一种预制矩形井的模具的制作方法

本发明属于预制矩形井领域，具体涉及一种预制矩形井的模具。

背景技术：

目前我国建筑业主体结构施工除了钢结构和砌体结构外，大部分都是混凝土结构。从全国主要城市反馈的情况看，预制混凝土结构在市场上占有的份额非常少，目前只有预制路缘石、预制人行道砖在市政领域使用。新环境下除了盾构管片等新型预制构件外，其他预制产品的研发已备受关注。

我国城市基础设施产业化受到了前所未有的关注，而产业化的实施依赖于市政工业化水平的提高，尤其是预制混凝土构件制造能力和水平的提高。我国的检查井采用粘土砖制成，强度低，渗漏性高，耐久性差，普通直径d1000mm圆形检查井施工周期一般为2-3天，大一点的检查井周期更长，为城市交通带来不利影响，收水井的施工情况也一样。

虽然近几年有一些新型高品质的预制构件，但大多数构件厂仍然以传统标准化产品为主。这些产品的生产工艺相对成熟，容易被模仿，导致先进的企业没有合理的利润，缺乏创新的动力。在这种趋势下，我们如何去开发研究更多的预制产品，以满足城市发展进程和基础设施产业化的实现。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种预制矩形井的模具。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种预制矩形井的模具，包括用于容纳下节井室的下节模板、用于容纳上节井室的上节模板；

所述下节模板和上节模板分别包括钢底模、与钢底模连接的外侧模、内侧模，所述内侧模的下部采用螺旋丝杠定位，所述下节模板的外侧模上端设有槽钢，该槽钢用于预制下节矩形井的企口，所述下节模板的内侧模上端设有槽钢，该槽钢用于预制上节矩形井的企口；

所述钢底模上设有用于安装外侧模、内侧模的钢承插槽，该钢承插槽对外侧模、内侧模起导向定位作用，所述外侧模、内侧模、钢底模之间通过螺栓连接；

所述内侧模、外侧模的下部设有半圆形缺口，该半圆形缺口用于预制矩形井的预留洞口。

上述的一种预制矩形井的模具，所述外侧模、内侧模、钢底模之间的缝隙处设有密封胶条，该密封胶条用于确保浇筑矩形井时不漏灰浆、表面光滑无气泡。

上述的一种预制矩形井的模具，所述外侧模、内侧模之间预埋一无缝钢管，该无缝钢管用以预制矩形井的吊装孔。

本发明的有益效果：

本发明的模具生产出来的预制矩形井整体结构性强，更加抗压、抗渗漏、抗腐蚀，使用寿命更长。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明制作场地找平处理示意图。

图2是本发明加工区现场布置图。

图3是模板设置放线示意图一。

图4是模板设置放线示意图二。

图5是下节模板设置示意图。

图6是模板上的爬梯预留孔示意图。

图7是预留孔的结构示意图。

图8是内侧模通过螺旋丝杠固定的结构示意图。

图9是吊装孔示意图一。

图10是吊装孔示意图二。

图11是吊装孔详图。

图12是企口构造示意图。

图13是汽车吊工作时受力简图。

图14是上模板的结构示意图。

图中：1.外侧模；1-2.半圆形缺口；2.内侧模；21.螺旋丝杠；3.无缝钢管。a1、加工区地面；a2、细砂找平层；a3、塑料布隔离；b1、预制场地；b2、便道；c、模板；d1、顶管起吊孔，对称4只；d2、方钢管；d3、钢板；e1、钢板；e2、壁板内钢筋；110、下节井室预埋件；120、下节底模板；210、半圆钢筋砼管；220、柔性护板。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

当一污三期进厂干管工程进入工期关键点时，正常施工顺序明显无法满足正常通水条件，我公司提出预制井室的思路，即与机械顶进同时进行，基于预制砼检查井具有整体性能好，便于吊装，高功效的特点，后期除w43、46外，其他检查井一级或二级井室采用预制装配式检查井。

