现浇钢筋混凝土倒虹吸管施工介绍

这里只介绍现浇钢筋混凝土倒虹吸管的施工。现浇倒虹吸管施工程序一般为：放样、清基和地基处理；管座施工；管模板的制作与安装；管钢筋的制作与安装；管道接头止水施工；混凝土浇筑；混凝土养护与拆模。

（一） 管座施工

在清基及地基处理之后，即可进行管座施工。

1.刚性弧形管座

刚性弧形管座通常是一次做好，再进行管道施工。当直径较大时，管座应事先做好，在浇捣管底混凝土时，则需在内模底部开置活动口，以便进料浇捣。从某些施工实例来看，这样操作还是很方便的。还有些工程为避免在内模底部开口，采用了管座分次施工的办法，即先做了底部范围（中心角约80°）的小弧座，以作为外模的一部分，待管底混凝土浇到一定程度时，即边砌小弧座旁的浆砌管座边浇混凝土，直到砌完整个管座为止，见图15-26 （a）。

2.两点式及中空式刚性管座

两点式及中空式刚性管座均应事先砌好管座 （见图15-21）在基座底部挖空处可用土模代替外模，施工时，对底部回填土要仔细夯实，以防止在浇筑过程中，土壤产生压缩变形导致混凝土开裂。当管道浇筑完毕投入运行时，由于底部土模压缩模量远远小于刚性基础的弹性模量，因而基本处于卸荷状态，全部垂直荷载实际上由刚性管座承受。中空式管座为使壁与管座接触面密合也可采用混凝土预制块做外模。若用于敷设带有喇叭形承口的预应力管时，则不需再做底部土模。

图15-21　管座土模图

图15-22　小型弧座施工用具图（单位：cm）

（a）小型弧座图；（b）弧架平面图；（c）Ⅰ—Ⅰ剖面；（d）Ⅱ—Ⅱ剖面

上述刚性弧形管座的小型弧座和两点式中空式管座的土模施工方法大体相同。

现以小型弧座[见图15-26 （a）之13]为例，说明其施工方法与步骤。

如图15-22 所示，施工前，在管道中心线两侧各一半处（半中心角约40°）沿管线安装12cm×12cm的枋木，要求枋木前后搭接稳定，高低一致，枋木与枋木之间每隔一定距离用拉条或扯码钉牢，然后在中间铺设一层8～10cm 厚的小碎石混凝土，与此同时按管道外弧尺寸专作一个弧长为0.8m （水平长，弧长对应中心角约为80°）×0.4m宽的弧面模板，弧面模板上钉一层薄铁皮，然后利用此弧面模板紧靠两边枋木，将铺设的混凝土刮成一个小弧面，以作为管道底部外模的一部分。

两点式土模也可以采用类似方法施工，只是用δ×δ见方 （δ为管壁厚）的混凝土预制块（或现浇）代替上述12cm×12cm 枋木，用夯实回填土代替细石混凝土，同样用图15-22 所示的弧面板将土模刮平即成。

当每节管道座施工完毕后，即可在管纵向的两端涂刷一层沥青 （中间的1/3 可以不涂），以利于管道纵向伸缩。

（二） 模板的制作与安装

1.内模制作

（1）龙骨架。亦即内模内的支撑骨架，由3～4 块梳形木 （见图15-23）拼成，内模的成型与支撑主要依靠龙骨架作用，在制作每2m长一节的内模中需龙骨架4 个。圆形龙骨架结构形式视管径大小而定，一般直径小的管道 （DB＜1.5m）可用3 块梳形木拼成，直径大的管道（DB＞1.5m）可用4 块梳形木拼成，其中每2 块梳形木之间必需设置木楔[见图15-26 （a）之11]以便调整尺寸及拆模方便，整个龙骨架由5～6cm厚的枋木制成或用直径为10cm的圆木拼成即可。

（2）内模板。龙骨架拼好后，将4 个龙骨圆圈置于装模架上，先用3～4 块木板固定位置，然后将清好缝的散板一块一块地用6.35～7.62mm 圆钉钉一骨架上，初步拼成内模圆筒毛坯，然后再用压钉销子和钉锤将每颗圆钉头打进板内3～4mm，便于刨模。

（3）内模圆筒打齐头。每筒管内模成型后，还必需将两端打齐头，这道工序看起来很简单，但做起来较困难，特别是大管径两端打齐头更难，打得不好误差常在2 ～3cm 不等。为了解决这个问题，可专做一个打齐头的木架，这个架子即可利用下部半圆管架拼钉管模，又可使两端齐头，见图15-24。

图15-23　梳形木大样

图15-24　管道内模拼装架及齐边示意图

整个内模成型刨光以后，必需再以油灰 （桐油、石灰）填塞表面缝隙、小洞，最后用废机油或肥皂水遍涂内模表面，以利拆卸，重复使用。

2.外模制作

外模（见图15-25）宜定型化，其尺寸不宜过大，一般每块宽度为40～50cm，过大不便于安装和振捣作业。

外模定型模板制作完成后，同样要以油灰并用废机油或肥皂水遍涂外模内表面，以利拆卸及重复使用，有些工程为使管道外型光滑美观，在外模内表面加钉铁皮，但这样做，在混凝土浇筑时，排出泌水的缝隙大为减少，养护时，模外养护水亦即使于渗入混凝土表面，弊多利少，不宜采用。

