道路检查井装配式施工工法

第第页道路检查井装配式施工工法1.前言现今社会发展日新月异，随着工业和生活水平的逐步攀高，加之城市传统城区老管网均采用的是雨污合流的老模式，各城市污水总量近年来呈现出成倍递增的趋势，所以现在全国大部分城市兴起了雨污分流改造的热潮。污水检查井作为城市污水收集系统的重要组成部分，大量的城市污水管网建设，伴之的是大量的污水检查井设置。又因城市污水来源广、成分复杂，不可降解固废含量比重大，所以污水检查井的合理设置与施工质量，是能否有效规避或解决城市污水管网淤堵的关键。传统混凝土检查井因现浇混凝土等强时间长，会造成单循环工艺流程周期的拉长，而预制检查井可采用集中预制方式，只需运送至现场完成拼装即可，能有效缩短单段管网施工周期，但预制相对现浇成井方式，检查井的预制与安装施工质量，对井身密闭性起到了决定性作用。本工法基于现浇检查井混凝土等强时间长、单循环工艺流程周期长等难题，通过集中预制检查井构件有效提高了井筒模板使用率和成井质量，施工现场采用机械拼装作业节约了大量劳动力，缩短了施工周期，实现了安全、质量、经济及缩短工期的目标，取得了明显的经济社会效益，该技术总体上达到了国内先进水平。2.工法特点2.1预制井与传统现浇井相比，可提前集中工厂化预制量产储存，根据需求对现场进行集中配送，缩短了管网施工周期，且施工不受征拆等现场因素制约，可实现持续性均衡生产，有利于成本的节约；2.2采用干硬性混凝土运用离心式成型工艺成形，预制时间短、外观观感好、良品率高；2.3对干硬性混凝土进行反复试验优化，通过添加抗裂纤维、对井内外壁涂刷水泥基渗透结晶型涂料的方式，实现砼井身抗裂、抗渗性能的大幅增强；2.4合理优化了开孔段井筒开孔位置及大小，可满足各方位、各角度、各标高管道接入的需求；2.5井筒间连接采用上包下Z字密插连接方式，更有利于隔绝外部地下水渗入；2.6通过优化井筒定制钢模板，以内设限位卡调节长度的方式满足通用型、调节型井筒的生产需求；2.7现场施工中采用机械对预制检查井进行快速拼装，有效缩短了施工工期，降低了生产成本，同时最大程度上规避了深沟槽长时间暴露导致边坡垮塌的隐患，尤其有利于雨期施工。3.适用范围本工法适用于城市及农村各种地形地下雨污水管网工程。4.工艺原理本工法的原理是通过离心式井筒成形技术，采用干硬性混凝土进行检查井预制，辅以添加抗裂纤维、涂刷水泥基防水涂料、设置L/Z字插接及可调节接入孔等方式提升井筒抗渗、抗裂、抗压性能，再根据现场实际需求运送成品至现场，用机械辅以人工的方式，在保证质量前提下快速完成检查井拼装。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程混凝土井筒预制及安装施工工艺流程见下图：5.2预制井筒操作要点5.2.1岗前培训混凝土井筒预制施工前，组织管理及劳务人员进行现场技术培训，培训内容包括施工图纸、检查井图集、混凝土配合比、抗裂纤维投加、滚焊机绑扎钢筋笼、模板拼装、混凝土辊压及离甩、防水涂料涂刷、拆模时间控制、成品养护及保护性存放、成品运输、现场拼装机接缝等，培训结束后，考试成绩合格的人员方可进行作业。5.2.2干硬性混凝土配合比优化干硬性混泥土主要是粘聚力要比较好，若混凝土的粘聚性不好，则混凝土中的集料与水泥容易分离，造成混凝土不均匀，振捣后会出现蜂窝和空洞等现象，主要影响是混凝土的胶砂比。