高鐵隧道混凝土預(yù)制管片制作工法

1、高鐵隧道混凝土預(yù)制管片制作工法1 前言隨著各大城市地鐵交通的迅猛發(fā)展，造價(jià)低、機(jī)械化程度高的盾構(gòu)法施工技術(shù)應(yīng)用得越來越廣泛，而標(biāo)志隧道總體質(zhì)量水平的管片使用數(shù)量也越來越多。管片是隧道預(yù)制襯砌環(huán)的基本單元，管片的類型主要有鋼筋混凝土管片、鋼纖維混凝土管片、鋼管片、鑄鐵管片、復(fù)合管片等。管片按拼裝成環(huán)后的隧道線形分為直線段管片、曲線段管片及既能用于直線段又能用于曲線段的通用管片，其中曲線段管片又分為左轉(zhuǎn)彎管片和右轉(zhuǎn)彎管片。盾構(gòu)管片是盾構(gòu)施工的主要裝配構(gòu)件，是隧道的最外層屏障，承擔(dān)著抵抗土層壓力、地下水壓力以及一些特殊荷載的作用。盾構(gòu)管片的質(zhì)量直接關(guān)系到隧道的整體質(zhì)量和安全，影響隧道的防水性能及耐久

2、性能，對控制隧道的質(zhì)量，保持隧道的線形和保證地鐵隧道使用壽命起著關(guān)鍵作用。本文將圍繞鋼筋混凝土預(yù)制管片詳細(xì)介紹其生產(chǎn)制作相關(guān)施工技術(shù)。 圖1 高鐵隧道鋼筋混凝土預(yù)制管片2 制作方法的特點(diǎn)（1）工廠生產(chǎn)，管理集中，施工作業(yè)規(guī)范化，程序化，標(biāo)準(zhǔn)化；（2）高精度組裝模具，減小誤差；（3）先進(jìn)的蒸汽養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，質(zhì)量可控；（4）合理的機(jī)器與人工配比，成本可控；（5）優(yōu)化的施工組織設(shè)計(jì)，進(jìn)度可控；（6）精細(xì)化的生產(chǎn)管理，整體目標(biāo)可控。3 適用范圍本工法適用于以混凝土為基體材料，預(yù)制鋼筋混凝土管片生產(chǎn)制作的施工。4 工藝原理本工法涉及鋼筋混凝土預(yù)制管片生產(chǎn)制作工藝，主要關(guān)鍵技術(shù)有以下方面。（1）NTP智能蒸汽

3、養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)：NTP智能蒸汽養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、高效節(jié)能 采用進(jìn)口燃燒器，使燃油充分燃燒，附合國家環(huán)保要求。蒸汽燃?xì)馔瑫r(shí)供熱，換熱效率達(dá)98%。實(shí)行智能化間歇加溫技術(shù)，在保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的前提下節(jié)省能耗，降低成本。2、微電腦控制溫度-時(shí)間曲線，大大提高養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，具有微電腦智能化控制系統(tǒng)，微電腦智能化系統(tǒng)按要求進(jìn)行智能化控制，使養(yǎng)護(hù)的溫度-時(shí)間曲線達(dá)到技術(shù)要求，從而使養(yǎng)護(hù)更具有科學(xué)性。圖2 NTP智能蒸汽養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)（2）高精度焊鐵架：結(jié)合鋼筋混凝土預(yù)制管片，設(shè)計(jì)了R、L兩款高精度焊鐵架，簡化鋼筋籠綁扎難度，每日生產(chǎn)鋼筋籠16件。 圖3 高精度焊鐵架 （3）混凝土溫度控制：為更好的控制混凝土水化熱反應(yīng)

4、，保證混凝土質(zhì)量，需將混凝土溫度控制在一定范圍內(nèi)，溫度過高需要加冰水?dāng)嚢?。本工法采用玻璃溫度校?zhǔn)儀來控制溫度。圖4 玻璃溫度校準(zhǔn)（4）先進(jìn)的專業(yè)機(jī)械設(shè)備：鋼筋混凝土預(yù)制管片采用了先進(jìn)的專用施工機(jī)械，垂直起吊用真空吸盤機(jī)以及翻轉(zhuǎn)用管片翻轉(zhuǎn)機(jī)。對成品的保護(hù)起到關(guān)鍵性作用。 圖5真空吸盤機(jī) 圖6 管片翻轉(zhuǎn)機(jī)5 工藝流程及操作要點(diǎn)圖7 鋼筋混凝土預(yù)制管片制作工藝流程5.1 施工工藝流程5.2 操作要點(diǎn)5.2.1 生產(chǎn)前準(zhǔn)備工作5.2.1.1 材料進(jìn)場檢驗(yàn)鋼筋混凝土預(yù)制管片原材料到廠之后，首先需對其進(jìn)行一系列的質(zhì)量檢查，合格之后方可用于施工生產(chǎn)，混凝土、鋼筋和鋼材檢驗(yàn)，按照要求抽樣檢測力學(xué)性能指標(biāo)和耐久

