Ⅱ级承插式钢筋混凝土管施工方法(二)

Ⅱ级承插式钢筋混凝土管施工方法(二)垫层精细化施工是保障II级承插式钢筋混凝土管整体受力均匀、避免后期不均匀沉降开裂的核心前置工序，所有作业参数严格执行GB50268-2019《给水排水管道工程施工及验收规范》及对应埋管设计规程要求，针对不同地质条件适配差异化垫层工艺：常规素土地基场景下，DN300~DN1200规格II级承插管采用厚度150mm的级配砂石垫层，砂石骨料粒径控制在2~20mm，含泥量不大于3%，分层虚铺厚度200mm，采用平板振动器往复碾压3遍以上，压实系数≥0.96；DN1200~DN3000规格II级承插管的垫层下部增设100mm厚5~32mm连续级配碎石找平层，表面铺设20mm厚中粗砂找平，垫层整体压实系数≥0.96，表面平整度偏差≤10mm，高程偏差控制在±20mm范围内。针对湿陷性黄土地基，垫层需额外增设300mm厚3:7灰土换填层，灰土压实系数≥0.97，换填层宽度超出管身外缘每侧不少于500mm，阻断地表水渗入湿陷土层引发的地基沉降；针对膨胀土地基，垫层底部设置厚度200mm的级配碎石隔离层，垫层顶部铺设双层聚乙烯土工膜，避免土壤含水量波动引发的基底胀缩变形；针对冻胀性地基，垫层厚度需比常规设计值加厚200mm，且管底埋置深度必须低于当地冻胀深度线以下不少于150mm，消除冻胀力对管体的附加荷载。所有垫层施工完成后第一时间开展地基承载力复检，采用轻型动力触探设备每10m布设1个检测点，地质条件复杂的软弱段加密至每5m1个点，要求地基承载力特征值fak≥100kPa，检测不合格区域全部采用换填法重新处理，严禁承载力不达标进入下一道工序。针对II级承插式钢筋混凝土管的承口外径普遍大于管身主体外径的构造特点，垫层找平完成后需提前在承口安装对应位置预留凹槽，凹槽宽度比承口外缘每侧宽出150~200mm，凹槽深度为承口底部高出管身底部的差值加50mm，凹槽长度为承口全长加300mm，确保承口部位安装完成后完全悬空，不直接接触垫层受力，避免承口局部应力集中出现开裂隐患，凹槽部位同样采用级配砂石填充找平，压实系数与整体垫层保持一致。接下来是管材二次转运与下管作业管控，II级承插式钢筋混凝土管的力学性能严格执行GB/T11836-2009《混凝土和钢筋混凝土排水管》标准，不同规格管体的抗外压荷载、轴向承载力均有明确限值，转运及吊装过程中的不当受力极易造成管身隐形微裂纹，大幅降低管体使用寿命。管材转运过程中严禁采用直接滚拖、撬杠撬动管身的移动方式，所有场内转运作业采用特制托架，托架与管身接触部位铺垫厚度不小于20mm的橡胶软垫，管身两侧采用三角楔块卡牢，运输过程中行车速度控制在5km/h以内，避免急刹引发管身碰撞磕碰。下管作业全部采用汽车吊配合柔性吊具完成，严禁单点起吊或采用钢丝绳直接捆绑管身，吊点位置严格设置在距管端1/5管长的管身标记区域内，吊具采用宽度≥150mm的尼龙吊带，若采用钢丝绳必须在外层包裹厚度不小于10mm的橡胶垫，避免尖锐棱角划伤管体表面。不同管径适配对应额定起重量的吊装设备：DN1200以下规格II级承插管选用16t汽车吊，作业半径3m时额定起重量达8t，满足最大1.8t单节管吊装需求；DN1200~DN2400规格II级承插管选用25t汽车吊，适配最大7.5t的单节管吊装重量；DN2400~DN3000规格大口径II级承插管选用50t汽车吊，保证作业吊臂仰角不小于60度，降低吊臂形变带来的管身晃动幅度。