干硬性混泥土时不要坍落度流动性，主要影响因素是水泥品种、用量和细度以及抗裂纤维外加剂的用量。针对干硬性混凝土抗压和抗渗性能相对较弱问题，从优化配合比着手，在统一条件下进行了三次混凝土试拌：①试拌时间：7天；②试块拌制：6组；③拌制机具：川广500混凝土搅拌机；④试验指标：7天抗压强度、28天抗压强度、28天抗渗等级、和易性、粘聚力。1）第一次试拌情况混凝土等级水泥细骨料粗骨料水外加剂（抗裂纤维）水灰比kgkgkgkgkgC3045044013901710.80.38①7天抗压强度检测数据：20.5Mpa、21.3Mpa、20.8Mpa。②28天抗压强度检测数据：33.2Mpa、33.8Mpa、32.6Mpa。③28天抗渗等级检测情况：抗渗试块在0.65Mpa水压下开始出现渗水现象。④和易性：较差，外观气泡较多，有蜂窝麻面、混凝土孔隙率高。⑤粘聚力：较差，水泥与粗骨料分离严重。⑥混凝土异常原因：混凝土和易性，主要是包括流动性、粘聚性及保水性。2）第二次试拌情况混凝土等级水泥细骨料粗骨料水外加剂（抗裂纤维）水灰比kgkgkgkgkgC3042045513751681.00.40相对第一次试拌差值↓30↑15↓15↓3↑0.2↑0.02①7天抗压强度检测数据：21.5Mpa、22.2Mpa、21.8Mpa。②28天抗压强度检测数据：34.2Mpa、34..8Mpa、34.6Mpa。③28天抗渗等级检测情况：部分抗渗试块在0.7Mpa水压下开始出现渗水现象。④和易性：气泡有所改善，存在部分蜂窝麻面。⑤粘聚力：相对比较分散，水泥与粗骨料分离。⑥混凝土异常原因：胶砂比小了。导致粘聚力还不不够。还要增加细骨料及抗裂纤维外加剂。3）第三次试拌情况混凝土等级水泥细骨料粗骨料水外加剂（抗裂纤维）水灰比kgkgkgkgkgC3041547113791621.20.39相对第二次试拌差值↓5↑16↑5↓6↑0.2↓0.01①7天抗压强度检测数据：21.9Mpa、22.4Mpa、22.8Mpa。②28天抗压强度检测数据：35.2Mpa、34.8Mpa、35.5Mpa。③28天抗渗等级检测情况：抗渗试块在0.7Mpa水压下均未出现渗水现象。④和易性：表外光滑，无蜂窝麻面⑤粘聚力：水泥与粗细骨料粘聚性好。⑥混凝土异常原因：无异常，粘聚性好，强度达到标准，外光光滑无麻面。4）确定施工配合比经过多次试验，最终确认第三次试拌参数为设计配合比方案。5.2.3钢筋笼制作及安装钢筋笼采用特别订制的滚焊机制作工艺进行加工，本工艺主要包含主筋定位、箍筋调直、箍筋缠绕、钢筋焊接（二氧化碳保护）成型于体。将主筋穿过固定盘的穿筋管，并插入移动盘的固筋套中进行固定，旋转紧固螺栓将钢筋固定好，将箍筋端头穿过入料导辊并焊接在一根主筋上，开启手动或自动按钮，然后通过固定旋转盘及移动旋转盘转动把箍筋缠绕在主筋上，当箍筋缠绕在主筋上后人工进行二保焊接，从而形成产品钢筋笼，加工现场详见下图。移动盘的箍筋套必须定位准确、固定牢固，确保所制作钢筋笼的主筋间距严格按照图集要求均匀布置，其次注意施工开始过程中参数的设定，需要精确调试，以保证钢筋笼箍筋间距和焊接质量。图-滚焊机加工钢筋笼5.2.4模板设计及拼装1）井筒模板设计井筒检查井的直径为0.9m，模板主面板采用5mm厚Q235钢板，上下限位板采用14mm厚Q235钢板，横肋、竖肋均采用Q235钢板，间距为30cm，圆弧形模板左右法兰盘采用20mm厚Q235钢板，每隔20cm设置三角形加劲板，共加工40套模板，每套2m。