CN100585125C - 地铁专用盾构管片预制施工工法 - Google Patents

Abstract

地铁专用盾构管片预制施工工法，包括钢筋骨架的制作和安装，模具的组装，混凝土的搅拌、运输和浇捣，管片拾面，蒸汽养护，拆模，管片养护步骤，在管片拾面后静置一小时，首先覆盖养护罩，然后进行无压蒸养，管片养护包括水池养护和喷淋养护，脱模后的管片静置30-60分钟，水池养护不少于7天，然后转运喷淋养护场；地下大口径管道盾构使用的混凝土环片预制施工也可参考本发明，其工艺布局合理，生产流畅，资源投入少，生产能力大，生产效率高，自动化程度高，有利于形成规模化的管片生产线。

Description

地铁专用盾构管片预制施工工法

技术领域

本发明涉及土木施工领域，尤其是地铁隧道盾构管片的预制施工方法。

背景技术

近几年来，地铁建设规模的不断扩大，盾构施工技术在地铁建设中得到越来越广泛的应用，管片作为地铁盾构施工的主要混凝土预制构件，其生产工艺较复杂，精度要求越来越高。以前地铁盾构管片的施工精度只能达到1mm，目前已要求成品达到0.5mm，因此迫切需要一种精度水平很高的地铁盾构管片施工方法。

随着国内各大城市的管片生产厂家不断增多，我国也已经制定了关于地铁施工技术规范。然而由于对管片的生产要求仍然未形成统一的工法，而各管片生产厂家的生产工艺也不尽相同，管片模具的周转效率低，生产速度不够快，鉴于此，地铁管片生产行业急需要一个比较成熟的生产工法来指导生产，提高生产效率。换言之，精度与效率是地铁盾构管片预制施工的重要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种成熟的地铁专用盾构管片预制施工方法，工艺布局合理，管片精度高，生产流畅，资源投入少，生产能力大，生产效率高，自动化程度高，有利于形成规模化的管片生产线。

地铁专用盾构管片预制施工工法，包括钢筋骨架的制作和安装，模具的组装，混凝土的搅拌、运输和浇捣，管片拾面，蒸汽养护，拆模，管片养护步骤。

所述蒸汽养护的步骤，在管片拾面后静置一个小时，其对脱模前的管片进行养护，首先覆盖蒸汽养护罩；然后进行无压蒸养，升温时间1-2小时，升温速度控制在10-20℃/小时；恒温时间2-3小时，最高温度控制在55℃以下；降温阶段1-2小时，降温速度控制在10-20℃/小时；管片出槽时表面温度与环境温度之差不大于20℃。本发明对蒸汽养护的工艺进行了改进，无压蒸养不需要高压釜，只需要帆布作为蒸汽养护罩覆盖预制管片，工艺操作简单，帆布可重复利用。在本发明的温度范围以及升温降温的速度内，管片能够最快速达到设计强度。例如采用普通养护手段24小时内管片模具只能周转一次，而采用本发明的预制施工方法后可周转两次，显著地提高了生产速度及模具的周转率。

所述管片养护的步骤，包括水池养护和喷淋养护两种工艺形式。本发明的预制施工工法管片养护的步骤实行双控指标，脱模后的管片静置要达到30-60分钟，而且也要待管片表面与水池温度差不超过15℃时再将管片吊入水池进行水池养护。在施工实践中管片构件基本可以同时达到这两个指标。水池养护不少于7天；然后将管片转运至喷淋养护堆场进行喷淋养护，通过加压水泵对管片进行自然喷淋养护。

所述蒸汽养护罩为帆布，彩条布或活动棚架。

所述混凝土搅拌的步骤中，搅拌时间不少于2分钟，材料允许误差为：水泥±2％；粗细骨料±3％；水和添加剂±2％。坍落度对于管片构件表面的外观质量具有重要影响，本发明的预制施工工法将坍落度严格控制在50±20mm，能显著降低管片外表的粗糙和产生气泡的程度。

采用的管片模具宽度尺寸公差为±0.25mm。

所述钢筋骨架的安装步骤中，钢筋绑扎采用CO₂焊。

所述混凝土的浇捣步骤，其采用下料斗进行浇注，采用插入式振动棒振动成型，每个振动点的振动时间控制在20秒以内，振实后拔出振动棒；全部振动成型完成后，抹平中间处混凝土。

