用橫梁，通過鋼絲繩把兩個吊轉軸掛在橫梁上，然后把吊轉軸擰入翻轉孔內，平穩吊起管節，依靠管節的自重和輕微的外力作用即可平穩地把管節放平。

3.4 鋼承口的防腐

成品管脫模后要及時對鋼承口裸露部分用環氧煤瀝青防腐劑進行防腐處理。要求防腐劑涂刷均勻一致，具體做法如下：①鋼環表面應嚴格除銹，表面混凝土清除干凈，做到無銹蝕、無粉塵，露出金屬本色。②涂刷一層底漆（底漆與固化劑的調配按10:1混合均勻，放置熟化30分鐘）。③底漆表干后，再涂刷兩遍面漆。

4 鋼承口管的檢驗

鋼承口管的外壓檢驗設備與一般管材相同，內壓檢驗則需制作專用裝置。制作專用裝置時，可仿照管材的插口端的形狀制作一個活插頭，試內水壓時在活插頭上安裝滑動膠圈，然后插入鋼承口端，兩端緊固密封后加水壓，進行內水壓試驗。