5、性性能，檢測結(jié)果應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。5.2.1.2 機(jī)械、工具準(zhǔn)備在生產(chǎn)前應(yīng)事先準(zhǔn)備好以下機(jī)具及工具，利于生產(chǎn)過程的流暢。1、機(jī)具設(shè)備：龍門吊、CO2焊機(jī)、鋼筋調(diào)直機(jī)、鋼筋煨彎機(jī)、混凝土振搗棒、高壓水機(jī)、磨機(jī)、脫模劑噴涂機(jī)、養(yǎng)護(hù)液噴涂機(jī)、真空吸盤機(jī)、管片翻轉(zhuǎn)機(jī)、叉車、斗車等；2、工具：大小鏟刀、小錘、專用力矩扳手、灰桶、高壓水槍、鋼絲球、砂輪片、不銹鋼扎絲、帆布保護(hù)帶、干掃把、干拖把、卷尺、彈簧剪刀、螺絲刀、毛刷、鋁方通、水平尺、刻度尺、探針式溫度測試儀、坍落度筒、坍落度搗棒等。5.2.2 鋼筋混凝土預(yù)制管片制作鋼筋混凝土預(yù)制管片采用固定模具工藝生產(chǎn)制作，制

6、作時(shí)先綁扎鋼筋籠，組裝鋼模，安裝鋼筋籠，埋設(shè)預(yù)埋件，澆注混凝土層，蒸汽養(yǎng)護(hù)等，具體工藝如下： = 1 * GB2 綁扎鋼筋籠：鋼筋籠成型要從開料、鋼筋彎曲安放、焊接、測量等各工序嚴(yán)格控制。為保證鋼筋籠尺寸的準(zhǔn)確性，鋼筋籠的綁扎要在專用鋼架上進(jìn)行，鋼架的形式與管片模具形式相適應(yīng)。鋼筋加工要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求，不得隨意更改。鋼筋進(jìn)入彎弧機(jī)時(shí)要保持平穩(wěn)、勻速，弧形主筋加工時(shí)要防止平面翹曲，鋼筋彎曲成型后不得出現(xiàn)裂紋、鱗落及撕裂現(xiàn)象，且成型尺寸要正確，成型后要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)圓弧模塊檢測。鋼筋焊接要采用CO2保護(hù)焊方式，焊接要在專用焊鐵架上進(jìn)行。 圖8 CO2保護(hù)焊制作鋼筋籠 圖9 鋼筋標(biāo)準(zhǔn)圓弧檢測 （2）

7、模具組裝：模具組裝時(shí)，應(yīng)保證模具接縫嚴(yán)密，模具之間的連接螺栓齊全和擰緊。模具組裝后應(yīng)對模具去毛、除銹和清潔。鋼模合攏后，用內(nèi)徑千分尺在快速校驗(yàn)刻痕點(diǎn)對組裝后的模具進(jìn)行寬度校驗(yàn)，若超過誤差允許范圍，必須重新調(diào)整直至符合要求。 圖10 鋼模具組合校驗(yàn)檢測模具檢測誤差范圍應(yīng)符合下列要求：（3） 噴涂脫模劑：脫模劑應(yīng)采用質(zhì)量穩(wěn)定、脫模效果好、不影響外觀的水溶性脫模劑，脫模劑要均勻噴涂，不宜過多，噴在模具表面不流淌，不集油為合格，特別留意模具角落不能漏噴。如有積液，噴完后應(yīng)用棉紗、碎布擦拭均勻，達(dá)到模具表面見亮不見油的效果。 圖11 噴涂脫模劑（4）鋼筋籠入模：鋼筋籠在搬運(yùn)和入模時(shí)不得碰撞，入模前需進(jìn)行

