CN106584654A - 一种预制钢筋混凝土管片的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种预制钢筋混凝土管片的生产工艺，其步骤包括：a.模具清理涂油；b.模具拼装；c.模具精度检测；d.钢筋骨架和预埋件的安装；e.混凝土浇筑振捣，振动时间控制在4～10min；f.混凝土成型抹面；g.管片蒸汽养护，振捣结束后静止3~4h开始升温蒸养，管片蒸养分静停T、升温S、恒温H、降温J四个阶段；h.管片脱模；i.管片编号标记和检查外观修补；j.管片水养护；k.管片存放。本发明能够节约建厂时间，有效缩短整个工期所用时间，节约建厂成本；固顶模具因其处于指定位置，有利于对指定问题管片精确管理，可迅速确定问题原因；能够生产高质量的隧道盾构钢筋混凝土管片；施工作业规范化、程序化、标准化。

Description

一种预制钢筋混凝土管片的生产工艺

技术领域

本发明涉及盾构管片领域，具体涉及指一种马蹄形盾构施工中预制钢筋混凝土管片的生产。

背景技术

盾构法施工是一项具有世界先进水平的地下隧道施工技术，采用盾构法进行隧道掘进具有施工速度快、衬砌质量高、环境影响小等优点，作为支护结构的预制硅管片要求具有高强度、高精度、高质量、高抗渗性能和较高的外观质量,它对隧道的长期稳定性和安全运行起着至关重要的作用。盾构隧道预制管片的生产，其工艺是随着隧道施工工艺，特别是盾构施工工艺的发展而发展的。盾构法施工技术有土压平衡式、泥水平衡式和混合型盾构，就截面形式有圆形、椭圆形、矩形、复圆形、马蹄形等，管片类型也随之发展，目前双圆盾构隧道的施工技术和双圆高精度预制混凝土管片的生产水平达到国际领先水平，但就马蹄形隧道混凝土管片的生产水平在国内还未发展成熟。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的问题，提出一种预制钢筋混凝土管片的生产工艺。

本发明的技术方案是这样实现的：一种预制钢筋混凝土管片的生产工艺，其步骤包括：

a. 模具清理涂油，模具清理时将模具内外围和底部混凝土残留物清理干净，采用钢丝球对模具内腔棱角部位灰浆进行打磨，涂刷脱模剂时，在模具内涂刷均匀、全面；

b.模具拼装，按先端头模板、后纵向模板的顺序合模，关闭两个纵向模板应首先抽出侧上边的螺栓；

c.模具精度检测，模具拼装后检测钢模宽度，合格后进入下一工序；

d.钢筋骨架和预埋件的安装，安装模具弯螺栓时涂上脱模剂,检查钢筋骨架保护层，安装预埋件，合格后盖上模具盖板，之后安装弯芯棒；

e. 混凝土浇筑振捣，浇筑过程中，分批启动模具自带气动振动器，先开启中间两个气动振动器导流，待注满后四台气动振动器同时开启；振动时间控制在4～10min;

f. 混凝土成型抹面, 振捣成型后拆除盖板进行抹面，抹面分粗、中、细三个工序，粗抹面收水，刮平去掉多余混凝土，并进行粗磨；中抹面，待混凝土收水后用钢抹子进行抹面，使管片外弧面平整、光滑，精抹面表面光亮无抹子印，管片外弧面平整度的误差值不大于±2mm；粗抹、中抹后覆盖塑料布，抹面过程中拔出弯螺栓；

g. 管片蒸汽养护，振捣结束后静止3~4h开始升温蒸养，管片蒸养分静停T、升温S、恒温H、降温J四个阶段；

h. 管片脱模，盾构管片在试件强度达到40%时拆模，管片脱模采用真空吸盘吊具，起吊时吊具必须垂直，管片在翻身后拆除注浆孔模芯，翻转架与管片接触部位有柔性材料予以保护；

i.管片编号标记和检查外观修补；

j.管片水养护，管片在水池中堆放排列整齐，并搁置在软质材料的垫条上，垫条厚度一致，养7天后出池存放；

k.管片存放，管片堆放排列对应整齐，并搁置在柔性垫条上，垫条厚度要一致，搁置部位与环向弯螺栓位置对应，每块下放置3根垫条，侧立状态堆放高度不超过3层。

优选的，在步骤b中，盾构管片模具包括底座小车，底座小车两端的立柱与頂模铰接相连，底模与底盘小车固定相连，端模下部通过铰链与底模相连，端模与侧模通过螺栓连接，侧模与顶模通过螺栓相连。

