公路施工：带底座多段弧预制管廊钢筋自动成型施工工法

1 带底座多段弧预制管廊钢筋自动整体成型施工工法带底座多段弧预制管廊钢筋自动整体成型施工工法 工法编号GGG中企A300X-2019 完成单位中交一公局厦门工程有限公司 主要完成人吴小海林开钊徐长烨富英春林晓瑜 1前言前言 综合管廊作为城市地下综合管线设施动脉工程对于城市建设具有长远的战略意义。 城市综合管廊内 含城市给排水、消防、电力、通讯和电信等系统，将原本这些位于地面上的基础设施转为地下，节省了 大量宝贵的地面空间。 由于具备这一重要功能， 市政管沟在国内城市基础设施建设中得到了较为广泛的 应用。 通常综合管廊采用双舱断面， 包含市政舱及电力舱， 舱体采用带底座多段弧预制拼装圆拱形断面， 单节管长为 2500mm，理论重量约为 33.7t。 预制城市综合管廊主要结构材料采用 C40 防水混凝土，抗渗等级 S8，基础素混凝土垫层采用 C15 混凝土。预制管廊结构承受的主要荷载有结构及设备自重、管沟内部管线自重、土压力、地下水压力、 地下水浮力、汽车活荷载以及其它地面附加荷载。 图 1-1 预制城市综合管廊横、纵断面图 （1-管壁承口；2-管壁插口） 市政项目预制城市综合管廊数量多，任务重，工期紧，如何既能加快城市综合管廊的预制速度，又 能保证预制管廊的施工质量，确保管节具有承受频繁吊装、倒运和结构承压的能力。如果事先没有一个 科学、合理的预制施工方案，管廊的施工不仅会极大影响施工进度，从而增加施工成本，甚至可能造成 一些安全、质量事故。项目部经过不断的总结和提高，形成了一整套关于带底座多段弧预制管廊钢筋自 动整体成型的施工技术，并成功应用，取得了明显的经济和社会效益，经总结，形成本工法。 第 1 页 共 11 页 2 图 1-2 预制城市综合管廊横、纵断面配筋图 2工法特点工法特点 2.0.1 创新性提出带底座多段弧预制管廊标准段钢筋采用工厂化“通配法”整体预制成型，施工效 率高，质量有保证，劳动强度大大降低，实现了“机械化减人，自动化换人”行动理念的落地； 2.0.2 创新性采用双层钢筋加工定位可调节式胎架、胎架与组件，定位精度高； 2.0.3 创新性采用智能化的电阻焊机器手臂和自提升式旋转定位焊接胎盘组合技术，焊接质量好速 度快，安全效率高； 2.0.4 采用卡销式调节松紧组件和钢带穿孔螺杆螺帽组件固定预埋钢带，定位精度高，施工便捷； 预留吊装孔法整体吊装，兼“内拉法”管位安装精调受力孔，施工便捷效率高变形小； 2.0.5 预制管廊柔性承插式接口位置预留注浆孔，便于安装后“F”型腔体闭水试验检测、二次注 浆加固与维修。 3适用范围适用范围 适用于预制管廊钢筋加工制作成型施工， 特别是大批量生产的带底座多段弧异型管廊的钢筋整体制 作。 4工艺原理工艺原理 把加工好的内圈分布筋安装在自提升式旋转定位焊接胎盘（自动滚焊机）布料机上，然后将拉直的 冷轧带肋主筋穿过机器人电阻焊焊接手臂固定到布料机的分布筋上， 启动机器人焊接手臂和自提升式旋 转定位焊接胎盘， 分布筋与主筋交接节点处自动滚焊固定， 通过自提升式旋转定位焊接胎盘的固定中心 旋转轴和平移槽的组合转动和平移， 确保钢筋焊接节点刚好落在机器人焊接手臂位置。 在一周的焊接过 程中，分布筋自动均匀提升一个钢筋间距的距离，进行下一圈的节点焊接，直至内圈钢筋骨架全部节点 第 2 页 共 11 页 3 焊接完成（主筋间距通过分布筋的提升速度来控制） 。按照同样的方法采用机器人电阻焊焊接手臂和自 提升式旋转定位焊接胎盘制作外圈钢筋骨架后， 安装 4 个吊装孔及加强钢筋 （其中的 2 个孔为预制管节 现场吊装时的吊装孔） ，将钢筋骨架吊装至预埋件加工区的可调节式胎架上，进行中隔墙钢筋和预埋钢 带的安装。 