吊装作业时吊臂距沟槽边缘的水平距离不小于2m，沟槽边1m范围内的堆载总重量不得超过10kPa，避免槽边荷载引发边坡失稳。管体下放过程中，当管底距离垫层表面500mm位置时停顿2s，确认吊点绑扎牢固、管身无晃动后再缓慢匀速下放，下放速度控制在0.3m/s以内，严禁快速落管冲击垫层造成垫层松散、管体碰损。管体就位后第一时间开展初调作业，采用人工配合三脚架机械式千斤顶调整管身轴线与管底高程，保证管身底部与垫层表面全面贴合，不得出现点接触、线接触的悬空空隙，初调完成后管底内高程偏差控制在±10mm以内，轴线偏位≤20mm，相邻两节管的管身错口量不超过管壁厚的1/10，且最大不得超过10mm。然后是胶圈安装与对口精度控制，作为柔性承插接口密封性能的核心工序，所有配套橡胶密封件必须符合GB/T21873-2008《橡胶圈密封件给水排水管道用》要求，进场时逐批开展性能抽检，要求胶圈邵氏硬度达到60±5度，扯断强度≥16MPa，伸长率≥500%，压缩永久变形≤20%，外观不得存在气孔、裂纹、卷边、凹凸不平等缺陷，断面直径偏差≤±0.5mm。胶圈安装作业前，先将插口端部的工作面、承口内部的密封工作面用干棉布反复擦拭干净，完全清除附着的泥沙、油污、混凝土浮浆等杂质，随后在插口工作面与橡胶圈内壁均匀涂抹管道配套专用硅油润滑剂，严禁使用凡士林、机油等油性润滑剂，避免有机溶剂腐蚀橡胶分子链，导致胶圈提前老化失效。将橡胶圈顺向套入插口端部预留的环形凹槽内，沿圆周方向逐步按压胶圈，确保胶圈完全嵌入凹槽内无扭曲、无翻转、无局部凸起脱离凹槽，安装完成后用手拉动胶圈任意位置，胶圈在外力作用下不得发生径向移位，确认安装合格后方可进入对口工序。对口顶推作业根据管径大小适配对应动力设备：DN1000以下小口径管采用3t手动葫芦作为顶推动力，DN1000~DN1800中口径管采用5t手动葫芦，DN1800以上大口径管采用10t液压千斤顶作为顶推动力，顶推作业前在已就位管段的后端尾部铺垫厚度20mm的橡胶缓冲垫与厚度50mm的硬木垫板，将集中顶推力均匀分散到管身断面，避免局部应力过大压裂管口。顶推过程中实时采用塞尺、靠尺监测接口间隙与管身顺直度，DN300~DN1200规格管道的对口间隙控制在5~15mm，DN1200~DN3000规格管道的对口间隙控制在10~20mm，预留足够的温度变形与不均匀沉降变形余量。顶推力严格控制在II级管的允许轴向承载力限值以内，DN1000管的最大顶推力不得大于120kN，DN2000管的最大顶推力不得大于280kN，避免轴向荷载过大导致管身环向开裂。当插口完全推入承口预定位置后，立即采用专用钢制探尺沿承口与插口的环形间隙一周均匀插入，检测胶圈的就位深度，圆周不同位置的探尺插入深度差不得超过3mm，确认胶圈无局部脱槽、无局部挤出、无移位后做好隐蔽验收记录，方可松卸顶推设备。曲线段安装作业时严格控制接口的允许借转角度，DN1000以下II级承插管的接口借转角度不得大于1.5度，DN1000~DN2000管的借转角度不得大于1度，DN2000以上大口径管的借转角度不得大于0.5度，借转过程中保证胶圈周向的压缩率稳定控制在30%~45%区间，不得出现局部压缩率超过50%引发的胶圈应力松弛、局部压缩率低于20%引发的密封失效问题，曲线段接口安装完成后额外在借转偏位的胶圈侧涂刷双组份聚硫密封胶做补强密封。