装配式混凝土沉井

预制预应力装配式混凝土沉井

制作及安装应用

南京大地建设集团新型建筑材料有限公司

[摘要]：将混凝土沉井传统的现场浇筑工艺改成工厂化预制生产，现场直接安装，不仅能缩短施工周期，更重要的是减少对现场环境的影响，减轻了对城市交通的压力，带来较好的社会和经济效益。

[关键词]：预制混凝土沉井分环分块设计预应力拉结

1.技术背景

目前国内大部分城市道路管道施工需开挖路面，造成道路拥挤，对城市交通影响较大，并带来粉尘、噪音等。为尽可能地减少施工对交通和环境的影响，保证道路尽量不开挖，而改用挖深井，再在深井之间的地下采用顶管和拉管的方式施工。此深井需要制作下沉工艺的井壁结构设施沉井，沉井长期以来都是在现场施工的现浇结构，此工艺施工周期长，施工现场环境差，对城市道路交通影响较大。

如南京市政雨污分流工程，市政雨污分流工程即在原有的道路重新再埋设污水管道，和原管道分开，使雨水、污水各行其道，重新埋设的管道口径400mm至1000mm不等，为尽可能地减少雨污分流施工对交通和环境的影响，保证尽量不开挖，而采用沉井。长期以来都是在现场施工的现浇结构，此工艺施工周期长（约需50天），施工现场环境差，对城市道路交通影响较大。

我公司在南京市政质量监督站、东南大学、中国市政设计中南研究总院等科研单位的支持下，对项目产品进行反复论证，并组织工厂化试制，目前预制预应力沉井已在南京市和燕路安装使用。其技术方案为：将传统的现场浇筑工艺改成工厂化预制生产，现场直接安装，不仅能缩短施工周期（只需7天），更重要的是减少对现场环境的影响，减轻了对城市交通的压力，带来较好的社会和经济效益。

2.具体实施方式

2.1工厂化预制生产

工厂化预制混凝土矩形沉井考虑道路运输和现场吊装能力及在下沉阶段和顶管推进过程的受力的具体情况，具体制备方法如下： 2.1.1形式设计

因现场的沉井尺寸大，重量重。如市政雨污分流工程，圆形沉井尺寸有直径4.8米、5.5米的接收井和直径8.7米的工作井等、矩形沉井尺寸有8.7×4.8米、4.2×5.5米等，根据设计要求按照下沉深度将预制混凝土沉井根据结构采用分环分块的方法制作，分四种环状形式（如图1）：（底层）刃脚环、开洞环、标准环、调节环；每段分为四块（如图2）：二块“[”形，二块直板形，单块重量控制在15吨。为保证结构整体性能和抗剪性能，将标准块的竖向和纵向拼接处均设置榫槽结构的剪力槽（凹凸连接），标准块预留预应力孔道，制作标准精轧螺纹钢

块钢模具。

调节环 标准横向预应开洞环 力筋 刃脚 图1 精轧螺纹钢

图2

2.1.2配筋及防水设计

(1)对有顶管开洞环要求的可加大预应力钢绞线的布置；

剪力槽、止水横向预应力筋 (2)其他的没有开洞环要求的可采用钢筋等强代换的原则进行钢筋代换，以达到降低钢筋用量；

(3)在段与段之间竖向预留置管道,布置精轧螺纹钢，采用精轧螺纹钢施加竖向预应力（如图1），在各标准块横向和纵向剪力槽内粘贴止水橡胶条。

①可以保证止水橡胶有足够的压缩，起到防水作用；

②还可防止沉井在竖向下沉过程中为克服土的摩阻力而造成环与环的拉伸变形；

图1南京和燕路雨污分流项目沉井：工厂预制标准块实物图片

2.1.3预制生产程序

生产工艺程序：模具调合（保证产品尺寸准确）制作好钢筋骨架放入模具内 浇筑混凝土蒸汽养护（灌注完毕采用养护罩封闭，通过锅炉输入蒸汽，升温速度不超过10℃/h；恒温55℃，不超过60℃；降温时降温速度不超过10℃/h；当降温至模块温度与环境温度之差不超过15℃时，撤除养护罩。充分保证了混凝土养护所需温度、湿度条件，使产品制作速度加快、强度加强。）起模、进水养护（产品脱模后进淡水池养护，水深超出产品面10~15cm，使产品全部浸入水中，充分保证混凝土后期强度增长所需的水份，利于混凝土后期性能提高，现场浇筑工艺无法做到）产品成品出厂。

