上海市第二市政工程有限公司成功制成制成4000毫米高精度F型鋼筋砼管

　　日前，國內(nèi)最大直徑4000毫米鋼筋混凝土頂管生產(chǎn)成功，對(duì)有著45年歷史的上海市第二市政工程有限公司來說這是一個(gè)平凡而具有記錄意義的時(shí)刻。

　　一切還得從2010年說起，當(dāng)總長度52公里的上海市污水治理白龍港片區(qū)南線輸送干線完善工程尚未啟動(dòng)時(shí)，就存在頂管法和盾構(gòu)法的爭(zhēng)論，因?yàn)樵O(shè)計(jì)直徑4000毫米的輸送干線正好是介于頂管直徑的 上限和盾構(gòu)直徑的下限之間。經(jīng)過全面、科學(xué)的論證后，專家們提出，只要能解決超大直徑F型鋼筋混凝土管的精度和運(yùn)輸難題，頂管法無疑是最經(jīng)濟(jì)合理的選擇。于是，目前國內(nèi)最大直徑的頂管項(xiàng)目 開始向社會(huì)招標(biāo)。

　　上海市第二市政工程有限公司是國內(nèi)最早從事頂管施工的企業(yè)，尤其擅長長距離三維急曲線頂管技術(shù)，在該領(lǐng)域曾經(jīng)斬獲詹天佑土木工程獎(jiǎng)和國際非開挖技術(shù)金獎(jiǎng)。當(dāng)該公司做出力爭(zhēng)拿下這一工程 決定的時(shí)候，剛剛獲得改革開放30周年混凝土行業(yè)突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)的公司下屬企業(yè)--上海水泥制管廠再也按捺不住，他們?cè)晒ν瓿缮虾Ｊ啦?huì)專用通道--西藏南路越江隧道管片供應(yīng)。當(dāng)時(shí)，直徑4000 毫米F型鋼筋混凝土管的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)還是空白，該公司決心攻克這一難關(guān)。

　　他們迅速與同濟(jì)大學(xué)開展產(chǎn)學(xué)研合作，組成了一支強(qiáng)大的科研團(tuán)隊(duì)，就相關(guān)課題展開超前研究，其中包括超大直徑高精度鋼筋混凝土管的研制。

　　上海市污水治理白龍港片區(qū)南線輸送干線完善工程需要使用內(nèi)徑4000毫米、外徑4640毫米、長2500毫米的F型鋼筋混凝土管。為了提高管件接口抗?jié)B性能，新設(shè)計(jì)的管道接口有兩道橡膠密封圈，接 口處的直徑尺寸允許誤差僅為1.5毫米，這對(duì)超大直徑的混凝土管制作工藝提出了挑戰(zhàn)，以往的模具型式、拆裝方式、混凝土澆搗等工藝技術(shù)顯然已不能滿足要求。為了使地下頂管施工工程能夠獲得更 高的質(zhì)量，就必須生產(chǎn)出高質(zhì)量的超大直徑高精度混凝土管，而生產(chǎn)出滿足這一要求管材的前提是超大直徑高精度鋼模和制管專用設(shè)備設(shè)計(jì)。因此科研團(tuán)隊(duì)必須對(duì)制管材料、工藝、專用設(shè)備、模具和質(zhì) 量保證措施等方面進(jìn)行系統(tǒng)研究，設(shè)計(jì)一套專門用于直徑4000毫米F型鋼筋混凝土管的生產(chǎn)模具?？蒲袌F(tuán)隊(duì)決定利用公司豐富的施工和管材生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)有模具等進(jìn)行系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。他們采用CATIA 的3DCAD軟件進(jìn)行三維圖設(shè)計(jì)，又使用CAE有限元分析軟件，對(duì)模具實(shí)際受力情況進(jìn)行有限元分析和熱力學(xué)分析，最終在生產(chǎn)中進(jìn)行驗(yàn)證。

　　管材生產(chǎn)的精度控制關(guān)鍵在于管子的兩端即插口和承口，如果這兩個(gè)部分的問題能夠得到解決，就能較好地實(shí)現(xiàn)抗?jié)B漏的目標(biāo)?，F(xiàn)在先進(jìn)的加工工藝能夠保證鋼模的精度要求，但經(jīng)驗(yàn)告訴我們，傳 統(tǒng)的由兩個(gè)半圓組成的模具經(jīng)過反復(fù)使用容易出現(xiàn)變形。大家達(dá)成共識(shí)，要制造出高精度的模具必須打破原有的模具結(jié)構(gòu)，把傳統(tǒng)的整體式外模改造成上、中、下三段模，整套模具結(jié)構(gòu)主要包括：底模 ，下模、中模、上模以及內(nèi)模。通過不斷的建模和有限元分析，一套高精度的超大直徑F型鋼筋混凝土管鋼模出現(xiàn)在眾人眼前。[Page]

