地鐵盾構(gòu)隧道預(yù)制管片施工檢驗(yàn)技術(shù)

1、地鐵盾構(gòu)隧道預(yù)制管片施工檢驗(yàn)技術(shù)摘要：文章主要闡述了西安地鐵三號線通化門胡家 廟石家街盾構(gòu)區(qū)間預(yù)制管片施工工法、管片檢驗(yàn)、管片質(zhì) 量控制措施等內(nèi)容，希望能夠?yàn)槎軜?gòu)混凝土管片生產(chǎn)質(zhì)量提 高起到借鑒作用。Abstract ： This paper mainly expounds the content of Xian metro line three Tonghuamen Hujiamiao Shijiajie shield construction method ， segment test， inspection and quality control measures， to hope to

2、 provide reference for the quality improvement of the production of concrete segment of shield.關(guān)鍵詞： 盾構(gòu)管片；早強(qiáng)塑性混凝土；插入式振搗； 脫模劑；鋼筋骨架；養(yǎng)護(hù)Key words ： shield segment；early strong plastic concrete ； insert type vibrator ；release agent；steel skeleton；maintenance中圖分類號： TV512 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1006-4311（ 2015） 17-

3、0235-040 引言 地鐵盾構(gòu)隧道已被廣泛采用，作為盾構(gòu)隧道最主要部分 的鋼筋混凝土管片不僅要承載隧道外側(cè)的土壓、水壓，保持 隧道凈空，防止?jié)B漏，同時(shí)還要在盾構(gòu)施工過程中承受施工 荷載，這對管片的尺寸精度、外觀、結(jié)構(gòu)性能和耐久性提出 了很高的要求，因此管片的施工工法、檢驗(yàn)及質(zhì)量控制就顯 得尤為重要。1 工程概況西安地鐵三號線通化門胡家廟石家街區(qū)間隧道盾 構(gòu)管片共計(jì) 1982 環(huán)，外徑 6 米，內(nèi)徑 5.4 米，環(huán)寬 1.5 米， 厚度0.3米；混凝土強(qiáng)度等級為 C50，防滲等級為P10。管 片廠占地約 120 畝，廠內(nèi)設(shè)置鋼筋加工區(qū)、混凝土澆筑區(qū)、 CMA 認(rèn)證試驗(yàn)室、室外養(yǎng)護(hù)池、管片堆放區(qū)

4、、管片檢測及 試驗(yàn)等設(shè)施設(shè)備。車間投入 12 套高精度模具，保質(zhì)保量完 成盾構(gòu)管片預(yù)制。2 預(yù)制管片施工工法2.1 預(yù)制管片施工工藝流程 預(yù)制管片施工工藝流程見 圖1。2.2 原材料選擇2.2.1 水泥：宜采用非堿活性骨料；當(dāng)采用堿活性骨料 時(shí)，混凝土中堿含量的限值應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50010 的規(guī)定，采用強(qiáng)度不低于 42.5R 的普 通硅酸鹽水泥其性能符合 GB175 的規(guī)定，具備產(chǎn)品質(zhì)量證明 文件、稱重單，并應(yīng)復(fù)檢合格。不得采用受潮和過期水泥， 不同廠家、不同品種和不同等級的水泥不得混用。2.2.2 鋼筋：管片鋼筋采用 HPB300 和 HRB400E 。所有 鋼

5、筋必須符合 GB1499、 GB13013、GB/T701 的規(guī)定，具備 產(chǎn)品質(zhì)量證明文件、稱重單，并應(yīng)復(fù)檢合格。223砂：宜采用級配良好的II區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù) 2.33.0，含泥量不大于 2%，非堿活性，每批進(jìn)廠后應(yīng)取樣復(fù)檢 合格后方可使用。2.2.4 碎石：宜采用最大粒徑 25mm 的連續(xù)級配碎石， 含泥量不大于 2% ，非堿活性，每批進(jìn)廠后應(yīng)取樣復(fù)檢合格 后方可使用。2.2.5水：混凝土拌合用水應(yīng)符合 JGJ63的規(guī)定。2.2.6 外加劑：應(yīng)有質(zhì)量證明及使用說明書，并應(yīng)符合 GB8076、GB50119 等規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。外加劑進(jìn)場后，經(jīng) 抽樣檢驗(yàn)合格后方可使用。不得使用業(yè)主控制廠家之外