优选的，在步骤h中，升温速度不得超过15℃/h，最高温度不超过55℃；恒温2小时以上，相对湿度不小于90%；降温速度不超过20℃/h，并匀速降温至与室温差不超过15℃。

优选的，所述步骤e中振动时间为4～6min。

本发明是固顶模具台座法的施工作业，与现有技术相比in鞥够节约建厂时间，有效缩短整个工期所用时间，节约建厂成本；固顶模具因其处于指定位置，有利于对指定问题管片精确管理，可迅速确定问题原因；采用高精度钢模、低坍落度混凝土、附着式气动振捣和蒸汽养护技术，生产高质量的隧道盾构钢筋混凝土管片；施工作业规范化、程序化、标准化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的生产工艺流程示意图；

图2为本发明的盾构管片模具的结构示意图；

图3为管片蒸养制度示意图。

图4为管片生产线简易图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种预制钢筋混凝土管片的生产工艺，其步骤包括：

a.模具清理涂油，模具清理时将模具内外围和底部混凝土残留物清理干净，采用钢丝球对模具内腔棱角部位灰浆进行打磨，涂刷脱模剂时，在模具内涂刷均匀、不漏涂；

b.模具拼装，按先端头模板、后纵向模板的顺序合模，关闭两个纵向模板应首先抽出侧上边的所有螺栓；

c.模具精度检测，模具拼装后采用内径千分尺检测钢模宽度，合格后进入下一工序；

d.钢筋骨架和预埋件的安装，安装模具弯螺栓时涂上脱模剂，检查钢筋骨架保护层，安装预埋件，合格后方可盖上模具盖板；

e. 混凝土浇筑振捣；浇筑过程中，分批启动模具自带气动振动器，先开启中间两个气动振动器导流，待注满后四台气动振动器同时开启；振动时间视混凝土流动性而定，控制在4～6min，最多不超过10min；

在振捣过程，搅拌系统必须定期检验，包括电子称量系统的精确度。混凝土通过平板车配合料斗运输至模具旁，通过门吊吊起料斗进行浇筑，浇筑过程中，分批启动模具自带气动振动器，先开启中间两个气动振动器导流，待注满后四台气动振动器同时开启；空模时禁止启动振动器，否则将导致模具损坏。振动过程须目视检查紧固螺栓和固定螺栓底座、联接螺栓底座、注浆孔螺栓底座。

4如出现下列情况时说明混凝土已振捣好：混凝土表面停止沉落或沉落不明显、混凝土表面气泡不再明显发生或已泛出灰浆、混凝土已将模板边角部位充实并有灰浆出现。

f. 混凝土成型抹面, 抹面分粗、中、细三个工序，粗抹面：使用高强钢板刮尺，刮平去掉多余混凝土，并进行粗磨，中抹面：待混凝土收水后用钢抹子进行抹面，使管片外弧面平整、光滑，精抹面表面光亮无抹子印，管片外弧面平整度的误差值不大于±2mm；粗、中抹后立即覆盖塑料布，防止静养期间外弧面失水过快产生收缩裂缝。

g. 管片蒸汽养护，如图3所示，振捣结束后静停3~4h开始升温蒸养，管片蒸养分静停T、升温S、恒温H、降温J四个阶段；蒸养过程中，如实记录各测温点的温度变化值。

h. 管片脱模，盾构管片在试件强度达到40%时拆模，管片脱模采用真空吸盘吊具，起吊时吊具必须垂直，翻转架与管片接触部位有柔性材料予以保护；

脱模应注意事项：

1先拆端头板，再拆卸侧板，在脱模时严禁硬撬硬敲，以免损坏管片及钢模。

2管片脱模采用真空吸盘吊具，平稳起吊，不允许单侧或强行起吊，起吊时吊具必须垂直（定期检查真空吸盘的配件和管片起吊保护装置）。

3起吊的管片应在专用的翻转架上翻身，成侧立状态。

4管片在翻身后拆除注浆孔模芯，并清除管片外露铁件表面的砂浆，拆除时应按规定进行，不得硬撬硬敲，以防止损坏模芯、附件及管片。

5翻转架与管片接触部位必须有柔性材料予以保护。

6脱模过程中遇有管片损坏，在获得监理工程师允许后按《管片缺陷修补方案》修补混凝土表面损坏处。经监理认可后，方可出厂。

表1 管片外观质量要求

7管片脱模后应进行外观检验，并进行修补。检验标准如上表1所示：

i.管片编号标记和检查修补；

j.管片水养护，管片在水池中堆放排列整齐，并搁置在软质材料的垫条上，垫条厚度一致，每片管片下设三个支点，水养7天后出池存放；

以某隧道管片厂为例，水养池深2.3米，立式存放管片，存量64环（8天产量）。管片在水池中堆放排列整齐，并搁置在软质材料的垫条上，垫条厚度一致，每片管片下设三个支点（三根垫条），水养7天后出池存放。

k.管片存放，管片堆放排列对应整齐，并搁置在柔性垫条上，垫条厚度要一致，搁置部位与环向弯螺栓位置对应，每块下放置3根垫条，垫条采用100mm×100mm方木，侧立状态堆放高度不超过3层。