后续是接口临时固定与管身防浮管控，II级承插式钢筋混凝土管的空管浮容重约为4.2~7.5kN/m³，远低于水体的浮容重，若沟槽内积水深度超过管身直径的1/2，极易发生浮管、轴线偏移、接口脱开等质量事故，必须采取专项管控措施规避风险。单节管对口验收合格后，立即采用2根直径≥16mm的热轧带肋钢筋制作的弧形卡具，卡在承口外壁与插口尾部位置，卡具与管身接触部位铺垫3mm厚橡胶垫，避免划伤管体混凝土表面，随后沿管道两侧每间隔5m设置一组C15素混凝土三角楔块卡牢管身，楔块宽度200mm、长度300mm，高度与管身中部齐平，单段安装管段长度超过30m时，两端必须设置M10浆砌MU30毛石限位挡墙，挡墙厚度500mm，嵌入沟槽原状土不少于300mm，限制管体发生轴向移位。管段安装作业全部完成后24h内开展第一次对称回填作业，管身两侧同步回填至管身直径1/2高度位置，两侧回填高差不得超过300mm，严禁单侧回填产生侧向推力导致管身轴线偏移。针对地下水位位于管底以上的施工场景，提前在沟槽底部设置300mm×300mm级配碎石排水盲沟，每间隔10m设置一处集水井，采用潜水泵持续抽排地下水，保证地下水位稳定低于管底垫层表面不少于500mm，直到胸腔回填高度超过管顶以上1.0m，且回填部位压实系数≥0.9后，方可停止降水作业。穿越河道、低洼积水区段的II级承插管施工时，提前在管身底部预埋不锈钢锚板，采用M20膨胀螺栓将管身与下部混凝土垫层锚固为一体，每节管至少设置2组锚固点，整体抗浮安全系数≥1.1，满足埋管抗浮设计要求。接下来是接口密封性能预检测与缺陷修补工艺，摒弃传统闭水试验阶段才排查接口渗漏的滞后模式，在接口安装完成后第一时间开展气密性预试验，提前发现密封缺陷降低后期返工成本。气密性预试验采用适配接口断面的专用密封法兰，将0.05MPa的压缩空气通入接口环形间隙内，保压2min后压力降不超过0.005MPa即为合格，检测效率是常规闭水试验的6倍以上。针对检测中发现的不同缺陷分类处置：若为胶圈位置偏移局部脱出承口凹槽，采用液压千斤顶将插口缓慢退回1/2承插深度，重新整理胶圈确认无扭曲后再次顶推就位，二次开展探尺检测与气密性试验验证；若为插口端面局部碰损，当破损深度不超过管壁厚1/5、缺损面积不大于100cm²时，将破损部位清理干净涂刷混凝土界面剂，采用环氧树脂砂浆分层修补，自然养护7d后强度达到设计强度80%以上方可继续安装，破损程度超过上述限值的管段直接做报废处理，严禁带缺陷就位；若接口环形间隙过大超出允许限值，在接口内侧加装厚度2mm、宽度150mm的不锈钢内衬胀圈，胀圈内侧均匀涂刷3mm厚双组份聚硫密封胶，采用不锈钢螺钉周向固定后打磨平整，保证与管内壁过渡顺滑，不影响过水断面。针对DN1500以上大口径II级承插管，接口外侧额外浇筑150mm宽、100mm厚C20素混凝土密封抱箍，抱箍内部设置φ4@100钢丝网增强抗拉性能，抱箍浇筑前将接口外壁浮浆清理干净洒水湿润，预留20mm宽的变形缝填充聚乙烯低发泡板，避免不均匀沉降应力拉裂接口，进一步提升接口抗渗等级。