6、的鋼 筋。2.2.7粉煤灰：所用粉煤灰應(yīng)符合 GB/T1596規(guī)定的I級或 II 級粉煤灰，燒失量不大于 5%。進(jìn)場應(yīng)有產(chǎn)品合格證并 經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可使用。2.2.8 吊裝孔預(yù)埋件、螺栓孔預(yù)埋件：材質(zhì)、規(guī)格尺寸、 形狀、質(zhì)量等應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。2.3 鋼模板選型與安裝檢測2.3.1 鋼模板選型 鋼模的振搗形式可分為三種類型：人 工插入式振搗、附著式整體振搗、振動臺自動化生產(chǎn)線；鋼 模板選型對比具體見表 1。由表 1 所示，第二套及第三套方案中影響模具的壽命且易變形，從而有可能影響成品尺寸精度，經(jīng)多方面考慮決定選用人工插入式振搗，通過早強(qiáng)塑性 混凝土和蒸汽養(yǎng)護(hù)可解決生產(chǎn)效率低問題。2.3.2 安裝

7、檢測 鋼筋混凝土管片精度是以鋼模加工合攏振搗后的精 度作保證的，因此鋼模在正式投入管片制作前必須經(jīng)過四階 段檢驗(yàn)。即加工裝配精度檢測、運(yùn)輸?shù)綇S鋼模定位后的精度 復(fù)測、試生產(chǎn)后的鋼模精度同實(shí)物精度對比檢測及管片三環(huán) 水平拼裝精度的綜合檢測。各項(xiàng)檢測指標(biāo)均在標(biāo)準(zhǔn)的允許公 差內(nèi)，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，方可投入正常生產(chǎn)。 對管片脫模和起吊后的鋼模，必須在不損傷鋼模主體的前提下進(jìn)行徹底清理。確保鋼模內(nèi)表面和拼接縫不留有殘 漿和微小顆粒，以保證鋼模合攏的精度，模具每月定期進(jìn)行 保養(yǎng)。 脫模劑應(yīng)用專門工具均勻抹刷在鋼模與混凝土的所 有接觸面上。涂刷后應(yīng)有專人檢查，不得留有影響管片質(zhì)量 的隱患，確保脫模劑涂刷

8、質(zhì)量。 鋼模定期檢查：每套模具每生產(chǎn) 100環(huán)管片，應(yīng)再次進(jìn)行系統(tǒng)檢驗(yàn)，超標(biāo)必須上報(bào)和及時(shí)修正，復(fù)檢達(dá)標(biāo)后方可 繼續(xù)進(jìn)行管片制作。模具允許偏差和檢驗(yàn)方法見表 2。2.4 管片鋼筋骨架制作與安裝2.4.1 鋼筋斷料和彎曲成型 進(jìn)入斷料和彎曲成型階 段的鋼筋必須是標(biāo)識可用狀態(tài)的鋼筋。所有原材料經(jīng)試驗(yàn)室 取樣試驗(yàn)合格，監(jiān)理見證后，方能使用。斷料、彎曲成型 之前必須要有經(jīng)過詳細(xì)翻樣確認(rèn)的尺寸、形狀明細(xì)表，并準(zhǔn) 備好準(zhǔn)確的樣棒和校核基模，以保證在斷料、彎曲成型過程 中快速檢測。切斷和彎曲工序的操作和公差控制應(yīng)遵從規(guī) 范和標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)的規(guī)定。切斷和彎曲成型后的鋼筋制件應(yīng)分 類存放在支架上，并標(biāo)識狀態(tài)。 2.

9、4.2 鋼筋骨架組裝 根據(jù)管片鋼筋骨架制作的精度特殊性，要求各單體部件制 作成型精度必須滿足組裝精度要求。為此根據(jù)各單體部件和 組裝工藝的精度，專門加工相應(yīng)的制作靠模，來達(dá)到各自的 精度要求和組裝的精度要求。各單體部件和組裝工序中的 鋼筋連接均采用低溫焊接工藝（即 CO2 低溫保護(hù)焊）。 按 照設(shè)計(jì)和規(guī)定的要求對組裝完成的鋼筋骨架進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì) 量檢查，主要內(nèi)容包括：外觀、焊接和精度（公差）三個方 面，檢查合格后可掛牌標(biāo)識進(jìn)入成品堆放區(qū)待用。2.4.3 鋼筋骨架入模 鋼筋骨架的隔離器采用專用塑 料支架。選用標(biāo)準(zhǔn)：應(yīng)符合厚度、承載力和穩(wěn)定性要求，并 經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)認(rèn)可方可使用。鋼筋骨架入模條件：