调查06ms201-5中未涉及管径d＞1200mm的预制检查井图集，调查05s531图集对现浇结构设计最大范围考虑到管径d＝2000mm，即无论现浇结构还是预制结构，针对本工程管径d2600mm对应的检查井图集是空白。本实施例对本次d2600mm管径所对应的检查井形式、加工预制及安装进行研发。

根据d2600mm管道流量，设计图给定检查井(矩形井)尺寸为长2.1m×宽4.2m×高4.6m，内尺寸是3.6m×1.5m，其中壁厚30cm。对d1000-d1200的管径预制井室进行了分块设计，以管中为界分割，带企口形式，井室总高4.6m，本次也是采取分块设计，分上下两节，以管中为界。第一节为管中以下2.06米高，第二节为管中以上及顶板2.54米高；考虑预制检查井的整体性，下节井室带底板。

矩形井室预制时，场地较灵活，可以选择到预制厂生产，也可以在施工现场空地合理位置生产。本次一污三期项目是在现场生产预制，场地平整，压实，排水通畅，并单独隔离。

本实施例的矩形一级井室适用于d2000-2400mm钢筋混凝土管道，井室尺寸长*宽＝4100*1990mm，设计思路是沿井室高度以井中为界，分上下两节预制。因此钢模的设计思路也是按照预制井的设计分块进行，分上下两块设计。

井室下节尺寸：(4100×2100×1990)mm，井室壁厚300mm。下节井室模具设计及连接矩形井室上节尺寸：(4100×2100×2125)mm，井室壁厚300mm。盖板尺寸：(4100×2100×475)mm，井室壁厚300mm。

模具设计尺寸参照下节井室尺寸，外侧模放置于预制平台(钢底模)上与之螺栓连接(m20高强螺栓)，内侧模与外侧模顶部平连(16#槽钢)，内侧模下部采用螺旋丝杠定位如图8所示。上节模具设计尺寸参照上节井室尺寸，外侧模与内侧模均放置于预制平台(钢底模)上与之螺栓连接(m20高强螺栓)如图14所示。

1、钢模连接点均采用钢承插槽导向定位，确保形状、位置及尺寸同设计一致。

2、底模刚度偏大，便于安装侧模，使侧模能与底模密贴。施工过程中需使用止水双面胶条最大化确保浇筑时不漏灰浆、表面光滑无气泡(密封胶条规格需施工方确认尺寸)。

3、吊装孔位置为设计方提供，吊装孔在预制时将直径102×6长度150mm无缝钢管预埋入井室外模中，吊装时采用直径90×220钢棒，便于吊装过程安全快捷。

质量标准：

1、模板采用胎具定位成形，图中未示孔径均为直径22孔，或长孔22*30孔间距均为200mm,相互连接孔配钻后再焊接,角铁冲塞焊孔。

2、各件于面板之间为断续焊，每间距200mm焊接，焊缝长度60mm左右，其余各件之间为满焊，各焊缝高度不小于6mm。

3、模板采用拼装连接，连接螺栓(高强)m20×60施工方购买。

4、组装后面板接缝＜2mm，面板高低差＜2mm，外形尺寸误差＜5mm，单块面板对角线误差＜3mm。

模具及产品在厂区的调运

本次主要推广预制化产品的推广，不仅提高了预制井的精度和质量，而且从市场化的推广意义重大。因此在产品预制时，将在预制厂采用龙门吊进行调运并批量生产。

预制一级井室装配安装：

一级井室吊装

1、选用汽车吊吊装施工。由于w49和w51工作坑上口尺寸为6m×8m,受场地的限制，吊车只能支设在6米短边的一侧。坑边距井中距离约为4米，所以吊车工作半径取6m，综合考虑起重机的工作幅度，参考吊车性能参数表，选用一台重型汽车起重机qy50k汽车吊满足施工要求。

