钟张宝
中铁二十五局集团第四工程有限公司 广西柳州 545007
摘要：城市地下综合管廊做为城市发展的一项重要基建工程，特别是城市新区的开发，地下综合管廊也做为基础路网一并建设。管廊施工一般采用明挖现浇方式施工，从管廊主体施工开始，都是采用人工现场绑扎钢筋，劳动力需求量大，并且因雨天无法施工，造成工期滞后。本文以古灵大道地下综合管廊工程为例，提高在钢筋绑扎这环节的施工效率，简述管廊主体施工过程中采用钢筋网片预制拼装施工技术及主要施工过程，分析钢筋网片预制拼装技术的优缺点，为类似工程提供借鉴经验。
关键词：钢筋分析 网片加工预制 吊装拼接 优缺点
0 引言
改革开放四十多年，国家社会市场经济得到了长足发展，建筑业作为国民经济的支柱产业，极大地释放了农民的生产力。不仅带动了国内生产总值的高速增长，也锻炼了一批吃苦耐劳、技艺可靠的建筑劳务工人，从而带来了建筑行业的繁荣。但随着经济条件改善，人民从业方向选择多样性，建筑业因其工作环境恶劣、劳动强度偏大、权益保障薄弱而失去吸引力，造成了建筑劳动力逐渐紧缺的现状。钢筋工程作为施工工程中的一道重要工序，其施工质量和效率极大影响施工进度，专业、熟练的钢筋工短缺与施工项目高速高效的追求就形成了较大的冲突。一种增加机械作业程度减少对作业人员依赖、提升施工质量提高作业效率的钢筋施工方法，值得我们探讨研究。本文以柳州市古灵大道地下综合管廊为例，简述钢筋网片预制拼装施工技术。
正文
1 工程概况
古灵大道地下综合管廊位于古灵大道南侧公共绿化用地下方，综合管廊西起滨江路，东至北进路，全长7641m，双舱矩形截面，管廊深基坑开挖深度为8~12m，土石方工程，混凝土工程，钢筋工程。本工程项目采用箱型模数化管廊工艺施工，结合现场施工情况参考国家建筑标准设计图17GL201研究实验钢筋网片拼装施工技术。
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综合管廊示意图
2 钢筋网片预制拼装施工
本项目采用的钢筋网片预制拼装施工方法，简单而言就是将管廊钢筋结构利用BIM技术推演设计,把整个结构舱体钢筋合理简化成几个组合单元，下一步在加工厂按设计图纸预制完成，最后通过平板车运输至现场吊装拼接组成管廊钢筋骨架，继而施工下一道工序。
工艺流程：结构钢筋分析→钢筋加工模架制作及调整→钢筋网片制作→成品网片运输→吊装现场拼接
2.1管廊舱体钢筋分析
根据设计图纸，管廊结构主要分为底板、侧墙、中隔墙、底板，四个单元，每个单元均为双层钢筋。考虑到加工预制及吊装拼接的可操作性，将整个结构舱体钢筋分为：1、管廊砼底板下面层钢筋模块（编号①）；2、管廊砼底板上面层钢筋模块（编号②）；3、管廊砼立墙外侧钢筋模块（编号③）；4、管廊砼立墙内侧钢筋模块（编号④）；5、管廊砼中隔墙钢筋模块（编号⑤）；6、管廊砼顶板下面层钢筋模块（编号⑥）；7、管廊砼顶板上面层钢筋模块（编号⑦）；
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管廊舱体钢筋拆分后示意图
2.2钢筋加工母模制作及调整
钢筋拼装构件的制作均是集中加工，有条件可以集中设置钢筋厂房内，但管廊为线性工程长度较长且作业面存在分散的情况，考虑运输成本的因素均安排在离施工作业现场500米范围内。
钢筋加工模架是钢筋拼装构件加工的母模，材质为厚12mm钢板、40*4方管采用大型激光切割机加工焊接而的安装平台单元，每个单元是尺寸为3米*2.5米的固定模块，工厂内加工完成后通过平本车运输加工现场，根据钢筋网片的大小组装合适的母模，从而实现可以一模多用。钢筋工程间距验收合格要求一般为5~10mm，为达到这个目的，在平台母模上设置一定数量的纵横向钢筋定位卡槽，卡槽为厚度为4mm,宽度为60mm的扁铁根据安装平台单元尺寸分别有3米及2.5米长，在扁铁单侧使用大型激光切割机按设计图纸钢筋分布间距要求，依次切割直径为20mm的半圆，即可完成。
