黄宇 李屹 吴兵 杨静 贾登忠

（1贵州大学机械工程学院贵州贵阳550025；2贵州中昇东浩科技有限公司贵州贵阳550025）

近年来，随着中国城镇化建设快速发展，城市地下空间需要更好地管理。地下综合管廊也称为“地下宿舍”，是一种集中容纳地下各种管线的公共空间［1］。目前，管廊生产方式主要有现浇和预制两种。现浇工艺较为成熟，但存在施工工期可控性较差，质量管控难度较大，现场施工条件限制等弊端，现浇式的缺点开始日益凸显［2］。而预制混凝土分体管廊生产不受环境、天气和季节的影响，能够很大程度上缩短工期，减少施工对环境、交通和居民的影响，逐渐成为一种趋势。

目前预制混凝土分体管廊有对分式和四六分式，但需要人工操作，存在管廊拼接不便捷、精度不够等问题。而预制混凝土液压盖板式分体管廊是一种全新的管廊结构，由仓体和盖板连接组合而成，能有效解决其它分体式管廊存在的受力、安装精度、效率等问题。因此，预制液压盖板式分体管廊模具发展前景广阔，是盖板式分体管廊的必要条件。随着预制管廊构件市场需求的增加，盖板式分体管廊模具需求也进一步提高［3-4］。

1 自动化液压分体式管廊模具研究目的

预制混凝土液压盖板式分体管廊模具的设计性能和精度对管廊质量的品质和管廊制造周期起关键作用。作为混凝土预制分体管廊构件的生产厂家，减少制造管廊的人工成本对降低生产厂的资本投入十分重要，并且可以提高管廊模具的自动化程度。当前，城市地下管廊模具为对分式分体管廊模具，该模具在混凝土浇筑完成后，往往需要人工脱模，管廊质量不能得到较好保障，直接导致后期的管廊维护需要较高的成本；并且对分式分体管廊模具质量大、人工操作困难、效率低等问题极易延误生产工期。基于上述问题，在研发预制混凝土液压盖板式分体管廊模具时，考虑了对分式分体管廊模具的优缺点，针对性设计的液压盖板式分体管廊模具，实现了生产的高度自动化和管廊安装快速且精度高，加快了城市地下管廊建设的进程，提高了管廊的生产效率和精度。

2 分体式管廊模具结构特点及液压装置

2.1 盖板式管廊结构设计

本文设计的管廊结构为双仓式［5］，图1为其结构示意图，盖板部分模具简单，主要设计管廊仓体部分模具结构。

图1 管廊结构图

2.2 管廊模具的关键部件设计

液压盖板式分体管廊模具的结构如图2所示，关键部件包含：①内模顶板；②侧模板；③端模；④内模板；⑤顶部支撑架；⑥底座。

图2 液压盖板式分体管廊模具

液压动力装置如图3所示。本研究管廊模具为液压盖板式分体结构，在确保模具各个部件定位精度高和装配快捷的要求满足外，分别设计①内模顶板、②侧模板、③端模、④内模板、⑤顶部支撑架、⑥底座为分体式结构。管廊模具各部件都是组合结构，装配迅速和脱模方便，相对于传统的对分式分体管廊模具，大大缩减了时间，但是由于是组合式机构，管廊模具结构复杂，向模具倾注混凝土时模具结构密封性能和刚强度可能需要更多考虑。管廊模具结构装配时可用钢棒连接，缝隙处用专门的止水胶条连接；为保证管廊模具的刚度和强度满足设计要求，特别是承重的内模顶板、底座和受侧压力的侧模板部分，利用计算机仿真软件进行仿真，获取理论数据，从而避免在倾倒混凝土和振捣过程中，管廊模具因刚强度不足，侧模板涨模或其它因素引发模具失效问题［6］。

图3 斜盘式轴向柱塞马达

在管廊制造完成之后，为缩短开合模机构响应时间，模具的开合模机构选用斜盘式轴向柱塞液压马达提供动力，建立实际转矩的目标函数［7］：

式（1）中，T0为实际转矩（N·m）；Δp为进油口和排油口压力之差（Pa）；V为排量（m3/r）；ηm为机械效率。

2.3 管廊模具的材料选用

综合考虑管廊模具实际工况，为保证模具结构强度和强度的稳定性［8］，模具选择钢材料，其主要性能参数如表1所示。

表1 材料特性参数

2.4 管廊模具的设计要求

要保证城市地下管廊精度、装配速度、密封性能，混凝土与管廊侧模板和内模板（两者为主要接触面）不用机床加工，消除机床车刀刀痕，面板的钢材直接用成型的原板材，表面粗糙度Ra≤2.5μm，管廊的表面精度得到保证［9］；倾倒混凝土时，由于混凝土流动性不佳，需要振捣器对管廊模具施加振捣力，模具刚度高，传递振动效果不佳，而刚度低，在长期振动和承受载荷的作用下，模具结构会受到破坏，导致模具的密封性能下降，因此，选用5CrMnMo最为适宜。

2.5 管廊模具的预制生产和安装过程要求

预制生产过程包括：①管廊模具合模→②钢筋笼制作安装→③模板安装→④检查模具→⑤浇筑混凝土→⑥模具开模和蒸汽养护管廊→⑦吊机起吊管廊移存→⑧循环。

液压盖板式分体管廊模具各个部件组装时，由于管廊模具仓体高、质量大和体积大等特点，应选用较为平整，可承受高载荷的地表，管廊底座在倾倒混凝土过程中可与地基固定，避免出现模具移位现象；在各个部件组装完成后，要及时检查端模承口处和模板接缝等位置，防止出现间隙；焊接模具时要尽量减少焊缝，焊缝处理时需加工平整，焊缝的长度尽量短，避免模具出现应力集中；模具接口缝隙处密封条要随时检查是否损坏、老化和弹性程度，损坏件要及时更换，防止浇筑混凝土流出，造成管廊预制件品质不佳。

经生产实践，本研究的管廊模具具有自动化程度高、生产效率高、装配快捷和制作管廊精度高等优点，具体如图4所示。

图4 盖板式分体管廊模具实物图

3 自动化液压分体式管廊应用前景

城市地下管廊的建设对于城市的经济发展至关重要，管廊模具设计的好坏关系着管廊品质和生产周期等方面，新型液压盖板式分体管廊模具设计能够实现大规模工厂化管廊生产，提高了管廊质量，自动化程度高，加速了管廊铺设效率，将研究成果应用于工厂生产中，可为产品研究提供重要指导。