　　但是，這么大的模具拆裝又成為難點(diǎn)，反復(fù)拆裝肯定對(duì)模具的精度有影響。他們想到了太極功夫的思想--借力用力。專家們沿外模的周向設(shè)置了6臺(tái)千斤頂，用千斤頂將中模和混凝土管一同頂升 抬起，中模和下模逐漸分開，混凝土管也隨之升起和底模分離，鋼套環(huán)也隨即與底模脫離。在懸空狀態(tài)下將中模合縫處緊閉螺栓打開，用撬棒撬動(dòng)，中模的兩個(gè)半模既受到撬棒橫向撬動(dòng)力的作用，又受 到鋼模自重產(chǎn)生的縱向重力的作用，兩個(gè)半模會(huì)一起脫離，如果出現(xiàn)另一半模仍在原處不動(dòng)的情況，還可再起動(dòng)千斤頂?；炷凉鼙砻婧椭心１砻姹惝a(chǎn)生了豎向的錯(cuò)動(dòng)，輕松地破壞了吸附力，實(shí)現(xiàn)脫模 。同樣道理，要用巧勁拆上模，專家們?cè)谏夏５膬?nèi)圈兩半模上巧妙地設(shè)置2道預(yù)埋鋼帶和6只內(nèi)六角螺栓，拆模時(shí)，用螺栓頂住鋼帶，使內(nèi)圈半模后退，撐開一個(gè)間隙，便能順利脫模。

　　隨著鋼模設(shè)計(jì)難題的逐個(gè)解決，一套新的管材成型工藝方案也經(jīng)過計(jì)算機(jī)建模逐漸成形。負(fù)責(zé)設(shè)備的小組把傳統(tǒng)的混凝土錐式加料器拿掉，直接把兩個(gè)料斗安裝在模具頂端，通過安裝軌道、動(dòng)力系 統(tǒng)和遙控裝置，開發(fā)出了回轉(zhuǎn)加料裝置。這樣兩個(gè)料斗即可沿軌道作圓周運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)同時(shí)加料，而回轉(zhuǎn)速度和料口門開啟大小可由遙控器遙控操作調(diào)節(jié)．實(shí)現(xiàn)了混凝土均勻布料，既保持了混凝土的和易 性，又減少了混凝土振動(dòng)成型后的氣泡。

　　受到地坪抹光機(jī)的啟發(fā)，技術(shù)人員直接把一個(gè)縮小了的抹光機(jī)安裝到加料裝置上，這樣以往需要很高技術(shù)水平的人工抹平工作用機(jī)器一次性搞定，既減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，又提高了端面的平整度，同時(shí) 也為人工抹光提供了質(zhì)量保證。

　　到此為止可以說是萬事俱備只欠東風(fēng)了，一名吊裝工人的一句話引起了專家們的重視，“這么大的管子在施工現(xiàn)場(chǎng)怎么順利翻轉(zhuǎn)啊?”

　　沒錯(cuò)，施工場(chǎng)地往往不能安裝大型行車，為此，專家們專門設(shè)計(jì)了“門”字形結(jié)構(gòu)的新型吊具。使用時(shí)，只需要通過人力拉動(dòng)鏈輪就可實(shí)現(xiàn)管子的翻身等，即使沒有電源也不成問題。

　　隨著一個(gè)個(gè)方案的最終確定，模具逐漸加工成型，在專家們的關(guān)注下進(jìn)行試生產(chǎn)，于是便有了前面發(fā)生在上海市政二公司水泥．制管廠的一幕--國內(nèi)最大直徑鋼筋混凝土頂管誕生。

　　課題組的創(chuàng)新設(shè)計(jì)得到招投標(biāo)專家組的高度贊許，使得原本并不被看好的市政二公司水泥制管廠在競(jìng)標(biāo)單位中脫穎而出，一舉中得6個(gè)管材標(biāo)中的3個(gè)。這只是個(gè)開始，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展 和政府對(duì)環(huán)境的日益重視，在中國管道建設(shè)大發(fā)展的21世紀(jì)，各城市對(duì)大口徑地下管道的需求越來越迫切，城市公共線路等的地下鋪設(shè)以及維修對(duì)其依賴將會(huì)越來越大，上海市政二公司直徑4000毫米鋼 筋混凝土管模具的創(chuàng)新對(duì)于控制管材精度和質(zhì)量達(dá)到的新水平，勢(shì)必對(duì)我國鋼筋混凝土頂管的生產(chǎn)產(chǎn)生重大影響。也更加進(jìn)一步鞏固公司在這一領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。