盾構(gòu)隧道混凝土管片制作施工工法

1、盾構(gòu)隧道混凝土管片制作施工工法中鐵十六局集團(tuán)盾構(gòu)工程項(xiàng)目經(jīng)理部一、 前言目前國(guó)內(nèi)城市地鐵建設(shè)開始高速發(fā)展，而在城市內(nèi)進(jìn)行地鐵施工，對(duì)文明施工、地面沉降控制、建筑物保護(hù)等要求都比較高，因此明挖法和傳統(tǒng)的礦山法隧道施工已逐漸被造價(jià)低、機(jī)械化程度高、施工安全系數(shù)高的盾構(gòu)法隧道施工所取代。而管片襯砌的質(zhì)量最終決定了盾構(gòu)隧道的施工質(zhì)量，我局于2001年3月首次承擔(dān)了深圳地鐵盾構(gòu)隧道的施工，為爭(zhēng)創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程，首先在管片生產(chǎn)上入手，大力開展科技攻關(guān)，不斷完善施工工藝，通過采用風(fēng)動(dòng)振搗和蒸氣養(yǎng)護(hù)工藝，在短短的7個(gè)月時(shí)間里順利圓滿完成了2900環(huán)、17400塊管片的生產(chǎn)任務(wù)，解決了管片外側(cè)浮漿較厚、容易出現(xiàn)大面積

2、氣泡、脫模過程中崩角、掉塊等一系列難題，在總結(jié)這些施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上形成本工法。二、 工法特點(diǎn)（1） 采用高精度鋼模，低坍落度混凝土，風(fēng)動(dòng)振搗，蒸汽養(yǎng)護(hù)技術(shù)，快速生產(chǎn)高精度、高強(qiáng)度、高質(zhì)量的管片。（2） 施工作業(yè)規(guī)范化、程序化、標(biāo)準(zhǔn)化。三、 適用范圍本工法適用于各種盾構(gòu)隧道管片制作，對(duì)于制作精度要求比較高的高強(qiáng)度混凝土預(yù)制件也有一定的指導(dǎo)作用。四、 施工工藝（1） 工藝流程見圖（一） 上脫模油、組模模具檢驗(yàn)準(zhǔn)備模具鋼筋籠及預(yù)埋件安裝鋼筋籠檢驗(yàn)鋼筋籠制作砼澆注搗固砼檢驗(yàn)砼拌和砼試配抹面、蒸汽養(yǎng)護(hù)廢棄混凝土脫模并標(biāo)記管片運(yùn)輸至工地水池養(yǎng)護(hù)噴淋養(yǎng)護(hù)（2） 操作要點(diǎn)a. 澆注混凝土前的準(zhǔn)備工作： 清洗模

3、具：組模前要對(duì)鋼模進(jìn)行徹底清洗，混凝土殘?jiān)仨毴跨P除，內(nèi)表面使用膠片配合清理，并用高壓水沖洗干凈。 噴涂脫模油：使用霧狀噴霧器噴涂，然后抹布均勻抹，使模具內(nèi)表面均布薄層脫模油，如出現(xiàn)脫模油流淌，用棉紗清理干凈。 組模：模具的質(zhì)量，特別是尺寸精度，對(duì)生產(chǎn)出合格的管片，拼裝成尺寸準(zhǔn)確的襯砌環(huán)是極其重要的，因此要嚴(yán)格控制組模質(zhì)量。 模具檢查：模具組裝完畢后，由專職質(zhì)檢員用內(nèi)徑千分尺在模具指定位置進(jìn)行寬度檢測(cè)，同時(shí)對(duì)模具的內(nèi)弧面平整無翹曲。 鋼筋籠骨架入模：鋼筋籠在靠模上制作完畢，用龍門吊配合專用吊具按各種規(guī)格將鋼筋籠放入模具內(nèi)，鋼筋籠型號(hào)與模具型號(hào)要匹配，保護(hù)墊塊位置準(zhǔn)確。 模具準(zhǔn)備b. 混凝土澆

4、注 混凝土配合比必須進(jìn)行試配，并進(jìn)行試驗(yàn)以獲取正確的養(yǎng)護(hù)時(shí)間和抗壓強(qiáng)度。并符合如下要求：混凝土立方體強(qiáng)度及抗?jié)B試驗(yàn)；檢驗(yàn)混凝土配合比能否滿足抗?jié)B和設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求；管片吊裝孔抗拔試驗(yàn)，檢驗(yàn)吊裝孔最大抗拔能力以確保管片安裝時(shí)的安全。 混凝土澆注前的準(zhǔn)備工作完成后開始混凝土澆注，用龍門吊將裝滿坍落度70±10mm、強(qiáng)度C50、抗?jié)BS10的防水混凝土的混凝土斗吊至模具上方，然后先模具兩端后中間進(jìn)行放料。 開動(dòng)模具上的附著式風(fēng)動(dòng)振動(dòng)器振搗，振動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短的判別是觀察混凝土與側(cè)板接觸處，如不再有噴射狀氣、水泡并能均勻起伏為適當(dāng)時(shí)間，一般控制在46分鐘，不得超過8分鐘，振搗采用混凝土分批放料，從而實(shí)