所述管片拾面的步骤，在混凝土浇捣后，其使用铝合金压尺刮平去掉多余混凝土或填补凹陷处，并进行粗磨；然后使用灰匙将表面抹光。

所述拆模的步骤，相同条件养护的试件经试压，其强度达C18，则可进行拆模。

本工法适用于地铁专用5.4m内径盾构施工用混凝土管片的预制施工，地下大口径管道盾构使用的混凝土环片预制施工也可参考。

合理配置管片成型车间的生产设备，充分发挥各生产设备在管片生产中的作用，将工艺流程中的各道工序有效地结合起来，实现了由原材料进场、生产过程控制、质量严格监控、产品合格验收到产品出场的资源优化配置。

本发明的有益效果是

1、工艺布局合理，生产流畅，资源投入少，生产能力大，生产效率高。

2、自动化程度高，有利于形成规模化的管片生产线。

3、质量水平严格，管片精度高，外观质量好，有利于规范产品质量验收标准，产品质量满足地铁盾构工程需要。

4、该工法采用工厂化预制施工，具有环保、节能、施工更安全的特点。

附图说明

图1为本发明的地铁专用盾构管片预制施工工法的流程框图。

具体实施方式

一、钢筋骨架的制作

钢筋骨架的制作与检查：钢筋骨架的制作在钢筋车间内进行，钢筋原材经过切断、弯曲、弯弧等工序后，采用CO₂弧焊机在定尺模具上进行焊接成型，然后将制作好的钢筋骨架放入标准靠模内检查，钢筋骨架经过检查合格后使用叉车从钢筋车间运往管片成型车间。

1作业时应按设计工程师下达的钢筋加工大样图纸进行，如有变更应按变更通知执行。钢筋特定形状的长度计量方法、弯曲尺寸计量方法应符合图纸要求。

2钢筋开料工人应按钢筋工长下达的作业表对钢筋进行切断加工，开料前必须熟悉下料清单，对钢筋下料变更通知应及时了解并对变更做出明显标识。

3开料必须根据编制的开料程序进行，每次调整尺寸均应试切料，核准量度尺寸后、方能进行连续切断操作，钢筋切断长度误差要求：受力钢筋长度允许误差不得超过±10mm，弯曲钢筋的弯折位置允许误差不得超过±10mm，箍筋的部位长度允许误差不得超过±10mm。

4钢筋弯曲应严格按设计图纸要求，并按钢筋工长下达的钢筋弯曲作业表对钢筋进行弯曲加工。

5钢筋弯弧过程应保持平稳、均速，防止平面翘曲，成型后表面不得有裂缝。

6钢筋骨架成型必须在符合设计要求的靠模上制作，骨架首先必须通过试生产，以检验合格后方可批量焊接成型及制作。

7使用CO₂弧焊机进行钢筋骨架焊接成型时，焊缝不得出现咬肉、气孔、夹杂现象。钢筋焊接按设计施工和现行国家标准，焊缝高度必须符合规范要求，焊接后必须将氧化皮及焊渣清除干净。

二、模具的组装

将管片模具内的残余混凝土清理干净，拼装好模具，然后，采用喷雾方法在模具内均匀涂上脱模剂，安装钢筋骨架和各种预埋件。

1组装模具前必须认真清理模具，把模具上的混凝土残积物全部清除，清洁后的模具内表面的任何部位不得仍积有混凝土残积物。模具内表面使用海棉块及胶片配合清理。清理模具外表面时，特别要注意清除测量水平的所有位置的混凝土残积物。混凝土残积物全部被剥落后，应由专人使用高压空气喷射，把全部杂物从模具内表面清理干净，不得有任何残留杂物。

2由专人负责喷涂脱模剂，喷涂脱模剂之前，必须先检查模具内表面是否留有混凝土残积物，如有应通知清模人员返工清洁。先使用雾状喷雾器喷涂一薄层，然后用拖布均匀抹，务必使模具内表面全部均布薄层脱模剂，如两端底部有淌流的脱模剂积聚，应用棉纱清理干净。

3将环向侧模板中间螺栓用手旋紧定位，后用专用工具均衡用力拧至牢固，特别注意严格使吻合标志完全对正位，并拧紧螺栓，不得用力过猛。把纵向侧模板中间螺栓用手拧紧后再用专用工具拧紧，由中间位置向两端顺序拧紧，严禁反顺序操作，以免导致模具变形精度损失。

4钢模组合好后核对吻合标志，由专人负责对模具内弧面进行宽度测量。检验结果要报告监理工程师认可，方可进行下一步的工序。

三、钢筋骨架安装

1在钢筋骨架上的指定位置装上保护层垫块后，由桥吊配合专用吊具按规格把钢筋骨架吊放入模具。操作时桥吊司机与地面操作者应密切配合，两端由操作者扶牢，以明确手势指挥，对准确位置轻吊、轻放，不得使钢筋骨架与模具发生碰撞。