对于调节型井段的生产，则是以在2m钢模板内壁焊接限位卡钢条固定挡圈的方式，将模板分隔成两种类型，第一种为30cm/50cm/100cm，第二种为60cm/60cm/60cm，以满足现场所需的各类高度的检查井，井筒模板详见下图。图-预制检查井井筒模板图2）端模模板设计井室端模模板与井筒端模模板均采用整体钢块在车床上加工而成。井室端模模板外径尺寸为120cm、内径为100cm，整个端模厚度为7.6cm；井筒端模模板外径尺寸为90cm，内径为70cm，整个端模模板厚度为7.6cm；井筒挡圈模板外径为90cm，内径为70cm，整个挡圈模板厚度为11.6cm。端模模板详见下图。图-预制检查井端模模板图3）模具拼装挡圈、端模、模板内壁必须涂刷脱模剂，在钢筋骨架外面进行合模，采用龙门吊进行吊装合模，合模时应注意端模、挡圈与井室井筒模板严缝贴合；侧模连接采用螺栓连接的方式进行连接，连接时螺栓必须注意加放垫圈。模板拼装详见下图。图-堵头、预留孔模板定位安装及模板封闭5.2.5井筒砼浇筑（皮带轮投料，混凝土辊压、离心成型）预制厂选用0.23方/仓的小型混凝土搅拌机，其搅拌能力刚好满足生产需求，干硬性混凝土经搅拌机搅拌完成后通过两条水平方向相互垂直传送带运输至悬管机上的模板内进行喂料，喂料时喂料车沿着地面上固定位置的钢轨前后行走，使传送带前后移动，喂料方式采用“三点喂料”即浇筑模具前部、后部和中部，喂料时可以人为通过控制器对喂料位置和喂料速率进行控制，同时由于干硬性混凝土的特性，每仓混凝土必须在半个小时内喂料完成。悬管机主动轴由主电机带动旋转，带动模具（井室模板内含钢筋笼）一起转动，速度由慢到快，最终速度达到700-800r/min。由于模具的高速旋转，模具内的混凝土由于离心力的作用附着在管内壁，当混凝土逐渐填满后，由离心力和主动轴碾压双重作用下，模具内混凝土达到密实，当模具混凝土高出模具内径5~10mm时停止喂料，碾压120~180s后调整电机转速，使之达到1100~1300r/min，再碾压120s左右，用铁锹人工填入赶光灰（由细砂：水泥=1：1拌和），而后切断主电机电源，使主动轴慢慢自然停止，整个制作过程控制在10min~15min。另外，在预制井初凝前需提前插入梯步预埋件，生产过程详见下图。图-三点喂料及离心式辊转浇筑5.2.6模板拆除及养护预制井成型后，连同模具用龙门吊调至养护区进行初期养护，本工程养护采用人工洒水养护，每次洒水不宜过多，保持预制井内表面以及模板外表面湿润即可。待预制井混凝土强度达到设计强度的70%后方可进行模板拆除，按照端模拆除→堵头模拆除→侧模拆除的顺序进行操作，拆除下来的模板必须立马打磨刷油以便下次使用。拆模完成后，用龙门吊将预制井吊至成品存放区域，人工养护7d。图-预制井场内存放5.2.7水泥基渗透结晶型涂料涂刷为了增强干硬性混凝土井筒的自锁水性能，在预制井身内外侧均涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料，该防水涂料中溶出的硅酮离子随着表层水在混凝土中渗透扩散，与混凝土中的钙离子发生化学反应，生成不溶于水的枝蔓状硅酸钙水化物结晶体，结晶体充满毛细管孔隙并与混凝土结合成整体，堵塞混凝土内部的毛细孔道，从而使混凝土致密，防止水渗漏。