一、任务来源
随着城市排洪内涝问题的日益突出,城市排水系统的不断完善及排洪的要求,大直径混凝土管道DN1200、DN1500、DN1800、DN2000等直径的排水管道应用数量不断增多,排水管道中大多采用钢筋混凝土管,对接口严密性要求较高,尤其对于流沙、湿陷性等地质对其严密性要求更高。大直径混凝土管道安装时,一般需采用挖掘机、叉车等大型机械辅助吊车安装,挖掘机施工时易造成管道接口破损,管口接缝不严密。叉车施工时对施工场地要求高,施工局限性大。
临沂市政集团有限公司成立科研小组,针对施工过程中控制方案和控制流程进行了详细设计和研究,提出了一种钢筋混凝土企口管快速安装施工方法,通过水平内拉牵引系统辅助混凝土管道对接施工,有效解决以上问题,既保证了管道接口严密性质量、防止管道接口损坏,也同步降低了管道安装辅助大型机械成本,施工更加便捷。
二、应用领域
该技术成果适用于DN1200、DN1500、DN1800、DN2000及以上管径的钢筋混凝土企口管施工。
三、技术原理
1.采用水平内拉牵引系统配合作业,通过控制卷扬机旋转速度控制钢丝绳拉紧速度控制管道均匀受力。
2.首节安装的管道作为固定卷扬机及后端固定横梁,待安装管道通过基坑顶部的吊车将管道采用U型钢板吊钩,吊入待安装区,与已安装管道接口临时对中。
3.操作人员在管道内部拉接钢丝绳与待安装管道前段的滑动横梁支架连接,缓慢收紧钢丝绳带动滑动横梁与待安装管道密贴。
4.通过卷扬机上的转速变频控制器,启动卷扬机旋转钢丝绳,缓慢拉动管道后移,与已安装管道缓慢对接严密。
5.安装完成后卸开钢丝绳,人工推动前端滑动横梁支架向前,反复进行下节管道安装,直至全部安装完成。
四、性能指标
本大直径混凝土管道水平内拉牵引对接施工方法,与常规管道安装方法相比,通过管道对拉等一系列技术创新措施,解决了传统施工中挖掘机辅助施工时易造成管道接口破损,管口接缝不严密,后期修补成本高;叉车辅助施工时对施工场地要求高,施工局限性大;吊拉葫芦辅助施工时,受拉力限制,大直径的排水管道无法拉动的问题。与传统安装方法相比,缩短安装时间10-20%,工程成本降低10-15%。
五、与国内外同类技术比较
经天津市科学技术信息研究所科技查新,未见其它相同或类似报道,具有新颖性。本工艺关键技术先进,处于国内市政工程行业领先水平,符合国家建筑技术发展方向,绿色环保,值得推广。根据开展的QC小组活动获得了全国市政工程建设优秀质量管理小组。申请国家发明专利1项,一种大直径混凝土管道卷扬机内拉安装装置及施工方法,2023100971480;国家实用新型专利1项一种大直径混凝土管道卷扬机内拉安装装置,专利号2023201907947,加快了施工速度、保证了管口施工质量,取得了良好的社会效益和经济效益。
目前国内施工的排水管道管径相对较小,对于排水量要求大的地区多采用排水方涵形式,DN1800及以上管径的排水管道装配化程度高、施工速度、排水流畅度较方涵有明显优势。管道施工一般多采用吊车辅以大型挖掘机、叉车等机械安装,安装时极易造成管道接口破损,接口的严密性较差,对于地质条件较差的地区留有重大质量隐患。采用卷扬机牵引内拉法施工大直径混凝土管道,接口质量更容易控制,减少大型机械施工时接头柔性胶圈对接时的冲击力造成管道碰撞破坏。解决了因管道垫层不连续、叉车无法行驶而需要临时填筑检查井部位并铺设钢板,减少了工序间的繁琐。同时较低了大型施工机械辅助安装成本高,不方便等问题,既保证了管道接口严密性质量、防止管道接口损坏,也同步降低了管道安装辅助大型机械成本,施工更加便捷。采用本次小型辅助机械技术大大提高了工程质量、降低了成本,较国内外先进,值得推广应用。
六、成果创新性、先进性
本工艺采用水平内拉牵引系统配合作业,管道安装通过两端的对拉牵引架,引导管道缓慢对接,通过控制卷扬机旋转速度控制钢丝绳拉紧速度控制管道均匀受力。卷扬机安装在固定架上,作为固定卷扬机及后端固定横梁,待安装管道通过基坑顶部的吊车将管道采用U型钢板吊钩,吊入待安装区,与已安装管道接口临时对中,操作人员在管道内部拉接钢丝绳与待安装管道前段的滑动横梁支架连接,缓慢收紧钢丝绳带动滑动横梁与待安装管道密贴。通过卷扬机上加装的转速变频控制器,启动卷扬机旋转钢丝绳,缓慢拉动管道后移,与已安装管道缓慢对接严密。解决了大型机械碰撞造成质量、成本等施工难题。
一、推广应用的范围、条件和前景
该技术成果适用于DN1200、DN1500、DN1800、DN2000及以上管径的钢筋混凝土企口管施工。
采用卷扬机牵引内拉法施工大直径混凝土管道,接口质量更容易控制,减少大型机械施工时接头柔性胶圈对接时的冲击力造成管道碰撞破坏。解决了因管道垫层不连续、叉车无法行驶而需要临时填筑检查井部位并铺设钢板,减少了工序间的繁琐。同时较低了大型施工机械辅助安装成本高,不方便等问题,既保证了管道接口严密性质量、防止管道接口损坏,也同步降低了管道安装辅助大型机械成本,施工更加便捷,具有良好的推广应用前景。
二、存在的问题和改进意见
为解决连接后克服管道与垫层之间、管道接口之间存在摩阻力的问题,配备滚动滑轮促使卷扬机钢丝绳通过横梁减少钢丝绳摩擦阻力、防止气割钢丝绳;通过管道两侧垫层上临时安装导向轨道,平衡了管道对接的线形及稳定性,使管道准确就位。同时对传统管道安装施工工艺提出以下改进意见:
1.采用小型辅助拉力系统,管道安装时通过内拉钢丝绳缓慢带动管道插入接口内,减小大型机械施工时对管道的冲击力,对管道接口处密封橡胶圈更易于控制定位,不至于偏位,内拉时力度缓慢均匀,保证了密封橡胶圈的在挤压受力时均匀分布力量,橡胶圈不易损坏,成型后混凝土管道接口严密。
2.传统工艺需具备大型辅助机械工作空间,噪音大、能源消耗大。采用本项目受施工环境限制小,噪音小。同时减少了大型辅助机械临边作业或坑内作业,对基坑边坡扰动小,更加安全可靠。
3.本项目采用小型拉力系统配合分布横梁内拉完成管道接口,施工时仅需4人和一台吊车即可完成对接工作,而传统工艺需要6人、一台吊车和一台挖掘机或叉车,节省了管道安装人工、辅助机械成本。
4.传统工艺管道安装需反复捆绑吊装绳,本项目仅依靠前端横梁与管道密贴,内拉管道安装一次成型,每次内拉后人工推动横梁,可快速进行后续管道安装,减少了反复调整接口尺寸时间,提高了管道安装速度。