如图2所述，在步骤b中，盾构管片模具由底座小车5、底模4、两侧侧模2、两端端模3以及顶模1经附件连接组成，侧模2开模方式为平移开合，顶模1采用翻转式开合，底座小车5固定牢固；底模4通常是焊接在底座小车5上；端模3是通过铰链实现开合，端模3与侧模2是采用 4 组 M36 螺栓联接；侧模2是利用特定的开启机构来实现，顶模1与侧模2的连接是利用 6 组 M20 螺栓实现；顶模管片外弧面是由两片翻转的顶模1合成。

在步骤h中，升温速度不得超过15℃/h，最高温度不超过55℃；恒温2小时以上，相对湿度不小于90%，恒温时间根据季节变化做相应调整；降温速度不超过20℃/h，并匀速降温至与室温差不超过15℃。

本申请中，盾构管片模具材质为Q345钢材，主体由底模、两侧侧模、两端端模经附件连接组成。侧模开模方式为平移开合，端模采用翻转式开合。为保证精度在使用过程中应注意以下四点：

表2 模具质量控制标准

1.模具精度控制：模具在进场和每浇筑100次时要进行精度检验，允许偏差和检验方法应符合表2规定：

2.每次打开钢模吊出管片后和闭合钢模准备浇筑管片前，均需使用相应工具（推荐使用竹、木、棉布类工具）及压缩空气等将钢模内外表面清理干净，以免影响模具拼装精度。

3.每周需检查钢模所有的定位、螺栓连接、紧固、转动部位的润滑。紧固螺栓、定位机构、弯螺栓每周都需要加注油脂，否则会影响模具的开合，降低工作效率，影响模具使用寿命。

4.对模具要进行定期清扫（每月至少一次），除去用旧的润滑油，并检查表面的伤痕、咬伤、异常磨损，处理完后，须抹上新的润滑油。除此之外端模与底模、端模与侧模、侧模与底模接触部位也要定期涂油，不能出现干涩现象。

