国内最大直径钢筋砼管在这里诞生

 新闻资讯     |      2018-06-19 00:36

  日前,国内最大直径4000毫米钢筋混凝土顶管生产成功,对有着45年历史的上海市第二市政工程有限公司来说这是一个平凡而具有记录意义的时刻。

  上海市污水治理白龙港片区南线毫米的F型钢筋混凝土管。为了提高管件接口抗渗性能,新设计的管道接口有两道橡胶密封圈,接口处的直径尺寸允许误差仅为1.5毫米,这对超大直径的混凝土管制作工艺提出了挑战,以往的模具型式、拆装方式、混凝土浇捣等工艺技术显然已不能满足要求。为了使地下顶管施工工程能够获得更高的质量,就必须生产出高质量的超大直径高精度混凝土管,而生产出满足这一要求管材的前提是超大直径高精度钢模和制管专用设备设计。因此科研团队必须对制管材料、工艺、专用设备、模具和质量保证措施等方面进行系统研究,设计一套专门用于直径4000毫米F型钢筋混凝土管的生产模具。科研团队决定利用公司丰富的施工和管材生产经验,对现有模具等进行系统的创新设计。他们采用CATIA的3DCAD软件进行三维图设计,又使用CAE有限元分析软件,对模具实际受力情况进行有限元分析和热力学分析,最终在生产中进行验证。

  管材生产的精度控制关键在于管子的两端即插口和承口,如果这两个部分的问题能够得到解决,就能较好地实现抗渗漏的目标。现在先进的加工工艺能够保证钢模的精度要求,但经验告诉我们,传统的由两个半圆组成的模具经过反复使用容易出现变形。大家达成共识,要制造出高精度的模具必须打破原有的模具结构,把传统的整体式外模改造成上、爱彩彩票中、下三段模,整套模具结构主要包括:底模,下模、中模、上模以及内模。通过不断的建模和有限元分析,一套高精度的超大直径F型钢筋混凝土管钢模出现在众人眼前。

  随着钢模设计难题的逐个解决,一套新的管材成型工艺方案也经过计算机建模逐渐成形。负责设备的小组把传统的混凝土锥式加料器拿掉,直接把两个料斗安装在模具顶端,通过安装轨道、动力系统和遥控装置,开发出了回转加料装置。这样两个料斗即可沿轨道作圆周运动,实现同时加料,而回转速度和料口门开启大小可由遥控器遥控操作调节,实现了混凝土均匀布料,既保持了混凝土的和易性,又减少了混凝土振动成型后的气泡。

  上海市第二市政工程有限公司是国内最早从事顶管施工的企业,尤其擅长长距离三维急曲线顶管技术,在该领域曾经斩获詹天佑土木工程奖和国际非开挖技术金奖。当该公司做出力争拿下这一工程决定的时候,刚刚获得改革开放30周年混凝土行业突出贡献奖的公司下属企业——上海水泥制管厂再也按捺不住,他们曾成功完成上海世博会专用通道——西藏南路越江隧道管片供应。当时,直径4000毫米F型钢筋混凝土管的相关国家标准还是空白,该公司决心攻克这一难关。

  课题组的创新设计得到招投标专家组的高度赞许,使得原本并不被看好的市政二公司水泥制管厂在竞标单位中脱颖而出,一举中得6个管材标中的3个。这只是个开始,随着我国国民经济的高速发展和政府对环境的日益重视,在中国管道建设大发展的21世纪,各城市对大口径地下管道的需求越来越迫切,城市公共线路等的地下铺设以及维修对其依赖将会越来越大,上海市政二公司直径4000毫米钢筋混凝土管模具的创新对于控制管材精度和质量达到的新水平,势必对我国钢筋混凝土顶管的生产产生重大影响,也更加进一步巩固公司在这一领域的领先地位。

  随着一个个方案的最终确定,模具逐渐加工成型,在专家们的关注下进行试生产,于是便有了前面发生在上海市政二公司水泥制管厂的一幕——国内最大直径钢筋混凝土顶管诞生。

  但是,这么大的模具拆装又成为难点,反复拆装肯定对模具的精度有影响。他们想到了太极功夫的思想——借力用力。专家们沿外模的周向设置了6台千斤顶,用千斤顶将中模和混凝土管一同顶升抬起,中模和下模逐渐分开,混凝土管也随之升起和底模分离,钢套环也随即与底模脱离。在悬空状态下将中模合缝处紧闭螺栓打开,用撬棒撬动,中模的两个半模既受到撬棒横向撬动力的作用,又受到钢模自重产生的纵向重力的作用,两个半模会一起脱离,如果出现另一半模仍在原处不动的情况,还可再起动千斤顶,混凝土管表面和中模表面便产生了竖向的错动,轻松地破坏了吸附力,实现脱模。同样道理,要用巧劲拆上模,专家们在上模的内圈两半模上巧妙地设置2道预埋钢带和6只内六角螺栓,拆模时,用螺栓顶住钢带,使内圈半模后退,撑开一个间隙,便能顺利脱模。

  受到地坪抹光机的启发,技术人员直接把一个缩小了的抹光机安装到加料装置上,这样以往需要很高技术水平的人工抹平工作用机器一次性搞定,既减轻了劳动强度,又提高了端面的平整度,同时也为人工抹光提供了质量保证。

  到此为止可以说是万事俱备只欠东风了,一名吊装工人的一句话引起了专家们的重视,“这么大的管子在施工现场怎么顺利翻转啊?”

  一切还得从2010年说起,当总长度52公里的上海市污水治理白龙港片区南线输送干线完善工程尚未启动时,就存在顶管法和盾构法的争论,因为设计直径4000毫米的输送干线正好是介于顶管直径的上限和盾构直径的下限之间。经过全面、科学的论证后,专家们提出,只要能解决超大直径F型钢筋混凝土管的精度和运输难题,顶管法无疑是最经济合理的选择。于是,目前国内最大直径的顶管项目开始向社会招标。

  没错,施工场地往往不能安装大型行车,为此,专家们专门设计了“门”字形结构的新型吊具。使用时,只需要通过人力拉动链轮就可实现管子的翻身等,即使没有电源也不成问题。

  他们迅速与同济大学开展产学研合作,组成了一支强大的科研团队,就相关课题展开超前研究,其中包括超大直径高精度钢筋混凝土管的研制。