8、鋼筋表面潔凈處理，防止鋼筋表面有油污、明顯銹跡等，鋼筋入模后，應(yīng)檢查鋼筋籠位置是否正確，如有位移，要及時(shí)調(diào)整。為了控制保護(hù)層厚度，采用專用塑料墊塊來固定鋼筋與鋼模的距離。要安排專人檢查鋼筋籠安放是否合格，保證鋼筋籠入模質(zhì)量。 圖12 鋼筋籠入模前清潔處理 圖13 鋼筋籠入模后校驗(yàn)（5）預(yù)埋件安裝及固定：安裝鋼筋籠后，預(yù)埋件進(jìn)行安裝，預(yù)埋件位置要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙預(yù)埋，預(yù)埋件不得沾有油污和脫模劑。（6）混凝土澆筑：混凝土澆注前，用風(fēng)管進(jìn)行模具內(nèi)部清理，保證模內(nèi)無細(xì)小垃圾，用布料機(jī)進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑前要進(jìn)行混凝土坍落度試驗(yàn)，坍落度標(biāo)準(zhǔn)為12525mm，混凝土溫度控制在25度以內(nèi)，具體措施為加冰攪拌

9、,早上落石矢,錯(cuò)開升溫。注意一次性落混凝土不超出模具總量的2/3，分批下料，實(shí)現(xiàn)分層振搗，混凝土表面氣泡沒有明顯上升，振動(dòng)時(shí)間為分鐘。 圖14 混凝土澆注前風(fēng)管清理模內(nèi)雜物 圖15混凝土澆筑（7）收光面：混凝土振搗完成后，清理表面厚漿，防止開裂，收光面時(shí)間約4.5小時(shí)。要求：光面不得少于3道，平整度.mm。 圖16混凝土澆注后刮表面厚漿 圖17 混凝土表面收光（8）管片養(yǎng)護(hù)：混凝土澆注成型后至開模前，應(yīng)覆蓋保濕，管片養(yǎng)護(hù)需要預(yù)養(yǎng)護(hù)，靜停時(shí)間不少于1h，采用NTP智能蒸汽養(yǎng)護(hù)，最高溫度設(shè)定不超過60。 圖18 管片覆蓋保濕養(yǎng)護(hù) 圖19 NTP智能蒸汽養(yǎng)護(hù) = 9 * GB2 脫模：拆模前必須檢查

10、早強(qiáng)磚達(dá)到15Mpa后方可拆模，一般混凝土強(qiáng)度在20Mpa時(shí)拆模才不會(huì)對混凝土造成損傷。拆模時(shí)一定要掌握拆模順序和預(yù)埋件拆卸方法，防止崩邊碰角。 圖20 強(qiáng)度檢測 圖21 按順序拆模（10）起吊：管片起吊采用專用機(jī)器，真空吸盤機(jī)，管片起吊時(shí)，吸盤與管片對中，確保管片垂直出模，以免損壞管片，在管片起吊高出模200mm后加設(shè)帆布帶，做好安全保護(hù)措施。 圖22 真空吸盤機(jī)起吊 圖23 起吊保護(hù)然后起吊至翻轉(zhuǎn)區(qū)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)后用叉車運(yùn)送到修補(bǔ)區(qū)進(jìn)行外觀和尺寸等質(zhì)量檢查并驗(yàn)收合格后將其堆放在成品堆放區(qū)，當(dāng)構(gòu)件表面出現(xiàn)表面氣泡、色差、或棱角損傷等一般缺陷時(shí)應(yīng)按修補(bǔ)方案及時(shí)對構(gòu)件進(jìn)行修補(bǔ)處理。 圖24 管片

11、用翻轉(zhuǎn)機(jī)翻轉(zhuǎn) 圖25 修補(bǔ)處理（11）產(chǎn)品保護(hù)層檢測及標(biāo)示：管片修補(bǔ)完畢后，要檢查鋼筋保護(hù)層厚度，不合格管片作為廢棄管片處理。每個(gè)管片檢查完成后都要進(jìn)行標(biāo)示，標(biāo)示內(nèi)容為管片直徑及該模具生產(chǎn)流水號和生產(chǎn)日期，標(biāo)示位置為兩個(gè)，一個(gè)為圓弧內(nèi)側(cè)，一個(gè)為側(cè)邊。 圖26 保護(hù)層檢查 圖27 產(chǎn)品標(biāo)示（12）二次養(yǎng)護(hù)及堆放：標(biāo)示完成后，噴涂養(yǎng)護(hù)液進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)液要求為170200g/，必須噴涂均勻，不得積液。噴涂完畢后，進(jìn)行產(chǎn)品堆放，要求每堆不得超過6塊，間距縱向500mm寬，橫向800mm寬，管片底部用混凝土條加木板墊放，管片之間用150150150mm混凝土磚塊加木板堆放。 圖28 噴涂養(yǎng)護(hù)液 圖29