其制作过程可提前在工厂完成，节约现场立模、绑扎钢筋、浇筑混凝土、混凝土养护期所需的工期。 2.2现场安装 2.2.1安装方法

现场开挖沉井基础、浇筑垫层完成后，沉井标准块成品运输至现场，其安装方法如下：

在现场浇筑好的垫层上将刃脚环各单块拼接成形，拼装完成后，在每块横向上下各留有的两道预留孔内穿置预应力钢绞线（如图2），预应力张拉，张拉完毕后，再对其用水泥砂浆封闭处理。按此方法逐层安装开洞环，然后安装标准环,最后安装调节环；为保证整个沉井的整体性，环与环采用竖缝错缝拼装，各纵向预留置管道洞口上、下对齐，用精轧螺纹钢穿过连接；拼装完成后，对精轧螺纹钢施加竖向预应力，使各环连接成一个整体，张拉完成后对纵向预留置管道一次注入水泥浆填实。 2.2.2防水处理

为了提高预制沉井的防水性能和抗剪性能，将块横、竖向均设置剪力槽和止水带（如图），拼装完成后，对精轧螺纹钢施加竖向预应力，使各环连接成一个整体，张拉完成后对纵向预留置管道一次注入水泥浆填实；安装时在剪力槽上铺贴防水作用的止水带（条），同时环、竖向的预应力的施加，保证了结构整体

性能及防水性能，满足施工要求。

图2预制沉井现场安装

图3预制沉井下沉前现场

3.结语

图4下沉后，通过预制沉井推进顶管工作

将传统的现场浇筑工艺改成工厂化预制生产，现场直接安装，此工艺在国内首创。优点和效果在于：

1.节能减排方面：构件化，安装简单易行，提高生产效率，可以大大节约原材料和能

源消耗；工厂化，符合建筑工业化发展要求；

2.环境保护方面：可以减少施工现场环境噪音、粉尘的影响，大大缩短施工周期，缓解对城市交通的压力；

3.质量控制方面：在工厂化制作过程中，采用高精度钢模具，可以保证拼接缝隙均匀，安装可靠，制作出来的混凝土构件表面光滑，密实；工厂预制采用塌落

度小，可以保证混凝土的长期耐久性，水灰比小的混凝土配合比在混凝土标号不变的情况下，水泥用量会大幅度减少，成本减低；工厂预制对混凝土构件具有现场无法比拟

的养护条件，混凝土浇捣后，之所以能逐渐凝结硬化，主要是因为水泥水化作用的结果，而水化作用则需要适当的温度和湿度条件，因此为了保证混凝土有适宜的硬化条件，使其强度不断增长，必须对混凝土进行养护。混凝土浇注后，如气候炎热、空气干燥，不及时进行养护，混凝土中水分会蒸发过快，形成脱水现象，会使已形成凝胶体的水泥颗粒不能充分水化，不能转化为稳定的结晶，缺乏足够的粘结力，从而会在混凝土表面出现片状或粉状脱落。此外，在混凝土尚未具备足够的强度时，水分过早的蒸发还会产生较大的收缩变形，出现干缩裂纹，影响混凝土的耐久性和整体性。所以混凝土浇筑后养护非常重要。灌注完毕通过锅炉输入蒸汽，对混凝土模块提供混凝土水化所需的温度和湿度，可以加速混凝土水化反应，提早达到所需之抗压强度，可大幅的减少工期、可以使混凝土构件收缩性小，内部密实，减少裂缝；蒸汽养护结束后，产品起模，进养护池淡水养护，时间不得少于7天，保证混凝土终凝后，后期强度增长所需要的水份，增加混凝土的强度和耐久性。

通过对南京市和燕路雨污分流项目预制沉井的实施，证明工厂化预制沉井提前在工厂预制生产，节约立模、绑扎钢筋、浇筑混凝土、混凝土养护期所需的工期，不受自然气候影响，仅需要安装和开挖下沉的时间，比现场浇筑工艺节约30~35天，大大降低了对城市道路交通的影响。

[参考文献]

[1]高琼英 建筑材料武汉：武汉理工大学出版社2002

[2]罗向荣钢筋混凝土结构北京：北京高等教育出版社2003