扁铁卡槽作为钢筋网片加工母模的可调整部件，可以在同一母模平台上灵活实现不同间距要求的钢筋网片构件加工。根据设计图纸，纵横向钢筋间距主要有三种分别是@150、@180、@200，现场因此提前加工了一批三种间距要求的扁铁卡槽。在加工钢筋网片构件时，根据设计间距要求把相应的卡槽通过松紧螺母安装固定母模平台，这样就正式完成了一种规格要求的钢筋网片加工母模。
根据钢筋网片不同规格的制作，制作前先调整好钢筋加工母模的尺寸，核对母模平台上定位卡槽段与成型钢筋规格、间距，核查无差异后即可开始钢筋网片制作。
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现场钢筋加工母模
2.3钢筋网片加工预制
2.3.1确定钢筋网片构件长度
根据设计图纸，管廊主体施工标准节不大于30米。结合钢材市场上供应的主要钢筋长度只有9米及12米两种规格，综合考虑管廊标准节段长度以及根据BIM受力分析结果，用于加工钢筋网片纵向受拉分布筋的钢筋进尺选定为9米；考虑吊装工艺搭接不易精准控制，依据设计图纸结构总说明选择同截面钢筋搭接接头按100%考虑。
本工程受力钢筋主要为HRB400，纵向受拉钢筋HRB400的基本锚固长度：四级（labE）与非抗震（lab）均为32d。且纵向受拉钢筋绑扎最小搭接长度L、L（任何情况下，必须大于300mm），必须满足下表
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L为抗震受拉钢筋绑扎最小搭接长度；
L为非抗震受拉钢筋绑扎最小搭接长度；
LaE为抗震受拉钢筋基本锚固长度；
La为非抗震受拉钢筋基本锚固长度；
本工程纵向分布钢筋为18，纵向受拉钢筋绑扎最小搭接长度=1.6×32×18=921.6mm,取整数1000mm。
2.3.2钢筋网片加工
钢筋下料加工完成后，即可将钢筋依次放入母模平台上的相应卡槽内，考虑了1000mm的纵向受力搭接长度，即横向受力钢筋在纵向受力分布方向上预留1000mm空档不需要放置。其中一片必须满布横向受力筋，作为吊装的首片构件（如下图）。
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钢筋在母模平台卡槽布置完成后，先把转角钢筋末端用一根钢筋连接所有分布筋进行定型加固，下一步进行纵横向钢筋相交节点的加固。考虑整个工艺后期为吊装拼接，因此钢筋摒弃绑扎方式直接考虑焊接形式，结合现场本项目采用电阻焊方法进行加固（如下图）。
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钢筋网片焊接是影响网片吊装稳固的关键因素，必须确保焊接质量。网片主筋与水平筋采用电阻点焊焊接在一起，四周及吊点位置上下1米范围内每个交叉点必须点焊，其余位置可采用梅花布置点焊，并严格控制焊接质量。焊接网片的焊点处融化金属应均匀，焊点无脱落、漏焊、裂纹、多孔性缺陷及明显的烧伤现象，压入深度应满足规定。
2.4成品网片运输
2.4.1吊点位置的确定
在吊运钢筋网片过程中，如果吊点位置计算不准确，钢筋网片会产生较大挠曲变形，使焊缝开裂，整体结构散架，无法起吊，因此吊点位置的确定是吊装过程的一个关键步骤。
单片网片重量：管廊钢筋网片9米长，5.85米宽，竖向主筋为三级钢22@150，水平分布筋三级钢18@150，单片网片重1.75t。根据弯矩平衡定律，正负弯矩相等时所受弯矩变形最小的原理，计算如下：
1.1纵向分析：
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q为均布荷载；M为弯矩。
故：L2=2.828 L1，又：2L1+L2=9
计算得L1=1.9m；L2=5.2m
1.2横向分析：
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同纵向分析：H2=2.828 H1，又：2H1+H2=5.85
计算得H1=1.2m；H2=3.45m
计算得知，钢筋网片吊点设置在钢筋网片构件短边方向上距离边缘1.2米，长边方向上距离构件外边缘1.9米，各取两个点即可满足吊装要求。吊点布置如下图：
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2.4.2钢筋网片成品运输