之后是管体包管与回填作业精准控制，II级承插式钢筋混凝土管的受力性能与上部覆土荷载直接关联，根据管顶覆土厚度适配对应管座包管工艺：当管顶覆土厚度小于0.7m时，采用C20素混凝土将管身完全全包，管顶以上混凝土厚度不小于200mm，包管内配置φ8@200双向钢筋网片，抵抗上部动荷载产生的附加应力；当管顶覆土厚度处于0.7m~3.5m区间时，根据管径大小适配对应包管中心角，DN500以下管道采用90度素混凝土管座，DN500~DN1200管道采用120度素混凝土管座，DN1200以上管道采用180度素混凝土管座，管座厚度为管壁厚的1.5倍。管座混凝土浇筑作业时从管身两侧对称下料，采用φ30微型插入式振动棒逐点振捣密实，振捣作业严禁直接触碰管身与橡胶圈接口，确保管腋部三角区域的混凝土完全填充饱满无空隙，管座浇筑完成后表面采用木抹搓平，洒水常态养护不少于7d，待混凝土强度达到设计强度75%以上方可开展回填作业。回填材料方面，管底垫层以上至管顶以下0.5m范围内的回填材料，严禁掺杂粒径大于10mm的碎石、砖块、建筑垃圾，优先选用级配砂石或最优含水量偏差控制在±2%以内的素土，各区域压实系数严格执行规范要求：管底垫层部位压实系数≥0.96，管腋部三角区压实系数≥0.95，管身两侧回填区域压实系数≥0.95，管顶以上0.5m范围内压实系数≥0.9，管顶0.5m以上至路基顶面部位按照对应路基压实标准执行，最低不得低于0.93。回填作业分层开展，人工夯实工况下虚铺厚度不大于200mm，小型振动夯夯实工况下虚铺厚度不大于300mm，1t以下小型压路机压实工况下虚铺厚度不大于400mm，管顶以上1.5m范围内严禁采用大型振动机械直接碾压，避免动荷载产生的瞬时应力超过II级管的抗外压限值造成管体开裂。压实度检测点按照每100㎡布设1个点位的标准设置，每段管道的管腋部检测点不得少于3个，采用灌砂法开展检测，合格率必须达到100%，检测不合格区域全部翻夯后重新检测，合格后方可进入下一层回填作业。最后是闭水试验与通球冲洗的标准化作业，II级承插式钢筋混凝土重力流排水管道闭水试验安排在回填作业前开展，大口径管道可按照不超过500m的长度分段布设试验段，试验段两端采用240mm厚MU10砖M10水泥砂浆砌筑封堵墙，墙体内侧抹20mm厚1:2防水砂浆，墙顶预埋DN50排气孔、底部预埋DN50进水孔，封堵墙砌筑完成后自然养护7d强度达标后开始充水作业，充水从下游往上游方向推进，水位上升速度控制在2m/h以内，充水至试验水头高度后保持24h浸泡，确认封堵墙无明显渗漏后开始正式渗流量观测，试验水头按照超过管顶内壁2m的标准设置，实测渗流量不得超过GB50268-2019规定的限值，例如DN1000管道允许渗流量为70m³/(24h·km)，DN2000管道允许渗流量为172m³/(24h·km)，持续观测30min计算的实测渗流量小于允许值即判定试验合格。闭水试验合格后抽排管内积水，采用直径为管内径0.9倍的硬质聚氨酯泡沫通球开展推送冲洗，推送压缩空气压力控制在0.02MPa以内，反复通球2~3次将管内残留泥沙、杂物全部清出，大口径管道后续安排人员进入管内开展内窥检查，确认管底无杂物残留、接口无渗水痕迹、管底排水坡度偏差不超过±0.1%，无倒坡缺陷。针对埋深超过5m的超深工况，垫层加厚至300mm厚C20素混凝土，垫层内布设φ12@150双向钢筋网片，每节管承口下方增设500mm×500mm×2