2钢筋骨架放入模具后要检查模侧、底部保护层是否匀称，任何导致保护层大于规定公差，或严重扭曲的钢筋骨架都不得使用，应吊离模具运走。使用塑料专用卡，钢筋的保护层厚：主筋50mm，次筋25mm。

3钢筋骨架入模后，按标准要求对每只钢筋骨架一一进行校正。对横向、纵向的螺栓孔位置、保护层等进行校正、实测，经验收合格后，方可进行管片混凝土的浇捣。

4固定在模板上的预留螺栓孔、灌浆孔、预埋件不得遗漏，安装必须牢固，位置准确，预埋件及预留螺栓在管片钢筋位置时，应将其焊接脚就近钢筋位置而进行焊接。

四、混凝土搅拌和运输

混凝土经过搅拌后，卸入电瓶运输车上的下料斗内，将搅拌好的混凝土运送到已组装好的模具位置，进行混凝土浇捣。

1搅拌系统必须按规定定期检验，称量系统严格按规格要求进行操作，并按规定定期校验电子称量系统的精确度。混凝土配合比必须经过试配，浇制两组试块按规范进行试验，试验结果须经监理审批确认合格后方可使用，每次搅拌前，由仪器自动测定砂石含水率，并根据含水量的变化进行调整，不准随意更改配合比。

2材料允许误差：水泥±2％；粗细骨料±3％；水和添加剂±2％。搅拌时间不小于2分钟，坍落度控制为50±20mm。

3混凝土试件制作，按同一配合比每灌注5环制作抗压强度试件一组，每10环制作抗渗压力试件一组的规定执行；且抗压试件还要满足每班最少抽一组混凝土试件。

五、混凝土浇捣

混凝土浇注采用下料斗下料的方式进行浇注，使用桥吊将下料斗吊起，混凝土入模浇铸。采用插入式振动棒振动成型，每个振动点振动时间控制在10-20秒内，振实后振棒必须慢慢拔出。全部振动成型完成后，应抹平中间处混凝土。

1浇筑前必须按规定对组装好的模具进行验收，确保模具的尺寸公差符合规定的要求。

2混凝土浇注采用下料斗下料的方式进行浇注，混凝土下料斗采用双料口控制出料，可以增加料斗的下料速度。

3混凝土要分层次灌注，要特别注意使混凝土在模具内匀布。

4采用插入式振动棒振动成型，振动至混凝土与侧板接触处不再有喷射状气、水泡，并达到均匀为止，要特别注意勿使振动棒撞击模板。混凝土振实后，振棒必须慢慢拨出。

5只有被确认坍落度在允许的范围内才可使用，否则要废弃。采用振动棒振动成型时，必须严格控制振动时间。

6振动成型完成后，应抹平中间处混凝土，使用铝合金压尺，刮平去掉多余混凝土(或填补所凹陷处)磨平。然后使用灰匙进行光面，使管片表面平整、光滑。使用长灰匙精工抹平，以使表面光亮无灰匙印迹。

六、管片拾面

使用铝合金压尺，刮平去掉多余混凝土(或填补所凹陷处)，并进行粗磨。然后使用灰匙进行光面，使管片面平整、光滑。使用长灰匙精工抹平，力求使表面光亮无灰匙印。

七、蒸汽养护

采用蒸汽养护方式对脱模前的管片进行蒸汽养护，以提高模具的利用率。养护蒸汽的温度控制采用温度控制器，通过模具内的温度传感器感应蒸汽温度的变化，以调节电磁阀自动控制供汽量的大小，使混凝土的蒸汽养护温度控制在设定的范围内，确保管片的质量要求。

1当管片浇筑后，在静养区内停放1h；并按要求做好粗面批抹，待表面收水时再精细抹至光面。

2覆盖管片蒸养罩，并做好蒸养罩的防止蒸气外泄措施和测温检查孔的安全性能。

3蒸汽养护过程必须严格遵守“静停、升温、恒温、降温”四个阶段进行控制，避免由于蒸汽温度骤然升降而引起混凝土构件产生裂缝变形。采用无压蒸养方式(管片经光面后和混凝土静养1小时后，用帆布蒸养罩覆盖模具进行无压蒸养。升温时间(1～2)小时，恒温阶段温度控制在55℃(2～3)小时，降温阶段控制(10～20)℃/h(约1～2小时)。出槽构件表面温度与环境温度之差不得大于20℃，混凝土强度达C18可进行脱模。

4拆模或撤除保温设施时，表面温度与环境温度之差不宜大于20℃。

5由持有劳动局发放特殊工种上岗证及经过实操培训合格证的人员操作。专人负责操作蒸汽阀门的开启和关闭，记录温度等数据。

6混凝土管片试件的留置，除应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)第4.6.6和4.6.7条规定外，尚应增设不小于两组与管片同条件养护的试件，分别用于检验管片脱模强度和转入常温养护28d的混凝土强度。

