摘 要：目前现有的传统配管施工工艺流程多为先砌筑后开槽最后修补，此工艺方法存在不经济、不环保问题，而对于薄砌体和大尺寸配电箱体安装，又易出现修补面易开裂等问题。结合实际工程介绍了一种通过预安装支架实现先配管后砌筑的免开槽施工技术，并通过Abaqus有限元软件对配电箱体进行了受力和变形验算，总结出免开槽技术具有施工简便，可有效降低施工成本和控制施工质量的特点，同时具有明显的经济效益和社会效益。
关键词：砌体工程；配电箱体；预安装支架；免开槽技术
[作者简介：朱文伟（511021197605070859），男，本科，中国十九冶集团有限公司项目技术总工程师，四川、成都，工程师
]0引言
在目前配管施工流程中，砌体墙上配电箱体安装这一工序国内目前大范围采用的还是“先砌筑，后开槽”的施工工艺，一般来说在水电施工完毕后需对墙体开槽部位覆盖钢丝网然后再抹灰[1]。这种传统的工艺方法在砌筑阶段相对省工省事，但在水电施工和后期抹灰等装修装饰工程中存在许多不便和质量隐患，如在过程中出现操作不当时，对墙体特别是多孔砖等特殊墙体易造成墙体局部松动、墙体后期表面填补后出现裂缝等质量问题，而对于大尺寸配电箱体和100mm、200mm厚等薄砌体墙体来说更易发生开裂、空鼓等问题，同时在剔槽、打洞工序过程中易出现粉尘、建渣等，不符合提倡的扬尘环保主题，经济方面也会相应增加人员成本、时间成本和材料成本[2]。相关学者和专业人员也对此进行了工艺优化，但效果并不显著[3-5]。为避免这些施工和质量、环保问题，本文依据实际工程提出了一种通过预安装支架实现先配管后砌筑的免开槽施工技术，控制了剔槽、开洞这种类似返工的施工工序带来的质量、环保和经济问题，以期为同类工程提供借鉴。
1工程概况
项目场地位于简阳市石盘镇，总建筑面积为16.9万m2，工程由8栋16F-17F高层住宅及2栋9F中高层住宅及多层商业组成，主体结构为框剪结构，砌体墙主要为填充墙，砌砖为页岩多孔烧结砖，强、弱配电箱体的高、长、厚大小分别为250×320×120mm和190×390×80mm，箱体尺寸较大。
2砌体免开槽施工技术应用
2.1技术原理
砌体免开槽技术原理主要是提前定位配电箱体位置，然后利用预安装支架固定配电箱体和线管，其中预安装支架通过底部的可调顶托来调节高度，然后通过顶部的定位角钢和外伸的支架进行钢管定位和箱体固定，如图1所示。
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图1预安装支架设计示意图
2.2技术特点和控制要点
传统的强、弱电配电箱体的安装施工工艺需待砌体砌筑完成且砂浆强度达到一定强度后进行剔槽、打洞工序，然后安装箱体和线管，最后再进行挂网修补，而本文提出的砌体免开槽施工技术相对传统工艺具主要有以下几个特点：1.线盒和砌体均一次成型，避免砌体因开洞结构受损和后期出现开裂、空鼓等现象；2.施工简便，成型后外形美观；3.节省了人工、时间和材料成本；4.利于文明施工和环保施工。
砌体免开槽技术控制要点主要体现在定位、制作两个方面。具体要点内容如下：1.依据图纸和已建墙体用墨斗弹线来定位预安装支架位置；2.预安装支架制作时，重点控制角钢焊接定位尺寸；3.采用激光水平仪控制放线定位配电箱体高度和位置；4.砌筑完成后用饱满的砂浆将箱体周围孔隙进行嵌缝处理。
2.3工艺流程
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图2 施工流程图
2.4效益分析
砌体免开槽技术应用产生的效益主要体现在经济效益和社会效益两个方面，而经济效益又主要体现在人工费和材料费两个方面，其中人工费的节省主要体现在：1.支架安装拆卸方便，施工效率高；2.节省了砌体开槽和配管安装完成后墙体修补的人工费用；3.避免了开槽产生建渣，节省了清运费用。材料费的节省主要体现在：1.支架循环利用，材料使用较少；2.避免了墙体开槽损耗和修补材料的使用。