3.内外模的拼装

当管座基础施工和内外模制作完毕后，即可安装内外模板。大型内模是用高强度混凝土垫块来支撑的，垫块高度与混凝土壁厚相同，本身也就是管壁的混凝土的一部分。为了加强垫块与管壁混凝土的结合，可将垫块外层凿毛，并做成Ⅰ字型 [见图15-26 （a）之12]。垫块沿管线铺设间距1m，尽量错开，不要布在一条直线上。内模安装完毕后，如内模之间缝隙过大，则必需在缝隙处钉一道黑铁皮或塞以废水泥袋以防漏浆。

内模拼装时，要如图15-26 所示那样，将梳形木接缝放在四个象限的45°处，而不要将接缝布在管的正顶、正底和正侧，否则在垂直荷载作用下，内模容易产生沉陷变形。

外模是在装好两侧梯形桁架后，边浇筑混凝土，边装的。许多管道浇筑顶部混凝土时，为便于进料，总是在顶部（圆心角80°左右）不装外模，致使混凝土振捣时水泥浆向两侧流淌，同时由于混凝土自重力作用，在初凝期间，即向两侧下沉，因而使管顶混凝土成为全管质量薄弱带。这一问题在施工过程中应注意解决。

外模安装时还要注意两侧梯形桁架立筋布置，必须通过计算，以避免拉伸值超过允许范围，否则会导致管身混凝土松，甚至在顶部出现纵向裂缝。

图15-25　外模定型模板（单位：cm）

图15-26　管道内外模支承图

（a）刚性管座；（b）内圆外 “城门”形管座
1—花兰螺栓 （木模）；2—φ16 拉杆；3—10cm×10cm枋木；4—撑木；5—外模拼条；6—木外模；7—木内模；8—结合缝；9—梳形木；10—龙骨架；11—活动楔；12—Ⅰ字形垫块；13—事先砌好的小弧座；14—φ16 拉杆；15—预制块；16—涂沥青；17—桁架（每米1 个）；18—厚3cm砂层；19—C10 混凝土垫层厚10cm；20—φ14 架立钢筋；21—∠30×4 滑轨；22—花兰螺丝（钢模）；23—钢内模下弧片；24—弧片拉杆∠50×5；25—φ100×70 滚轮；26—10cm×10cm×50cm枕木；27—∠50×5 滑轨；28—工作平台钢桁架；29—工作平台∠50×5；30—#16 工字钢立柱；31—∠50×5 纵向联系杆；32—φ14 预埋拉筋；33—固定20 和φ16 架立筋；34—φ50 钢管

近年来，由于木材短缺，一些施工单位已改用钢拖模代替木模 [见图15-26 （b）]。钢拖模的优点为：①施工周期短，一节管道从扎筋、装模、浇筑、拆模仅需2～3d （木模需10～15d）；②管内壁平整光滑，设计时可以用较小的糙率减少过水断面；③节约木材，一套内径DB＝2.1m，长12m的钢模用钢材6.5t （其中钢外架2.75t），做一套同样长的木模及施工脚持架约需杉木原条32m3，钢材0.8t，1t 钢材可代替4～5m3木材。钢拖模的施工程序不再详细介绍。

（三） 钢筋的安装

内模安装完成后，即可穿绕内环筋，其次是内纵筋、架立筋、外纵筋、外环筋，钢筋间距可根据设计尺寸，预先在纵筋及环筋上分别用红色油漆放好样。钢筋排好后可按照上述顺序依次进行绑扎。绑扎时，可采用梅花型，隔点绑扎，扎丝一般用#20～#22，用于制管，每吨钢筋约需消耗扎丝7kg。

环形钢筋的接头位置应错开，且应布置在圆管四个象限的45°处为宜，架立筋亦可按梅花点设置。

一般情况下，倒虹吸管的受力钢筋应尽可能采用电焊，就在管模上进行，为确保钢筋保护层厚度，应在钢筋上放置砂浆垫块。

（四） 管道接头止水的施工工艺

管道的止水设置可以用塑料止水带或金属片，此处仅介绍常用的几种止水带施工方法。

1.金属止水片 （紫铜片或白铁皮） 工艺程序

金属止水片的工艺程序为：①下料；②利用杂木加工成弧面的鼻坎槽，将每块金属片按设计尺寸放于槽内加工成弧形鼻坎，并将止水片两侧沿环向打孔，以利与混凝土搭接牢靠；③用铆钉（#18）连接成设计止水圆圈；④在每个接头上再加锡焊，并注意将搭接缝隙及铆钉孔的焊缝用锡焊满，以防漏水。

2.塑料带止水的工艺过程

塑料带止水的加工工艺主要是接头熔接，一般采用凸形电炉体进行熔接。把待黏接的止水带两端切削齐整，注意接头处不要粘油和泥土等杂物，熔接时，由2～3 人操作，一人负责加热器加热，两人各持止水带的一端进行烘烤，加热约3min （180～200℃）。当端头呈糊状黏液下垂时（避免烤焦）随即将两个端头置于刻有止水带形浅槽的木板上，使之对接吻合，再施加压力，静置冷却成一整体。