12、產(chǎn)品堆放（13）貼膠準(zhǔn)備出廠：出貨前20天進(jìn)行貼膠工作，粘貼橡膠止水條程序?yàn)椋汗芷顾畻l槽內(nèi)清潔干凈，膠水均勻涂刷在管片止水條槽和橡膠止水條上，按要求靜止一定時(shí)間再將橡膠止水條安裝在管片槽內(nèi)，用橡皮錘將橡膠止水條敲緊，膠水刷涂需均勻，無積膠，敲打應(yīng)均勻有力，不得漏敲。將貼好止水條的管片裝車準(zhǔn)備出貨。 圖30 管片貼橡膠止水條 圖31 準(zhǔn)備出貨6 勞動(dòng)力、材料與設(shè)備6.1 勞動(dòng)力組織根據(jù)工程規(guī)模、進(jìn)度要求及工作面情況確定。按16件成品每工日所需人員見表1。表1 勞動(dòng)力組織情況表（單位：工日/16件）序號工種名稱數(shù)量（人）主要從事工作1鋼筋工15開料及綁扎鋼筋2混凝土工4澆筑混凝土3模具工6拆分及

13、組裝模具4吊運(yùn)工5吊運(yùn)模具及產(chǎn)品5光面工9混凝土表面光面6修補(bǔ)工2修補(bǔ)混凝土缺陷7質(zhì)檢工4質(zhì)量檢驗(yàn)及打編號8壓膠工5貼止水膠條9出貨工5成品出貨10管理員6生產(chǎn)管理11清模工2模具及鋼筋籠清潔12清潔工2保持現(xiàn)場整潔6.2 材料混凝土材料：石子：顆粒直徑為1020mm。砂：采用工程石粉，細(xì)度模數(shù)為2.72.8的中砂。水泥：選用編號為P.O42.5的普通硅酸鹽水泥。粉煤灰：選用級粉煤灰。外加劑：選用施加235型號高效減水劑?；炷僚浞揭?30Kg水泥為配比基準(zhǔn)，詳見表二：表2 混凝土配方序號材料數(shù)量單位作用1水泥330kg膠凝材料2水148kg溶劑3石粉705kg細(xì)骨料4石子1080kg粗骨料5

14、粉煤灰110kg摻和料6外加劑5.0-7.0kg減水劑7、質(zhì)量保證措施 混凝土、鋼筋和鋼材及其他材料進(jìn)場前應(yīng)附有出廠合格證，相關(guān)技術(shù)說明資料，項(xiàng)目部應(yīng)按規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對材料進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)收； 預(yù)制管片制作前,應(yīng)對其技術(shù)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)交底，并應(yīng)編制生產(chǎn)方案；生產(chǎn)方案應(yīng)包括生產(chǎn)工藝、模具方案、生產(chǎn)計(jì)劃、技術(shù)質(zhì)量控制措施、成品保護(hù)、堆放及運(yùn)輸方案等內(nèi)容。 要求施工人員必須已經(jīng)過相關(guān)操作的技術(shù)培訓(xùn)，考核合格后才能上崗； 應(yīng)根據(jù)混凝土的品種、工作性、預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格形狀等因素，制定合理的振搗成型操作規(guī)程，混凝土應(yīng)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌，并宜采用振搗棒振搗； = 6 * GB2 預(yù)制管片采用灑水、覆蓋等

15、方式進(jìn)行常溫養(yǎng)護(hù)時(shí)，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范GB 50666的要求； = 7 * GB2 預(yù)制管片脫模起吊時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、生產(chǎn)條件確定需要的同條件養(yǎng)護(hù)的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度，且不應(yīng)小于15N/ mm2； = 8 * GB2 預(yù)制管片的外觀質(zhì)量不應(yīng)有嚴(yán)重缺陷，且不宜有一般缺陷。對已出現(xiàn)的一般缺陷，應(yīng)按技術(shù)方案進(jìn)行處理，并應(yīng)重新檢驗(yàn)； = 9 * GB2 預(yù)制管片的允許尺寸偏差及檢驗(yàn)方法應(yīng)符合以下規(guī)定。8 安全措施 成立“項(xiàng)目安全管理小組”，成員包括項(xiàng)目經(jīng)理、工程經(jīng)理、安全主任、施工員、安全員等，主要職責(zé)為落實(shí)公司安全管理政策及管理制度，實(shí)行定期檢查，將檢查結(jié)果進(jìn)行檢討、分析后