10、經(jīng) 檢驗(yàn)合格認(rèn)可的骨架，形狀同鋼模相符合，鋼筋骨架尺寸符 合要求，經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)合格后方可使用。鋼筋骨架入模位置應(yīng)該保持正確，骨架任何部分不得 同鋼模、模芯等相接觸，并應(yīng)該有規(guī)定的間隙。入模工序全 部完成后，將塑料套管套在彎芯棒上，經(jīng)質(zhì)檢員檢查認(rèn)可， 方能進(jìn)行混凝土澆筑工序。鋼筋骨架制作、安裝允許偏差和 檢驗(yàn)方法見表 3 。2.5 混凝土澆筑成型2.5.1 混凝土拌合與運(yùn)輸 管片混凝土由攪拌系統(tǒng)供 應(yīng)。攪拌上料系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)及試驗(yàn)室等輔助設(shè)施均應(yīng)經(jīng)工 程師確認(rèn)能滿足本標(biāo)段管片制作的要求。管片混凝土攪拌 配合比經(jīng)模擬對比試驗(yàn)后，由工程師指定的配合比作為管片 混凝土的基本配合比。每天混凝土開拌前

11、根據(jù)氣候、氣溫和 骨料的含水量變化，出具當(dāng)日攪拌的混凝土配合比。根據(jù) 當(dāng)日混凝土配比單，調(diào)整好稱量、計(jì)量系統(tǒng)。稱量計(jì)量系統(tǒng) 應(yīng)定期校核，把稱量計(jì)量公差控制在允許公差之內(nèi)，以保證 上料計(jì)量系統(tǒng)始終在受控狀態(tài)下工作?；炷翑嚢枰?分、均勻，現(xiàn)場測試的混凝土坍落度公差滿足設(shè)計(jì)要求。攪 拌時(shí)間不得小于90秒，塌落度不宜大于70mm。混凝土試 塊留置每次澆搗不少于 3組。 其中一組進(jìn)標(biāo)養(yǎng)室標(biāo)養(yǎng)， 作 28 天標(biāo)樣強(qiáng)度試驗(yàn)；一組作為管片同條件養(yǎng)護(hù)，作同條件出水 強(qiáng)度試驗(yàn)；一組用于管片脫模起吊時(shí)的抗壓強(qiáng)度?；炷?倒入專用 1m3 儲料斗內(nèi)， 由汽車運(yùn)輸?shù)焦芷A(yù)制車間內(nèi)， 經(jīng) 龍門吊垂直提升運(yùn)到澆注位置，

12、下料入模。2.5.2 混凝土布料、振搗和成型 開始階段混凝土用儲料斗由兩邊向鋼模內(nèi)均勻進(jìn)行布料。當(dāng)蓋板封上后，混凝土 從鋼模中間下料。下料速度應(yīng)同振搗效果相匹配，尤其是在 每塊鋼模即將布滿時(shí)，更要控制布料速度，防止混凝土溢出 鋼模外。振搗是管片成型質(zhì)量的關(guān)鍵工序。振動時(shí)間、混 凝土坍落度、布料速度和振動器的效率等是構(gòu)成振搗效果的 四大要素。采用插入式振搗棒進(jìn)行振搗，按照快插慢拔的原 則進(jìn)行振搗，沿管片邊寬度 1.5m 方向應(yīng)不少于 5 點(diǎn)采用梅 花型布點(diǎn)均勻布置，間距 20cm 左右。沿管片弧長方向布棒 間距不得大于30cm。澆搗密實(shí)后蓋上蓋板擰緊螺栓?；?凝土管片成型后為保證管片外觀和表面質(zhì)