采用卡销式调节松紧组件固定侧墙预埋钢带， 采用钢带穿孔螺杆螺帽组件固定中隔墙预埋钢 带后，将预埋钢带、中隔墙钢筋、支座附加钢筋、倒角钢筋、拉筋与钢筋骨架焊接成整体。整体加工成 型且经质量检查合格后，即可拆除预埋钢带限位组件，移出外胎架（工作平台） ，调节液压模板紧固系 统，缩小内胎架尺寸，整体成型钢筋吊运出坑，移运至混凝土浇筑区，完成整个加工制作过程。 5施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺流程施工工艺流程 图 5.1 预制管廊钢筋自动整体成型制作施工工艺框图 5.2 操作要点操作要点 5.2.1 材料准备 1 综合管廊预制管节统一在预制场集中进行钢筋加工、预制、养护、转场和存放，钢筋自动整体成 型加工区分原材料堆放区、加工设备区、成品堆放区等。 骨架分布筋安装 外圈主筋与分布筋滚焊 吊装孔及加强筋安装 电阻焊机器人焊接 准备 吊运至预埋件加工区 预埋件、中隔墙及附属钢 筋安装 电阻焊机器人焊接 准备 材料、机械准备 内圈主筋与分布筋滚焊 预埋铁件准备 通长主筋准备 通长主筋准备 质量检查 钢筋入模浇筑施工胎架移除、钢筋骨架吊运 第 3 页 共 11 页 4 2 进场原材料均有质量保证资料，严格按照规范要求进行见证取样送检，并经检验全部合格。 3 钢筋进场验收后，应进行调直处理，便于分布筋安装。 5.2.2 机械准备 1 定位焊接胎盘根据预制管节断面尺寸，制作骨架定位焊接胎盘，胎盘分内、外两层布设，层间 距与预制管廊设计两层钢筋间距一致， 定位螺栓间距与设计主筋间距一致， 定位螺栓旁边留有分布筋安 装孔，用于分布筋定位安装。 2 自提升式旋转器 自提升式旋转器设有固定中心旋转轴和平移槽， 通过它们两个的组合转动和平 移， 带动定位焊接胎盘旋转与平移， 调整焊接点位置， 确保钢筋焊接节点刚好落在机器人焊接手臂位置。 3 电阻焊焊接机器人采用电阻焊自动化焊接技术，在分布筋与主筋交接节点，机器人焊接手臂自 动焊接。 4 内层钢筋加工定位可调节式胎架主要用于钢筋骨架预埋铁件的安装、调试、固定，以及中隔墙 钢筋、支座附加钢筋、倒角钢筋、拉筋的安装。它主要由 100*8mm 方钢立柱及圈梁、L63*6mm 角钢剪 刀撑、50*8mm 方钢辅助吊装立柱、10mm 厚钢板加劲板和液压千斤顶及配套系统组成。 5 外层钢筋加工定位胎架提供钢筋骨架中倒角钢筋、拉筋的安装施工平台，它主要由100*8mm 方钢立柱、150*8mm 顶部圈梁及吊装加劲梁、10mm 厚钢板工作平台和附属配套构件组成。 5.2.3 分布筋安装 预制管廊分布筋的型号、长度、间距符合设计与规范要求，分布筋调直后按照设计长度逐根安装在 分布筋布料定位器上，内外层分布筋一次性安装到位。 5.2.4 内圈、外圈钢筋骨架焊接 1 检查电阻焊连接电路系统是否完好，连接是否正确，送风系统、电缆、绝缘防护等是否良好，检 查完毕合上电源，调整焊接规范参数。 2 电阻焊是将焊件装配成搭接接头，将焊接件置于两个柱状电极之间，电极加压焊件并转动，连续 或断续送电，利用电阻热熔化母材金属，形成焊缝的焊接方法。焊接质量由电流、通电时间、加压力、 电阻顶端直径等因素决定的。 3 电阻焊焊接过程用两个柱状电极压紧后施加压力→通电→接触面发生点状熔化（熔核）→断电 →一半熔化晶粒表面为晶核开始结晶→牢固结合，在压力下完成一个焊点的过程。 4 预压是为了是焊件局部变形，确保焊件紧密