16、提出改善計(jì)劃，再行落實(shí)； 實(shí)施安全分區(qū)責(zé)任制，明確施工員、安全員等前線管理人員所負(fù)責(zé)的區(qū)域及在安全、環(huán)保方面的職責(zé)，通過獎(jiǎng)懲相結(jié)合，推動(dòng)前線人員積極參與安全工作； 工人上崗前必須進(jìn)行安全技術(shù)交底與培訓(xùn)，合格后方能上崗操作； 項(xiàng)目每天早上召開安全會(huì)議，提醒工人該注意的安全事項(xiàng)； 龍門吊司機(jī)堅(jiān)決執(zhí)行“十不吊”準(zhǔn)則； 開工前，檢查工人安全帽、安全鞋、手套、口罩、反光衣等個(gè)人防護(hù)用品是否佩戴； 專職人員定期檢查龍門吊剎車、鋼絲繩、大車、小車等是否運(yùn)行正常； 起吊人員注意在吸盤起吊200mm高后,用纖維吊帶套住產(chǎn)品,以防吸盤失效產(chǎn)品墜落。在吊運(yùn)時(shí),不得從人員上方經(jīng)過,當(dāng)下方有人時(shí),須按警鈴或燈光,提示下

17、方人員避讓; 澆筑混凝土作業(yè)的工人必須佩帶防護(hù)耳塞，防止噪音影響聽力； 使用射釘槍、電動(dòng)工具時(shí)，不得打鬧，不得對準(zhǔn)自己及他人； 脫模劑、防水層、二次養(yǎng)護(hù)等噴涂人員要佩戴防護(hù)用品。9 環(huán)保措施 裝配式結(jié)構(gòu)施工過程，根據(jù) GB/T14001 環(huán)境管理體系、OHSAS18000職業(yè)安全與衛(wèi)生管理體系，明確環(huán)境管理目標(biāo)，建立環(huán)境管理體系，嚴(yán)防各類污染源的排放； 深入廣泛開展施工環(huán)境管理，劃分責(zé)任區(qū)并定期組織檢查，同時(shí)設(shè)立環(huán)境保護(hù)獎(jiǎng)罰制度；大力宣傳綠色施工、文明施工，提高全員積極性、主動(dòng)性。； 時(shí)刻保持現(xiàn)場通道舒暢、地面干凈整潔，呈現(xiàn)原砼地面。每天清掃，無衛(wèi)生死角； 將施工場地和作業(yè)限制在工程建設(shè)允許的

18、范圍內(nèi)，合理布置、規(guī)范圍擋，做到標(biāo)牌清楚、齊全，各種標(biāo)識(shí)醒目，施工場地整潔文明； 在施工現(xiàn)場應(yīng)加強(qiáng)對廢水、污水的管理，現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置污水池和排水溝。廢水、廢棄涂料、膠料應(yīng)統(tǒng)一處理，嚴(yán)禁未經(jīng)處理而直接排入下水管道； 現(xiàn)場各類材料分別集中堆放整齊，并懸掛標(biāo)識(shí)牌，嚴(yán)禁亂堆亂放，不得占用施工臨時(shí)道路，并做好防護(hù)隔離。10 效益分析10.1 應(yīng)用前景伴隨著我國地鐵建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，地鐵修建技術(shù)得到了不斷的發(fā)展，地鐵施工方法已由原來單一的明挖法發(fā)展到現(xiàn)在的盾構(gòu)法施工方法。盾構(gòu)法具有經(jīng)濟(jì)安全、對地面條件和建筑物依賴較小、施工工期較短等優(yōu)點(diǎn)，是我國地鐵隧道工程的一種主要方法。進(jìn)入21世紀(jì)，我國地鐵建設(shè)步入了快速發(fā)展階段，國內(nèi)各大城市地鐵建設(shè)項(xiàng)目競相開工。至2015年前后，北京、上海、廣州等22個(gè)城市將建設(shè)79條軌道交通線路，總長2259.84km，總投資8820.03億元。2015年前后，我國建成和在建軌道交通線路將達(dá)到158條，總里程將超過4189km。伴隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，大中城市公共交通需求急劇上升，修建地鐵和輕軌已是各大城市基礎(chǔ)建設(shè)