并且，此种涂料还具有催化特性，一旦遇水可以不断产生化学反应，生成的结晶体不断生长并填充混凝土内部的毛细孔隙，因此，混凝土结构即使局部受损发生渗漏，在遇到水后也会产生结晶作用自行修补愈合（0.4mm的裂缝）。图-井内外壁涂刷水泥基渗透结晶型涂料5.2.8检查井底板及盖板现浇污水检查井除井室、井筒外，底板及盖板也采用在预制厂预制的方式生产，其生产工艺流程为：定型模板定位安装→涂刷脱模剂→钢筋安装→混凝土浇筑→水泥基渗透结晶型涂料涂刷→吊装件预埋→养护→拆模→配送至现场，混凝土采用C30P6抗渗混凝土，底板直径为1.4m，中心1m范围设置凸台高出底板4cm，底板与井室之间采用嵌插方式结合，并结合1:2防水水泥砂浆或聚氨酯搀和水泥砂浆密封，增加结构整体抗渗性能。底板及井盖养护采用人工洒水养护，待混凝土强度达到设计强度75%以上方可装运至现场进行使用。图-井盖及底板预制施工5.2.9检查井身运输及拼装装配式预制井筒之间为Z字形接口连接，井室与底板之间为L型接口连接，均采用1:2防水水泥砂浆或聚氨酯掺和水泥砂浆密封。根据现场实际需求，用随车吊将预制井自预制场运输至拟施工区域周边，本项目根据现场实际情况选用相应规格随车吊进行预制井构件运输。安装时，以履带式挖掘机吊运为主，人工定位为辅，特别注重井室垂直及预制件间扣锁，吊装上部井身时，需控制上部井身摆幅单向不得大于5mm，避免上部井身安装时对已安装部位造成扰动影响检查井的锁水性能。井室预留口轴线应与管道轴线相符合，并应根据设计图纸管道接入标高控制井身预留孔的标高，灵活设置留有预留孔的管节作为接入之用。盖板安装注意平整，位于道路上的检查井盖板高程需低于路基顶标高。上下节管井间连接，无论是Z字型，或者L型接口，均应从接缝渗水流向分析，应设置成井外壁缝口低于井内壁缝口标高，在辅以防水砂浆的作用下，以有效阻断地下水通过接缝渗入井内。图-井室与井室、井室与底板拼接大样图图-底板接缝座浆处理图-井筒间接缝座浆处理5.2.10管道接入及预留孔封堵检查井与管道连接一般采用管顶平接，用1:2防水水泥砂浆或聚氨酯搀和水泥砂浆嵌缝封堵。具体做法为：在管道伸进井室前，在管道下部120度范围内座防水砂浆，挤压管道使防水砂浆与管道连接密实，以砂浆外溢为宜。将管道两侧和上部分别以防水砂浆填满，插捣防水砂浆，直至完全饱满，最后抹出三角状防水砂浆，宽度保持在5-6cm。因预留孔洞相对管道管径较大，所以可以满足任意角度插入管道的需求。图-管道接入井室预留孔洞封堵大样图6.材料与设备本工法主要及部分常规机具设备见下表：序号名称单位数量备注01全站仪台1配套02水准仪台1配套03GPS台2配套04空压机台105风镐把106汽车吊辆2租用0750装载机台108布料机台209悬管机台210滚焊机台111检查井井筒模板套4012龙门吊台2龙门吊轨距18米，极限吊装5t13钢丝绳根72极限承重2t，长度3米14卡环个72极限承重2t1560挖机辆1816水泥罐个117搅拌楼座118钢筋调直机台1钢筋调直机19钢筋弯曲机台1钢筋弯曲机20钢筋切断机台1钢筋切断机21电焊机台3电焊机7.