3.止水片的安装

金属止水片或塑料止水带加工好后，擦洗干净，套在安装好的内模上，周围以架立筋固定位置，使不致因浇筑混凝土而变位。浇筑混凝土时，此处应由专人负责，止水带周围混凝土必须密实均匀，混凝土浇完后，要使止水带的中线对准管道接头缝中线。

4.沥青止水的施工方法

应接止水中有一层是沥青止水层，若采用灌注的方法不好施工，可以将沥青先做成凝固的软块，待第一节管道浇好后至第二节管模安装前，先将预制好的沥青软块沿着已浇好管道的端壁从下至上一块一块地粘贴，直至贴完一周为止，沥青软块应适当做厚一些，以便熔化后能填满缝隙。

在使用塑料止水设施中不得使沥青玷污塑料片，因为这样会大大加速塑料的老化进程，从而缩短使用寿命。

（五） 混凝土的浇筑

在灌区建筑物中，倒虹吸管混凝土对抗拉、抗渗要求比一般结构的混凝土要严格得多。要求混凝土的水灰比一般控制在0.5～0.6 以下，有条件时可在0.4 左右。坍落度：机械振捣时4～6cm，人工振捣不应大于6～9cm。含砂率常用值为30%～38%，以采用偏低值为宜。为满足抗拉强度高和抗渗性强的要求，可加塑化剂、加气剂、活化剂等外加剂。

1.浇筑顺序

为便于整个管道施工，可每次间隔一节进行浇筑，例如行浇#1、#3、#5 管，再浇筑#2、#4、#6 管。

2.浇筑方式

在完成各项检查以后，即可进行管道浇筑。

一般常见的倒虹吸管有卧式和立式两种。卧式可以分为平卧或斜卧：平卧大都是管道通过水平或缓坡地段所采用的一种方式；斜卧多用于进出口山坡陡峻地区，至于立式管道则多采用预制管安装。

（1）平卧式浇筑。此浇筑有两种方法：一种是浇筑层与管轴线行 [见图15-27（a）]，一般由中间向两端发展，以避免仓中积水，从而增大混凝土的水灰比。这种浇捣方式的缺点是混凝土浇缝皆与管轴线平行，刚好和水压产生的拉力方向垂直。一旦发生冷缝，管道最易沿浇筑层（冷缝）产生纵向裂缝，为了克服这一缺点，有采用斜向分层浇筑的，以避免浇筑缝与水压产生的拉力正交，当斜度较大时，浇筑缝的长度可缩短，浇缝的间隙时也可缩短，但这样浇筑的混凝土都呈斜向增高 [见图15-27 （b）]，使砂浆和粗骨料分布不太均匀，加上振捣器都是斜向振捣，不如竖向振捣能保证质量。因此，两种浇筑方法各有利弊。

图15-27　混凝土浇筑方式

（a）平卧式 （浇筑层与管轴线平行）；（b）平卧式（斜向分层浇筑）；（c）斜卧式浇筑

如果采用第一种浇筑方法，确保浇筑层的间歇时间不超过规范上的允许值。

（2）斜卧式浇筑。进出口山坡上常有斜卧式管道，混凝土浇筑时应由低处开始逐渐向高处浇筑，使每层混凝土浇筑保持水平[见图15-27 （c）]。

不论平卧还是斜卧，在浇筑时，都应注意两侧或周围进料均匀，快慢一致。否则，将产生模板位移，导致管壁厚薄不一，而严重影响管道质量。

混凝土入仓时，若搅拌机至浇筑面距离较远，在仓前将混凝土先在拌和板上用人工拌和一次，再用铁铲送入仓内。

3.混凝土的捣实

除满足一般混凝土捣实要求外，需严格控制捣实时间和间歇时间（自出料时算起，到上一层混凝土铺好时为止），不能超过规范允许值，以防出现裂缝，总的浇筑时间不能拖的过长。例如，一节内径2m、长15m、总方量为50m3的管道，浇筑时间不宜超过8h。

（六） 混凝土的养护与拆模

1.养护

倒虹吸管的养护比一般混凝土的要求更高一些，养护要做到 “早”、 “勤”、 “足”。“早”就是及时洒水，混凝土初凝后，即应洒水，在夏季混凝土浇筑后2～3h，即用草帘、麻袋等覆盖，进行洒水养护，夜间则揭开覆盖物散热；“勤”就是昼夜不间断地洒水；“足”是指养护时间，压力管道至少养护21d，当气温低于5℃时，不得洒水。

2.拆模

拆模时间根据气温不同和模板承重情况而定。管座 （若为混凝土时）、模板与管道外模为非承重模板，可适当早拆，以利于养护和模板周转。管道内模为承重模，不宜早拆，一般要求在管壁混凝土强度达到70%后，方可拆除内模。倒虹吸管拆模时间可见表15-2 的规定。

表15-2　拆模时间规定　单位：d