为保证产品质量和施工的安全性，本发明在施工中需要注意以下三点：

一、 钢筋加工、骨架成型控制

1.钢筋在断料、弯曲及弯弧成型之前，先制作样板，按样板加工钢筋，确保钢筋加工的精度，保证弯弧形状符合设计要求。

2.利用专用钢胎卡具进行钢筋骨架的总装成型，胎卡具按照钢筋的设计间距、位置，加工若干个槽口，进行钢筋的精确定位。

3.采用气体保护焊接工艺，凡钢筋交叉点，预埋件锚筋搭接，均焊接牢固。既增强钢筋骨架的刚度，又防止其变形，也确保整体电气连通达到防迷流效果。

4.采用硬塑料钢筋支架来控制钢筋的保护层，以保证保护层厚度的准确性，同时也有利于管片的外观质量。

二、 模具方面的措施

1.为保证管片部位尺寸的精度要求，及提高管片的外观质量，管片模板均采用高精度定型钢模板，以确保接缝严密及线形美观。

2.为防止管片侧面及端面的预留孔边内进入水泥浆，在孔边与预埋件之间插入弯芯棒，防止孔边堵塞。

3.钢模板的起吊，运输，均采用专用的起重工具及设备进行，防止模板变形。

4.注意模板的日常维护工作，使用后及时涂刷模板油，防止其生锈。各部位螺孔严禁进入灰浆等杂物。各部位螺孔及螺栓，每次使用前及使用后均应涂油，

以防生锈，同时便于顺利组装。

5.为防止管片在拆模过程中出现掉角现象，特规定管片的同条件蒸养试件强度达设计强度的40%时，方可脱模，脱模时严禁硬撬硬敲。

三、 混凝土施工的措施

1.严格按照设计配合比投料。每天浇筑前由测试人员测定砂，石的含水量，准确出具当日的施工配合比，确保配料准确。

2.搅拌站计量器具坚持按规定校核，确保混凝土投料偏差在范围内。

3.采用混凝土搅拌站拌合混凝土，严格控制搅拌时间，每台班至少进行三次坍落度检测，发现问题及时调整，以保证混凝土具有良好的和易性，坍落度偏差要符合设计要求。

4.严格执行浇筑顺序，并严格按照施工方案中所制定的方法振捣，确保混凝土振捣密实，减少气泡，砂眼的出现，做到内实外美。

5.尽量减小水灰比，缩短外弧表面的收水时间，收三次面，防止出现收缩裂缝，同时提高外弧面的外观质量。

6.为提高管片拆模时的强度，在浇捣后进行蒸汽养护，以减少在拆模过程中棱角损伤的几率。蒸养时管片上覆盖一层塑料布，以防止蒸汽水滴，滴落其表面影响外观质量。

7.管片蒸养后，水养护7天，以达到规定的养护标推。

8.管片脱模后即加盖浇筑日期、型号。

9.管片到龄期后即进行产品合格检查，实测实量，填写产品合格证和加盖合格章，合格章有专人保管和盖章。

本申请的管片生产线如图4所示，包括降温区6、高温区7、主蒸养室8、升温区9、混凝土上下料斗区10、预蒸养室11和开模区1-1、管片调运区1-2、模具清理区1-3、钢筋笼吊装区1-4、合模区1-5、混凝土浇筑区1-6、料口平整清理区1-7。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种预制钢筋混凝土管片的生产工艺，其特征在于包括下述步骤：

a. 模具清理涂油，模具清理时将模具内外围和底部混凝土残留物清理干净，采用钢丝球对模具内腔棱角部位灰浆进行打磨，涂刷脱模剂时，在模具内涂刷均匀、全面；

b.模具拼装，按先端头模板、后纵向模板的顺序合模，关闭两个纵向模板应首先抽出侧上边的螺栓；

c.模具精度检测，模具拼装后检测钢模宽度，合格后进入下一工序；

d.钢筋骨架和预埋件的安装，安装模具弯螺栓时涂上脱模剂，检查钢筋骨架保护层，安装预埋件，合格后盖上模具盖板，之后安装弯芯棒；

e. 混凝土浇筑振捣，浇筑过程中，分批启动模具自带气动振动器，先开启中间两个气动振动器导流，待注满后四台气动振动器同时开启；振动时间控制在4～10min；

f. 混凝土成型抹面, 振捣成型后拆除盖板进行抹面，抹面分粗、中、细三个工序，粗抹面收水，刮平去掉多余混凝土，并进行粗磨；中抹面，待混凝土收水后用钢抹子进行抹面，使管片外弧面平整、光滑，精抹面表面光亮无抹子印，管片外弧面平整度的误差值不大于±2mm；粗抹、中抹后覆盖塑料布，抹面过程中拔出弯螺栓；

g. 管片蒸汽养护，振捣结束后静止3~4h开始升温蒸养，管片蒸养分静停T、升温S、恒温H、降温J四个阶段；

h. 管片脱模，盾构管片在试件强度达到40%时拆模，管片脱模采用真空吸盘吊具，起吊时吊具必须垂直，管片在翻身后拆除注浆孔模芯，翻转架与管片接触部位有柔性材料予以保护；

i.管片编号标记和检查外观修补；

j.管片水养护，管片在水池中堆放排列整齐，并搁置在软质材料的垫条上，垫条厚度一致，养7天后出池存放；

k.管片存放，管片堆放排列对应整齐，并搁置在柔性垫条上，垫条厚度要一致，搁置部位与环向弯螺栓位置对应，每块下放置3根垫条，侧立状态堆放高度不超过3层。

2.根据权利要求1所述的预制钢筋混凝土管片的生产工艺，其特征在于：在步骤b中，盾构管片模具包括底座小车（5），底座小车（5）两端的立柱与頂模（1）铰接相连，底模（4）与底盘小车（5）固定相连，端模（3）下部通过铰链与底模（4）相连，端模（3）与侧模（2）通过螺栓连接，侧模（2）与顶模（1）通过螺栓相连。

3.根据权利要求1所述的预制钢筋混凝土管片的生产工艺，其特征在于：在步骤h中，升温速度不得超过15℃/h，最高温度不超过55℃；恒温2小时以上，相对湿度不小于90%；降温速度不超过20℃/h，并匀速降温至与室温差不超过15℃。

4.根据权利要求1~3之一所述的预制钢筋混凝土管片的生产工艺，其特征在于：所述步骤e中振动时间为4～6min。