5、現(xiàn)分層振搗。 為減少管片成型后的氣泡、水眼，待風(fēng)動(dòng)式振動(dòng)器振搗完以后，加以振動(dòng)棒振搗密實(shí)，振搗時(shí)不準(zhǔn)碰撞鋼模和預(yù)埋件，做到先中間，后兩邊，每個(gè)振動(dòng)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間控制在1020秒內(nèi)，振動(dòng)完成后緩慢拔出振動(dòng)棒。 全部振搗成型后，視氣溫及混凝土凝結(jié)情況，大約10分鐘后拆除壓板，進(jìn)行光面。光面分粗、中、細(xì)三個(gè)工序，粗光面：使用鋁合金壓尺，刮平去掉多余混凝土，并進(jìn)行粗磨。中光面：待混凝土收水后用灰匙進(jìn)行光面，使管片平整、光滑。精光面：使用長(zhǎng)匙精工抹平，力求表面光亮無灰匙印，管片外弧面平整度的誤差差值不大于±5mm。檢查鋼筋籠 澆注混凝土c. 養(yǎng)護(hù) 蒸汽養(yǎng)護(hù)：混凝土振動(dòng)成型并光面2小時(shí)后，混凝土表面

6、用手壓有輕微的壓痕時(shí)，在管片外弧面上蓋上濕潤(rùn)的養(yǎng)護(hù)布，將用于蒸汽的帆布套在模具上，下部同地面接觸的地方用木方壓實(shí)，在帆布套上預(yù)留的小孔中插入溫度計(jì)，檢查無誤后通入蒸汽，布置于模具底部的蒸汽管布滿小孔，蒸養(yǎng)時(shí)蒸汽會(huì)從每個(gè)小孔中均勻的噴出來，使整個(gè)模具均勻的升溫，升溫時(shí)速度在每小時(shí)1520，防止升溫太快管片出現(xiàn)收縮裂紋，最高養(yǎng)護(hù)溫度5060，恒溫34小時(shí)，降溫速度在每小時(shí)1520，并保證蒸養(yǎng)后的管片溫度與外界溫度差不大于20。在整個(gè)過程中要每半小時(shí)查看溫度計(jì)上的讀數(shù)，發(fā)現(xiàn)問題用調(diào)整蒸汽通入量的大小來調(diào)節(jié)溫度。 蒸汽養(yǎng)護(hù) 水養(yǎng)護(hù) 脫模后的養(yǎng)護(hù)：管片脫模后吊入水池內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，確保管片完全浸泡在水里，管

7、片入池時(shí)管片與池中水的溫度差不得大于20，養(yǎng)護(hù)周期為7天，然后進(jìn)行淋水養(yǎng)護(hù)，保持管片外面濕潤(rùn)，噴淋養(yǎng)護(hù)達(dá)到28天齡期。d. 脫模 管片通過蒸汽養(yǎng)護(hù)足夠時(shí)間后，測(cè)試混凝土試塊強(qiáng)度，當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到15Mpa以上時(shí)，開始組織脫模。 拆模順序：疊齊養(yǎng)護(hù)布；拆卸手桿螺栓，清除混凝土殘積物；拆卸旁模與底模固定螺栓；拆卸側(cè)模與端模連接螺栓，兩側(cè)和端模拆開后，使用專用水平起吊吊具，用龍門吊將管片吊出到管片翻身機(jī)上。 拆模中嚴(yán)禁錘打，敲擊模具等野蠻操作，管片起吊時(shí)，地面操作要由多人配合進(jìn)行，確保管片垂直出模，以免損壞管片。管片脫模e. 三環(huán)試拼裝 管片正式生產(chǎn)前和每生產(chǎn)100環(huán)管片后，由于管?？赡艹叽绮粔蚓_或生產(chǎn)