在运输钢筋网片过程中，还必须加强钢筋网片的变形控制。由于钢筋网片是一个挠度极大的庞然大物，钢筋网片长度较大，起吊时极易变形，为此采取运输及吊装为一体的贝雷架结构专用框来进行运输及吊装辅。
简单而言就是依据钢筋网片构件的规格大小，采用40*4的方管焊接一个用于分散吊装运输钢筋网片重量的吊架，起到类似平衡梁的作用。根据钢筋网片构件的吊点，分别制作相应规格的吊架。在加工母模平台上完成钢筋网片焊接后即可安装吊架，吊架通过M20可调螺母锁死钢筋网片，通过5T叉车将钢筋网片从加工母模平台上装卸。
钢筋网片可根据施工进度进行直接运输至安装现场或临时存放于加工场内，距离安装现场100米内可直接使用叉车进行运输，其余可通过平板车场内运输。当需要临时存放时，同种规格类型的钢筋网片可以多层堆码，最多不能超过五层，并在吊点附件处放置方木用于分层，利于吊架的拆装及网片的存放。
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2.5钢筋网片现场吊装拼接
钢筋网片安装遵循管廊钢筋工程的顺序，先安装下部钢筋，再安装中墙钢筋，最后安装顶板钢筋。
吊装拼接顺序：①管廊砼底板下面层钢筋模块→③管廊砼立墙外侧钢筋模块→②管廊砼底板上面层钢筋模块→④管廊砼立墙内侧钢筋模块→⑤管廊砼中隔墙钢筋模块→⑥管廊砼顶板下面层钢筋模块→⑦管廊砼顶板上面层钢筋模块
在钢筋网片安装专用吊架后，使用25T汽车吊，配合6名安装人员，严格按着吊装安全规范进行施工。首片钢筋网片吊装时，把满布横向受力主筋的端头安装至变形缝处，钢筋保护层垫块放置固定完成后吊装同类型的第二片钢筋网片构件。第二片钢筋网片安装时，空档1000mm横向筋的纵向分布筋端与第一片满布横向受力筋端进行搭接，工人及时用扎丝进行绑扎连接。同理安装后续钢筋网片构件，直至完成同类型的构件。侧墙及中墙钢筋吊装拼接完成后需要设置临时支撑。
钢筋的验收工作，可以直接在钢筋网片加工时进行主控项目的查验，现场只需查看搭接处的绑扎情况。此时完成了①②③④⑤类型的钢筋网片安装，验收合格后浇筑底板及施工缝下隔墙混凝土。紧接着安装管廊内模，加固完成后，按前述钢筋网片安装方法吊装顶板钢筋网片构件，验收浇筑混凝土。至此，一个管廊标准节断的钢筋网片吊装拼接工艺全部完结。
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3 钢筋网片预制拼装的优缺点
（1）钢筋工程可以在钢筋加工棚内完成80%的工作量，因此施工不受天气环境的制约，雨天、高温、严寒的影响降到了比较低的地步；
（2）钢筋网片制作为独立单元，不受施工场地，工作面制约，不受施工间隙影响，根本上杜绝窝工现象；
（3）加工母模的精准定位使钢筋加工变得流水线般的工厂化，专职钢筋工人需求大量减少，只需配备少量的专业焊工即可，大大缓解了建筑工人紧缺的困境；
（4）精密母模预制大大提升钢筋工程的质量，简化验收程序，加快施工速度。主要使用大量机械配合少量人员加工及安装，效率能提高了20%至25%。
（5）机械化程度高和涉及到吊装，施工场地的要求就需要较为开阔，施工人员配合要默契，同时加大施工现场安全隐患。
4 结语
钢筋传统施工工艺有着施工速度慢、用人多、质量不稳定的弊端，本项目采用钢筋网片预制拼装工艺，将传统的钢筋现场立体垂直分散绑扎施工，变为钢筋模块化、标准化，加工不受天气影响、施工速度显著提升，因在精密母模预制、工厂化生产使得钢筋间距误差控制在5mm内，钢筋施工效率及质量连上两个台阶，取到了良好的效果。为解决建筑工匠越来越紧缺的瓶颈，传统工艺必然需要改进，高效优质、快速价廉、安全可靠的施工方法将越来越受到施工各方的追求和重视，类似钢筋网片预制拼装的工艺必将如雨后春笋般涌现出来，从而推动国家建筑市场的再次繁荣。
参考文献：
[1]《钢筋网片吊具及钢筋网片的吊装方法》 CN 104692227 A
[2]《现浇混凝土综合管廊》 17GL201
[3]《柳州市古灵大道地下综合管廊施工图设计》 2017GX069SS
[4]《箱型模数化模具管廊施工工艺》