7为避免由于蒸汽温度骤然升降而引起混凝土构件产生裂缝变形，必须严格控制升温和降温的速度，这一点对管片质量的影响至关重要。

8管片脱模后被吊入水池进行泡水养护，必须控制管片脱模时的表面温度与水池的水温差，温差一般不大于20度。

八、拆模

当管片蒸汽养护达到脱模强度时，对管片进行吊装脱模。在管片吊装脱模过程中，采用专用管片吊具将管片吊离模具，运送到管片翻转机上，进行下一道管片翻转工序。

1依据经相同条件养护试件经试压强度达C18，则可进行拆模。

2拆模顺序为：先拆卸纵向两端螺栓，向中方向拧松中部螺栓，再拧松开合螺栓。先拆卸灌浆管的固定螺栓及定位盖，清抹干净，放在指定位置。先拆卸纵向旁模与底模固定螺栓，后拆卸环向侧模与底模连结螺栓，拆卸顺序不得颠倒。

3拆模中严禁锤打、敲击等野蛮操作，脱模必须使用专用吊具，由专人向桥吊司机发出起吊信号进行脱模。

九、管片翻转及转运

当管片脱模后，吊运至管片专用翻转机上翻转90°，管片的翻转采用一次性翻转90°的管片翻转机，该设备采用液压自动控制，可根据需要自动调节其翻转速度，使管片快速完成90°翻转。然后采用专用吊具将管片吊运至电动运输车上，将管片从成型车间运往管片养护场地进行水池养护或喷淋养护。

十、管片养护

包括管片的水池养护和喷淋养护两种工艺形式，刚脱模的管片需要静置30-60分钟，待管片表面温度与水池温度接近(温度差一般不超过20度)时将管片吊入水池进行水池养护，水池养护时间一般不少于7天。然后将管片转运到喷淋养护堆场进行喷淋养护，在喷淋养护堆场的两侧布置水管喷头，通过加压水泵加压，对管片进行自然喷淋养护。

Claims (7)

1.地铁专用盾构管片预制施工工法，包括钢筋骨架的制作和安装，模具的组装，混凝土的搅拌、运输和浇捣，管片拾面，蒸汽养护，拆模，管片养护步骤，其特征是：

所述管片拾面的步骤在混凝土浇捣后进行，所述管片拾面的步骤为：使用铝合金压尺刮平去掉多余混凝土或填补凹陷处，并进行粗磨，然后使用灰匙将表面抹光；

在管片拾面后静置一个小时，然后进行所述蒸汽养护的步骤，所述蒸汽养护的步骤对脱模前的管片进行养护，首先覆盖蒸汽养护罩；然后进行无压蒸养，升温时间1-2小时，升温速度控制在10-20℃/小时；恒温时间2-3小时，最高温度控制在55℃以下；降温阶段1-2小时，降温速度控制在10-20℃/小时；管片出槽时表面温度与环境温度之差不大于20℃；

所述管片养护的步骤，包括水池养护和喷淋养护两种工艺形式，脱模后的管片静置30-60分钟，而且待管片表面与水池温度差不超过15℃时将管片吊入水池进行水池养护，水池养护不少于7天；然后将管片转运至喷淋养护堆场进行喷淋养护，通过加压水泵对管片进行自然喷淋养护。

2.如权利要求1所述地铁专用盾构管片预制施工工法，其特征是，所述蒸汽养护罩为帆布、彩条布或活动棚架。

3.如权利要求1所述地铁专用盾构管片预制施工工法，其特征是，所述混凝土搅拌的步骤中，搅拌时间不少于2分钟，材料允许误差为：水泥±2％；粗细骨料±3％；水和添加剂±2％，坍落度控制为50±20mm。

4.如权利要求1所述地铁专用盾构管片预制施工工法，其特征是，采用的管片模具宽度的尺寸公差为±0.25mm。

5.如权利要求1所述地铁专用盾构管片预制施工工法，其特征是，所述钢筋骨架的安装步骤中，钢筋绑扎采用CO₂焊。

6.如权利要求1所述地铁专用盾构管片预制施工工法，其特征是，所述拆模的步骤，相同条件养护的试件经试压，其强度达C18，则可进行拆模。

7.如权利要求1所述地铁专用盾构管片预制施工工法，其特征是，所述混凝土的浇捣步骤，其采用下料斗进行浇注，采用插入式振动棒振动成型，每个振动点的振动时间控制在20秒以内，振实后拔出振动棒；全部振动成型完成后，抹平中间处混凝土。

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