13、量，成型后的管片 外弧面混凝土收水應(yīng)根據(jù)氣溫間隔一定時(shí)間后進(jìn)行。管片外 弧收水工序應(yīng)由熟練的抹面工實(shí)施操作。拆卸面板進(jìn)行收水 的時(shí)間應(yīng)隨氣溫及混凝土凝結(jié)情況而決定，混凝土管片外弧 面混凝土的收水，應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)天氣溫度條件，間隔一段時(shí)間 后進(jìn)行，間隔時(shí)間應(yīng)控制在外弧面混凝土達(dá)到初凝，一般以 掀開中間的薄型布用手按微平凹痕為準(zhǔn)。光面程序應(yīng)分三步進(jìn)行即：粗光面：刮平去掉多余混凝 土或填補(bǔ)所凹陷處，并進(jìn)行粗抹；中光面：待混凝土收水后 使用大尺進(jìn)行光面；精光面：使用鋼抹子精工抹平，力求使 表面光滑平整。2.6 蒸汽養(yǎng)護(hù)、脫模、養(yǎng)護(hù)2.6.1 蒸汽養(yǎng)護(hù) 采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可提高混凝土早期強(qiáng)度，從而提高生產(chǎn)效率。在

14、澆搗結(jié)束及收水完成后，靜養(yǎng)不少于1小時(shí)開始蒸養(yǎng)。升溫速度每小時(shí)不得超過15C /h，降溫速度每小時(shí)不超過 10 C /h。恒溫溫度不宜超過 60 C,管片 應(yīng)在室內(nèi)靜養(yǎng)區(qū)進(jìn)行降溫。整個蒸養(yǎng)過程中，蒸養(yǎng)值班人 員加強(qiáng)責(zé)任心，如實(shí)記錄各個溫度測點(diǎn)的溫度變化，確保各 蒸養(yǎng)罩內(nèi)的溫度的統(tǒng)一性，使管片均勻升溫或降溫。2.6.2 脫模 采用真空吸盤作業(yè)時(shí)的強(qiáng)度應(yīng)不低于 30%， 采用專用吊具作業(yè)時(shí)的強(qiáng)度應(yīng)不低于 40%。脫模要平穩(wěn)起 吊，起吊時(shí)吊具必須垂直，脫模后的管片經(jīng)行車調(diào)運(yùn)時(shí)應(yīng)勻 速行駛，嚴(yán)禁猛吊猛落，超速行駛。管片脫模后吊運(yùn)靜養(yǎng)區(qū)進(jìn)行降溫，溫度與環(huán)境溫差不大于20 C即可進(jìn)行水養(yǎng)。2.6.3 養(yǎng)護(hù)

15、 養(yǎng)護(hù)分為 14d 水養(yǎng)和 14d 自然養(yǎng)護(hù)。14d 水養(yǎng)：管片入池前對產(chǎn)品溫度及水溫進(jìn)行檢測，溫差不大于20C即可進(jìn)行入池作業(yè)，避免發(fā)生溫度裂縫。14d 自然養(yǎng)護(hù)：完成 14d 水養(yǎng)護(hù)的管片吊至管片存放場 進(jìn)行周期為 14d 的自然養(yǎng)護(hù)， 提高混凝土后期強(qiáng)度， 28天強(qiáng) 度滿足設(shè)計(jì)要求方可運(yùn)往盾構(gòu)施工現(xiàn)場。3 管片檢驗(yàn) 管片檢驗(yàn)主要分為：水平拼裝、檢漏試驗(yàn)、抗彎性能試 驗(yàn)、抗拔性能試驗(yàn)、出廠檢驗(yàn)等。3.1 水平拼裝 預(yù)制混凝土盾構(gòu)管片生產(chǎn)正式開始之前， 進(jìn)行三環(huán)試拼裝，在安裝三環(huán)試拼裝前通知監(jiān)理工程師，進(jìn) 行三環(huán)試拼裝前的 28d 強(qiáng)度、單片尺寸外觀、檢驗(yàn)設(shè)備驗(yàn)收 合格后方可進(jìn)行三環(huán)試拼裝，

16、拼接方式采用錯縫拼裝，具體 檢測方法見表 4 。3.2 檢漏試驗(yàn) 管片齡期達(dá)到 28 天可以做檢漏試驗(yàn)，管 片正式生產(chǎn)后，每 50 環(huán)抽查一次，如果連續(xù)三次檢驗(yàn)合格， 每 100 環(huán)抽檢一次，如果連續(xù)三次檢驗(yàn)合格，每200 環(huán)抽檢一次。如出現(xiàn)一次不達(dá)標(biāo)，則恢復(fù)每 50 環(huán)抽查一塊管片的 最初檢測頻率，再按上述要求進(jìn)行抽檢。管片檢漏過程分別加壓至 0.2MPa、 0.4MPa、0.6MPa、 0.8MPa、1.1MPa 檢查管片是否有滲漏點(diǎn)；如果無滲漏，保 持恒壓I.IMPa，恒壓2小時(shí)，同時(shí)仔細(xì)檢查管片滲漏情況， 側(cè)面滲水高度不超過管片厚度的 1/5，應(yīng)判定該檢驗(yàn)批管片 檢漏性能合格，并做好記