50t吊车性能参数表

2、索具、卡环等工具的选择

(1)井室重量计算

井室所用混凝土数量为：c30砼15.7m3，按砼单位重量2.4t/m3计算，g砼＝15.7*2.4*10＝376.8kn。

井室的所用钢筋数量：壁墙2846kg，底板465kg，顶板308kg。g钢＝(2846+465+308)*10/1000＝36.19kn

g＝g砼+g钢＝376.8+36.19＝412.99kn

上下两节各重＝412.99/2＝206.495kn

(2)钢丝绳拉力计算

n＝k1*g/n*1/sinα≤p/k2

式中：n—每根钢丝绳索具的受拉力；

g—梁板质量一半；

n—吊索根数；

α—吊索钢丝绳与板梁水平夹角；

p—吊索钢丝绳的破断拉力；

k1—吊装时动载系数，取1.2；

k2—吊索钢丝绳的安全系数，取6。

梁板质量g＝412.99kn，α取45°

n＝k1*g/n*1/sinα＝1.2*206.495/2/2*1/sin45°＝87.6kn

拟选用6*37丝，钢丝绳φ43mm，公称抗拉强度1700n/mm2，破断拉力总和1185kn。

sp＝ψσsi

式中sp——钢丝绳的破断拉力，kn；

σsi——钢丝丝绳规格表中提供的钢丝破断拉力的总和，kn；

ψ——钢丝捻制不均折减系数，对6×37绳，ψ＝0.82。

sp＝0.82*1185＝971.7kn

∵n＝87.6kn<p/k＝971.7/6＝161.95kn

∴选用6*37丝，钢丝绳φ43mm，公称抗拉强度1700n/mm2，破断拉力总和1185kn，钢丝绳满足要求。

(3)卡环的选择计算

吊装质量最大支撑时拉力n＝87.6kn，卡环的允许荷载[fk]＝40d2，拟选用17.5型卡环，查《路桥计算手册》15-15表得知d＝65mm

[fk]＝40*652＝169kn>87.6kn满足要求。

因此，采用汽车吊时选用17.5型卡环。

3、抗倾覆验算

为保证汽车吊在吊装过程中的稳定，需进行抗倾覆验算，即需使稳定力矩大于倾覆力矩。查《起重机设计规范》可知：

kgmg+kqmq+kwmw≥0

式中kg——自重加权系数，取1

kq——起升荷载加权系数，取1.15

kw——风动载加权系数，取1

mg、mq、mw为汽车吊自重、起升荷载、风动荷载对倾覆边的力矩，n·m；

图12中：g——汽车吊自重，取40.4t；

q——起升物重量，取18t；

w——风动载，按起升物重量的20％考虑；

a——汽车吊重心至支脚倾覆支点的距离，支腿全伸6.6m，故a取3.3m；

r——汽车吊工作半径，最大取6m；

h——风动载合力点高度。

∑m＝kgmg+kqmq+kwmw

＝1×g×a-1.15×q×(r-a)-1×w×h

＝404000×3.3-1.15×18000×(6-3.3)-0.2×18000×(2+0.2+0.95/2)＝1267680n·m＞0

故稳定性满足要求。

4、地基承载力验算

汽车吊工作时最不利的情况是3点着地，也就是3个支腿支持着整台吊车的重量(包括自重和荷重)，即：

式中：g—汽车吊自重，取50t吊车验算，为40.4t

q—汽车吊最大荷重(额定荷重)，为36t。

汽车吊对路基的压强应为：

式中：s—支腿着点面积

因此，50t汽车吊工作时地基承载力的要求为不小于4.24mpa，而处理后的路基地基承载力设计要求不小于30mpa，故满足吊装要求。

5、吊装顺序为：将一、二节井室调至平板车-----安装一级井室下半节-----安装一级井室上半节

6、用钢丝绳加卡环索具套入井室的吊孔，吊索与井体之间垫麻袋、木板以及橡胶片等，以免磨损吊索或夹伤井体。徐徐抬升井室使得离开底模一定距离(5—10cm)，工人垫好方木后正式起吊井室至平板车上。用导链把井体与平板车绑扎牢固，直接运至吊装地，平板车时速控制在5km/h以内。

7、井室吊装采用设吊孔穿束兜板底的吊装方法。平板车将预制井室运至工作位置，用钢丝绳在吊点位置(距底板约80cm处)兜住井体，钢丝绳与井体交角为45°～60°，起吊至离平板车5～10cm停机，由安全指挥人员检查构件绑扎是否牢固稳定，吊索是否拉紧，吊机运转是否正常，且待预制井室平稳后才继续起吊。吊装过程要保持构件水平，起升动作平稳，操作协调。