8、過程中震動(dòng)變形，因此需要進(jìn)行三環(huán)試拼裝以檢查管片幾何尺寸和模具是否符合要求。 為保證拼裝質(zhì)量，需制作一個(gè)鋼筋混凝土平臺(tái)，平臺(tái)確保水平，誤差控制在2mm以內(nèi)。 制作12個(gè)拼裝支架，支架能夠在高度上進(jìn)行微調(diào)，以便矯正管片拼裝后的水平。 拼裝順序：首先在平臺(tái)上畫直徑為管片內(nèi)徑和外徑的兩個(gè)圓，作為拼裝時(shí)的參考線；先放置標(biāo)準(zhǔn)塊，再鄰接塊，最后放入封頂塊；一環(huán)拼裝完后，錯(cuò)縫拼裝另兩環(huán)。 檢測(cè)：管片拼裝完后利用不同型號(hào)的插片對(duì)管片之間的縱縫、環(huán)縫進(jìn)行測(cè)量，以檢測(cè)各管片之間的縫隙是否符合要求；再用水準(zhǔn)儀分別測(cè)量各接縫的幾個(gè)點(diǎn)，然后計(jì)算這幾個(gè)點(diǎn)是否在同一水平面上。三環(huán)試拼裝檢驗(yàn)f. 管片修補(bǔ) 在管片脫模和搬運(yùn)過

9、程中不可避免的會(huì)發(fā)生管片掉角、崩塊現(xiàn)象，需要進(jìn)行修補(bǔ)。 管片外表面的氣泡,蜂窩或漏漿:深度5mm時(shí),用西卡膠皇拌和水泥逐個(gè)填平; 深度5mm時(shí),先用錘子或鑿子刮去表面微細(xì)裂痕,用水清洗基層,清除所有的浮漿,油跡,粉塵等雜物,然后裝上木模板,用西卡膠皇修補(bǔ)拌和水泥進(jìn)行曲修補(bǔ)填平,干后再涂一層混合漿液,干透后(24小時(shí))再打磨。 管片露筋:基層處理,用刀刮去鋼筋表面的污垢,再用高純度酒精清洗鋼筋。待干透后，使用小灰鏟進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)分二次進(jìn)行。第一，初步修補(bǔ)，管片周邊裝好木模后，涂底層漿液，再用修補(bǔ)劑混合水泥將修補(bǔ)部位填平，第二，表面涂一層混合漿液待干透后，用砂紙進(jìn)行磨平修整。 邊角崩塊：基層處理，

10、用錘子或鑿子刮去表面微裂痕，去除油跡和灰塵，修補(bǔ)處理分二步進(jìn)行，第一，裝好木模，填平該修補(bǔ)的部位。第二，表面涂一層混合漿液，干后用砂紙磨平修整。（3）注意事項(xiàng)a. 嚴(yán)禁使用鐵器進(jìn)行內(nèi)表面清模。b. 放入鋼筋籠之前必須對(duì)鋼模內(nèi)弧面寬度進(jìn)行檢測(cè)，裝配好模具后必須對(duì)鋼模外弧面進(jìn)行檢測(cè)。c. 拆模中嚴(yán)禁捶打，敲擊模具等野蠻操作，管片起吊時(shí),地面操作由四人配合進(jìn)行，確保管片垂直出模,以免損壞管片。d. 拆除墊圈時(shí)不能硬撬，硬敲，以免損壞墊圈和管片。五、 機(jī)具設(shè)備（主要機(jī)具設(shè)備見表1）序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格數(shù)量備注1管模寬度1.2米8套可根據(jù)施工進(jìn)度確定數(shù)量2龍門吊16噸跨度22米3可根據(jù)隧道施工進(jìn)度和現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地

11、大小確定3龍門吊10噸跨度17米24鍋爐SHF-106設(shè)計(jì)壓力10Kg/cm21提供蒸氣5空氣壓縮機(jī)排氣壓0.7MPa2風(fēng)動(dòng)振搗6翻片機(jī)額定荷載5噸3管片翻身7試塊制作器具抗壓、抗?jié)B6套8水平起吊吊具5噸2可自制9垂直起吊吊具5噸2可自制10混凝土下料斗1.5m3，1m32可自制11內(nèi)徑千分尺100200mm/0.01mm112游標(biāo)卡尺02000mm/0.05mm213混凝土攪拌站ELBA45M3/h114叉車10噸415養(yǎng)護(hù)設(shè)備蒸汽罩48套16塞尺各種型號(hào)規(guī)格2把17鋼筋加工設(shè)備2套包括彎曲機(jī)、切斷機(jī)、電焊機(jī)等六、 勞動(dòng)組織（見表2）序號(hào)工序工種每班數(shù)量工作內(nèi)容1鋼筋籠制作鋼筋工16根據(jù)圖紙