17、錄。3.3 抗彎性能試驗(yàn) 在管片生產(chǎn)期間進(jìn)行每 1000 環(huán)進(jìn)行 一次管片的抗彎試驗(yàn)，管片整體抗彎試驗(yàn)是對管片進(jìn)行的承 載能力破壞性試驗(yàn)，以檢測其在規(guī)定的試驗(yàn)方法下的最大承 載力，從而驗(yàn)證管片的實(shí)際強(qiáng)度是否符合設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)結(jié) 果必須符合：開裂荷載（裂紋為 0.1mm 時(shí)）大于 1 76kN ；破 壞荷載（裂紋為 0.2mm 時(shí)）大于 232kN。3.4 抗拔性能試驗(yàn) 在管片生產(chǎn)期間進(jìn)行每 1000 環(huán)進(jìn)行一次管片抗拔 性能試驗(yàn)，注漿孔抗拔試驗(yàn)是對管片中心注漿孔進(jìn)行破壞性 拉拔試驗(yàn)，以檢測其在外力作用下承受的最大抗拔力，從而 驗(yàn)證管片施工時(shí)的安全性；加載至設(shè)計(jì)抗拔出力值，持續(xù)2min，觀察注漿

18、孔周邊是否發(fā)生開裂破壞等現(xiàn)象；承載力荷 載檢驗(yàn)值必須大于 280kN 。3.5 出廠檢驗(yàn) 每塊管片必須經(jīng)過嚴(yán)格質(zhì)量檢驗(yàn)， 必須逐 塊填寫好檢驗(yàn)表，檢驗(yàn)合格后的管片應(yīng)在統(tǒng)一部位蓋上合格 章以及檢驗(yàn)人員代號，合格的管片才能運(yùn)出，管片運(yùn)到工地 后，須經(jīng)盾構(gòu)施工單位驗(yàn)收合格后，方可認(rèn)為管片出廠。管 片出廠檢驗(yàn)內(nèi)容：生產(chǎn)齡期達(dá)到 28 天，管片強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì) 強(qiáng)度的 100%才能出廠；管片無缺角掉邊，無麻面露筋，表 面密實(shí)、光潔、平整；管片預(yù)埋件完好，位置正確；管片型 號和生產(chǎn)日期的標(biāo)志醒目、 無誤；管片檢驗(yàn)應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。4 管片質(zhì)量控制措施4.1 建立健全質(zhì)量管理體系和管理制度 根據(jù)國家質(zhì)量 管理制度

19、和質(zhì)量管理要求，建立健全項(xiàng)目質(zhì)量管理制度和管 理體系，以便對管片生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行控制和改進(jìn)；對人員開展 質(zhì)量培訓(xùn)教育，實(shí)現(xiàn)全員全過程質(zhì)量控制，提高員工的操作 技能和質(zhì)量意識；嚴(yán)格工序自檢、互檢、交接檢制度，實(shí)行 規(guī)范化質(zhì)量管理；采用 PDCA （計(jì)劃、執(zhí)行、檢查、改進(jìn)） 質(zhì)量控制管理，持續(xù)改進(jìn)，提高質(zhì)量管理水平。4.2 制定管片生產(chǎn)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn) 嚴(yán)格按照國家規(guī)范并 結(jié)合自身質(zhì)量控制要求從嚴(yán)制訂本項(xiàng)目的管片生產(chǎn)質(zhì)量控 制標(biāo)準(zhǔn)，在生產(chǎn)過程中嚴(yán)格執(zhí)行，保證管片生產(chǎn)質(zhì)量。4.3 加強(qiáng)管片生產(chǎn)過程關(guān)鍵工序控制 嚴(yán)格遵守材料進(jìn) 廠檢驗(yàn)制度，抓好鋼模板選型與安裝檢測、鋼筋骨架制作與 安裝、混凝土澆注成型、養(yǎng)護(hù)和管片檢驗(yàn)等關(guān)鍵工序。只有 對管片的生產(chǎn)實(shí)施全過程的控制，才能有效保證混凝土管片 的質(zhì)量，從而為盾構(gòu)隧道的工程質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。4.4 提高管片合格率的有效