该技术与传统的砖砌、现浇检查井、收水井相比其特点如下：

(1)装配式检查井、收水井强度高、整体性好，耐腐蚀，耐酸碱，使用寿命长。能有效解决以往砖砌检查井、收水井强度低、耐久性差的质量缺陷，并减少由此引发的烂眼圈、井周下沉等病害。

(2)采用分体组装结构，可全天候施工，工期缩短。传统做法是在施工管道安装完成后再进行施工，无论人工作业时间还是产品养护都是顺序作业，工期长；而预制井可以根据地理环境及工程条件，在设计图明确后就可以加工制作，并可实施快速安装，能节省施工时间缩短主工期，早日通行，减缓了交通压力。

(3)环保节能。目前粘土砖因环境污染及节能问题已逐步淘汰，钢筋砼产品是目前最好的代替。而且一旦道路排水改造，预制圆形井筒、收水井如果未达到使用年限，可重复使用。

(4)预制井如果属工厂化预制，养护环境相比工地现场易于控制，能很好保证检查井、收水井的强度。此外预制场电压等较为稳定，能很好保证振动设备运行，保证预制井的外观及内在质量。

(5)装配式井身与管道接口处后期处理方式，很好的克服了现浇钢筋混凝土由于模板与管道接口不严密而引起的接口漏浆问题，有效防止漏水，具有优越的水密性。

(6)环境适用性强。包括地质结构复杂、地下水丰富的地层，比现浇结构的优势明显。雨水口安装便捷，省工省时，除大雨天外四季均可施工，大大提高了施工效率。

一级井室安装

1、为达到地基均匀承载的效果，预制装配式砼检查井室底板下面先铺设5--10cm厚的砂砾垫层。

2、吊装前，复测工作坑底基础标高、横纵向线位，并用白灰线在坑底做出“十字型”标记，确定出安装的准确位置。在井底放出纵向和横向中心线及其外轮廓线。便于在吊装时与井室的中心线对齐，提高安装精度。

3、企口处安装处理：

下节井室按照线位安装到位后，关键点就是接缝的处理。两节井室之间拼接处的企口能起上到阻水的作用，企口凹面上的钢板间安设置膨胀止水条，下节吊装时采用聚氨酯掺和1:2水泥砂浆进行座浆厚度15mm。使上下两节形成一个整体。

4、管道与一级井室连接处理

预制检查井与管道接口接触面均要凿毛，在管道伸进井室前，在预留孔下部120°范围内座1:2防水砂浆，厚10-15mm，并用油麻缠绕，挤压管道使防水砂浆与管道连接密实，以砂浆外溢为准。将管道两侧和上部分别以防水砂浆填满，插捣防水砂浆直至完全饱满，最后在管道与井室连接处抹出三角状防水砂浆，宽度5cm。井室拼装后，如遇管道与一级井室大于4cm的缝隙使用c35细石砼进行封堵。

1.本实施例是按照d2600mm管道对应的2.1*4.2m的矩形检查井进行设计、预制及安装展开研发的，实际二级井室也是矩形预制井室，从目前实施效果，该工艺最终效果满足使用功能，可以推广。针对d1200--d2000mm管道的预制装配式一级井室，可以根据图集现浇结构尺寸进行预制生产，也可以按设计图非标井给定的尺寸进行预制生产。d＞2000mm管道的检查井室可以按本实施例的方式进行生产，这填补了06ms201-5装配式预制井的空白。

2、本实施例解决一级井室形式多样性问题，有效降低检查井模具的数量和种类，能形成系统的系列产品，到时用刚模具一定会达到高效、节能效果，从而达到标准化产品。

3、当管道埋深小于6米时，一级井室可能会涉及三通、四通，这时就要根据实际考虑预留洞口位置。而当管道埋深大于6米时，按照目前预埋管道高度设置，一级井室一般为矩形直线井室，往往会在二级井室考虑预留洞口。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。