质量控制7.1施工中质量标准参照《给水排水工程管道结构设计规范（GB50332-2002）》、《给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-2008）》、《市政排水管道工程及附属设施图集(06MS201)》等。7.2预制检查井材料厂家提供的材料必须有合格证书，经试验室复验合格后，方可准予使用。7.3认真做好质量标准和作业指导书交底，并严格执行。7.4钢筋笼制作前，需对钢筋进行除锈处理，钢筋净保护层厚度为35mm。7.5预制井制作喂料阶段悬管机主动轴转速应由慢到快，最终速度达到700-800r/min。当模具内混凝土高出模具内径5~10mm时停止喂料，碾压120~180s后调整电机转速，使之达到1100~1300r/min，再碾压120s左右，用铁锹人工填入赶光灰（由细砂：水泥=1：1拌和）。整个制作过程控制在10min~15min。7.6预制井脱模后及时涂刷水泥基渗透结晶防水涂料，厚度不得小于0.8mm，用以提高预制构件的锁水性能，确保闭水试验一次合格。7.7在预制井初凝前提前插入梯步预埋件，并在插入部位人工赶光找平，涂刷防水涂料。7.8成品预制井应按生产日期分区域存放，养护周期不少于7天且混凝土强度达到设计强度75%以上方可装运至现场进行使用。7.9现场吊装过程中以机械吊装为主，人工定位为辅，特别注重井室垂直及预制件间扣锁，吊装上部井身时，需控制上部井身摆幅单向不得大于5mm，避免上部井身安装时对已安装部位造成扰动影响检查井的锁水性能。8.安全措施8.1施工用电严格执行三级配电二级保护，“一机一闸一箱一漏”，严格执行电源管理制度并对现场电气设备加强检查，出现故障应有电工专门维修。8.2预制井筒模板拼装及吊运作业，必须有专人指挥，操作人员严格按照作业程序和操作规范办理，严禁违章作业和违章指挥，坚持班前班后设备机具的检查，并定期进行保养。8.3预制井筒模板拼装及吊运过程中，严禁起吊重物下方站人。8.4对施工设备、仪器（随车吊、水准仪、履带式挖掘机等）使用前，必须按照标准进行检验，经检验合格后方能使用。8.5结合随车吊计技术参数及现场实际需求进行预制构件的装车及配送，预制井构件运输过程中只能堆码一层，严禁堆码两层及以上，防止运输过程中预制井滚落。8.6道路等级及宽度满足随车吊通行及起吊时，可在拟施工区域规划的材料堆放区堆码预制井筒，一般采用单层堆码，堆场面积较小时堆码层高不得超过两层。道路等级及宽度无法满足随车吊通行及起吊时，用农用车辆转运至拟施工检查井段。8.7认真搞好三级教育和岗前教育培训，未经岗前培训和三级教育的人员一律不得上岗。8.8所有作业进入施工现场时必须正确佩带安全帽，并正确使用劳动保护用品，严禁无关人员进场。8.9预制井吊装，采用履带式挖机进行预制井筒的吊装，需设置专人指挥预制检查井的吊装作业，起吊前采用单根双股吊带绑紧预制构件，经检查确认无误后方可起吊，起吊高度不得大于1m。起吊尚未安装构件的单向摆幅小于20cm时，人工方可辅助机械定位并进行安装。9.环保措施9.1严格执行工完料清场清制度。9.2施工现场按规定要求设置施工铭牌和文明施工告示牌。铭牌（告示牌）规格按规定要求制作，内容均按规定要求填写。9.3各类材料、设备、预制构件等堆放位置与施工总平面布置图相符，工地现场机具、料具和施工材料堆放整齐，并悬挂有名称、品种、规格等标牌；施工场地飞扬颗粒建筑材料应密闭存放或采取覆盖。9.4施工场地进行封闭隔离施工，不得把马路、交通和社会运行