砌体免开槽技术应用产生的社会效益主要有以下三点：1.通过应用砌体免开槽配电箱体安装，节省了建筑材料，同时避免了砌体开槽产生的噪音和粉尘污染，符合国家提倡的绿色施工和人民利益。2.对现场施工人员来说，提高了其施工质量意识和水平，同时保证了其自身健康，也对同行业的质量技术管理水平产生良好影响。3.对相关企业自身来说，提升配电箱安装施工效率和质量的同时，也受到了社会的广泛认可，树立了自身的良好形象。
3有限元模拟
3.1有限元模型的建立
3.1.1 Abaqus有限元软件介绍
Abaqus是一套功能强大的工程应用较多的有限元软件，本文主要利用其丰富的单元库来模拟砌体、箱体等单元，同时其自有的材料模型库有准确定义砌体、箱体材料特性，进而对砌体-配电箱体模型进行受力和变形分析 [6]。
3.1.2建立砌体-配电箱体有限元模型
砌体墙主要由砌块和砂浆组成，目前对砌体建立的有限元模型主要有离散式和整体式模型两种，其中离散式模型是将砌块和砂浆分别建立part，然后组装成整体，优点是可以具体分析块砌块与砂浆之间的相互作用和破坏机理，缺点是接触关系复杂，计算不容易收敛[7-8]。
由于此次需建立的墙体为非承重填充墙，且主要研究对象为配电箱体的受力和变形，因此采用整体式建立砌体-配电箱体有限元模型。在这里边界条件设置为墙体上部自由端，墙底面固定（位移为0），墙体左右、前后面仅有竖向位移。砌体墙体和构造柱均采用C3D8R实体单元，钢筋采用钢筋层，钢筋层采用平面减缩积分单元（SFM3D4R），配电箱体材料为1mm厚的Q235钢板，这里采用3D shell单元模拟，拉结钢筋和加强钢筋采用嵌入的接触方式，其中加强钢筋为4根Φ12长80cm布置在箱体上方墙体内，墙体与配电箱体采用Tie的连接方式，材料特性如表1,有限元模型如图7所示。
图5预留孔洞后墙体应力云图
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6 配电箱体应力云图
为比较两种施工工艺对墙体和配电箱体受力的影响，针对完整砌筑的墙体和预留配电箱体砌筑的墙体、配电箱体进行受力分析。对比应力云图可知，墙体在预留洞口后应力数值大小变化很小，且在预留洞口四个拐角处存在应力集中现象，但应力值很小，最大为2.647×10-2MPa,由图10配电箱体应力云图可知，配电箱体最大应力仅为1.366MPa，远小于配电箱体的屈服强度设计值215MPa。
3.2.2变形分析
为比较两种施工工艺对墙体和配电箱体变形的影响，针对完整砌筑的墙体和预留配电箱体砌筑的墙体、配电箱体进行变形分析。对比变形云图11和图12可知，墙体在预留洞口后变形数值很小，且变化也很小。由图13配电箱体变形云图可知，箱体最大变形仅为0.01246mm，可忽略不计。因此综合受力和变形分析可知，本文提出的砌体免开槽技术对原有砌体和配电箱体影响均可忽略不计。
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图9 配电箱体变形云图
4结束语
砌体免开槽技术解决了传统“先砌筑，后开槽”的配管施工工艺存在的墙体开槽填补后易开裂、空鼓等质量问题，同时具有无需开槽、流程简便、节约成本、施工环保的优点，通过有限元模拟验算可以得出砌体免开槽技术对墙体和配电箱体受力、变形影响很小的结论，可知本文提出的砌体免开槽施工技术可广泛应用于预安装配电箱体工程，尤其是配电箱体尺寸较大或薄壁砌体配管施工工程。
参考文献：
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