12、彎曲下料電焊工6氣體保護(hù)焊2模具組模工10組裝模具模具檢測(cè)工33混凝土混凝土拌合10混凝土工8光面4養(yǎng)護(hù)4試驗(yàn)及修飾84其它門吊司機(jī)4保全4機(jī)動(dòng)1鏟車司機(jī)2監(jiān)控1七、 質(zhì)量控制1、 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（1） 管模檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)名稱誤差范圍(mm)(mm)內(nèi)弧弦長(zhǎng)度+1-1厚度+1-1寬度+0.5-0.5螺栓孔一尺寸和位置+1-1（2） 管片成品標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)檢測(cè)內(nèi)容要求方法允許誤差1內(nèi)弧弦長(zhǎng)度檢測(cè)率100%游標(biāo)卡尺±1mm2厚度檢測(cè)率100%游標(biāo)卡尺+3，-1mm3寬度檢測(cè)率100%游標(biāo)卡尺±0.5mm4螺栓孔尺寸位置檢測(cè)率100%游標(biāo)卡尺±5mm5嵌槽與密封槽檢測(cè)率100%游標(biāo)卡尺&

13、#177;5mm（3）三環(huán)試拼裝標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)內(nèi)容檢測(cè)要求檢測(cè)方法允許誤差1環(huán)縫間隙每環(huán)測(cè)六點(diǎn)插片1mm2縱縫間隙每條縫測(cè)六點(diǎn)插片2mm3成環(huán)管片外徑各測(cè)六點(diǎn)用鋼卷尺2mm4成環(huán)后內(nèi)徑測(cè)六點(diǎn)卷尺1mm5螺栓孔中心圓測(cè)六點(diǎn)卷尺±2mm（4）抗?jié)B標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)有10%的管片進(jìn)行檢漏測(cè)試，其檢測(cè)抗?jié)B壓力為0.8Mpa，恒壓時(shí)間為2小時(shí)，以滲透深度1/5管片高度為合格。2、 質(zhì)量保證措施（1） 建立質(zhì)量保證體系，開展全面質(zhì)量管理活動(dòng)，各工序指派專人負(fù)責(zé)，技術(shù)人員跟班作業(yè)。（2） 加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量檢驗(yàn)，材料質(zhì)量必須符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。做好臺(tái)帳登記，同時(shí)通知試驗(yàn)部門取樣試驗(yàn)。（3） 管片必須按設(shè)計(jì)要求及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

14、進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格的鋼模方能投入生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中，質(zhì)檢人員每天對(duì)鋼模的主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)測(cè)實(shí)量，不斷矯正管模尺寸。（4） 鋼筋籠入模后，按標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)每個(gè)鋼筋籠進(jìn)行校正。對(duì)環(huán)、縱向螺栓孔位置、保護(hù)層厚度進(jìn)行校正實(shí)測(cè)，合格后方可進(jìn)行混凝土澆注。（5） 混凝土攪拌站要經(jīng)常對(duì)各類衡器進(jìn)行檢驗(yàn)，使用過程中加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，使稱量系統(tǒng)始終保持良好的工作狀態(tài)。（6） 混凝土振搗時(shí)要嚴(yán)格控制風(fēng)動(dòng)頻率和時(shí)間，避免過振和漏振產(chǎn)生氣泡或浮漿。（7） 管片達(dá)到16Mpa強(qiáng)度后方可脫模，并在管片上印刷生產(chǎn)日期、型號(hào)、編號(hào)。八、 安全措施1、 對(duì)管片生產(chǎn)的全體操作人員進(jìn)行安全、技術(shù)交底，并進(jìn)行崗位責(zé)任制和各項(xiàng)操作規(guī)程學(xué)習(xí)。

15、2、 車間人員進(jìn)廠后必須帶好安全帽，不得在起吊物下站立或行走。3、 門吊司機(jī)必須經(jīng)培訓(xùn)考核后才能進(jìn)行單獨(dú)操作，工作時(shí)必須集中注意力，聽從起重工的指揮。4、 車間內(nèi)一切機(jī)械設(shè)備嚴(yán)格按有關(guān)操作規(guī)程操作，做好經(jīng)常性的檢查保養(yǎng)工作，非操作人員一定不得擅自使用。5、 各種吊運(yùn)鋼絲繩、夾具、銷軸等物件使用之前必須檢查，并及時(shí)修復(fù)更新。6、 管片堆放不得超高，要堆放平整，避免傾覆。九、 效益分析1、 與礦山法隧道襯砌相比，管片襯砌屬工廠預(yù)制，質(zhì)量有保證，而且生產(chǎn)速度快、精度高。2、 在盾構(gòu)法隧道施工開始在我國(guó)大面積普及的今天，管片的制造生產(chǎn)有著廣闊的發(fā)展前景。十、 工程實(shí)例我局承擔(dān)的深圳地鐵一期工程華強(qiáng)路崗廈區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，隧道全長(zhǎng)3471.6m。管片襯砌外徑6000mm，內(nèi)徑5400mm，每環(huán)平均寬1.2m，厚300mm，為楔形量51mm的單層通用管片，鋼筋混凝土管片強(qiáng)度等