CN110281377A - 一种长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺，包括管片型号及预埋滑槽的长度和位置的确定，预埋滑槽内表面粘贴光面柔性材料层，然后根据不同预埋滑槽的位置在管片模具底板上钻孔安装滑槽固定桩，然后预埋滑槽安装，通过滑槽定位桩的调整，来实现预埋滑槽长度、位置的调整；在预埋滑槽背面设置安装若干定位螺母，最后放入钢筋笼并进行浇筑。解决了如何在原有模具中安装滑槽预埋，如何将增加的安装工作对流水生产线的工序影响降低到最小，如何降低由于预埋滑槽造成的脱模拉拔力的增加，如何保证预埋滑槽的稳固性，以及如何保障管片生产质量、提高生产效率及降低生产成本等问题，提出了一种可在原有模具上预埋滑槽的方法。

Description

一种长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺，属于混凝土管片技术领域。

背景技术

随着国内大力发展城市轨道交通工程，行业内不断地有地铁工程出现质量问题的现象，如何在大规模地建设地铁时，同时将工程质量不断提高、效率不断提升成为行业内的一项重务任务。

地铁盾构管片是盾构施工隧道的永久衬砌主体结构，属于技术含量较高、对工艺和品质要求特别严格的水泥制品，管片一环分为4-10片，经盾构机在地下拼装成圆，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用，盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能，随着国家大力发展地下空间的建设，盾构管片也更多地应用于综合管廊、地下和海底隧道和大型管道工程中。

管片盾构完成后，要在建成的地铁隧道内安装地铁轨道、电缆、消防、疏散平台、照明等各类设施，传统的安装方式是采用在管片上使用冲击钻打眼的方式安装支架，该方式会使管片破坏点多，渗漏水和生锈现象严重，对主体结构造成一定损伤，影响主体结构安全性和耐久性，后期加固和增加隧道设施也困难。

近两年国内开始设计将钢滑槽预埋在盾构管片中，该技术在管片层内形成加强的整体线性结构，受力均匀，有利于精确安装、调整，完全克服了临时打眼方式的缺陷，而且有利于隧道机械化施工的预留工艺要求、大大提高了隧道设施安装的便捷性和安全性。

但是，在管片制造的过程中，如何将滑槽安装预埋在盾构管片里，国内并没有好的方法和经验，尤其是在国内的大多管片厂模具都已制造成型的情况下，公司一套管片高精度钢模具的造价在50万以上，20套模具，造价在1000万以上，因不同型号的预埋滑槽而更换模具的成本太高，无法实现，模具厂家的意见也是运回钢模具制造车间进行改造，成本仍然很高。

滑槽设计有全环式，也有非全环式，因为盾构的错缝拼装和调整盾构姿态等施工工艺和措施等原因，非全环式的滑槽预埋要求在同一种型号的管片上滑槽的预埋位置和长度不同，这给管片模具的形式和管片生产制造又增加了困难。由于预埋了滑槽，将增加管片自钢模中的脱出的难度，会增加脱模时间、脱模的拉拔力、同时容易致使管片破损。

2016年公司中标“哈尔滨市轨道交通3号线二期工程管片预制”项目，管片设计为非全环埋滑槽管片，公司作为生产管片的企业，面临着多项技术和经济难题。本发明需满足哈尔滨市轨道交通3号线二期工程管片预制设计要求，同时满足GB50446《盾构法隧道施工与验收规范》中管片生产的相关规定。

由于在哈尔滨地铁工程中，盾构机在盾构管片时设计为错缝拼装，这就要求在同一种型号的管片中，滑槽的预埋位置不同，才能使拼出来的隧道滑槽位置刚好在底部550mm位置以上；同时，盾构机在盾构过程中会根据实际情况随时利用左右转弯环调整盾构姿态，这样就需要生产一部分全环的左右转变环管片。正常情况下一套型号的模具型号生产一种型号的管片，现在面临如何要用一套型号的模具生产多种滑槽预埋型号的管片，以及如何在原有模具中安装滑槽预埋，如何将增加的安装工作对流水生产线的工序影响降低到最小，如何降低由于预埋滑槽造成的脱模拉拔力的增加，如何保证预埋滑槽的稳固性，从而能抵抗振动台对管片混凝土的整体振动，如何保证预埋滑槽在整个生产过程中能紧贴模具，从而保证脱模后滑槽管片表面和表观质量，无混凝土渗入，如何保障管片生产质量、提高生产效率及降低生产成本等问题。

发明内容

本发明为解决如何在原有模具中安装不同型号的滑槽预埋，如何将增加的安装工作对流水生产线的工序影响降低到最小，如何降低由于预埋滑槽造成的脱模拉拔力的增加，如何保证预埋滑槽的稳固性，从而能抵抗振动台对管片混凝土的整体振动以及如何保障管片生产质量、提高生产效率及降低生产成本等问题，提出一种长度、位置可调整式预埋滑槽管片及其制造工艺，在国内的大多管片厂模具都已制造成型的情况下，设计了一种可在原有模具上预埋滑槽的方法和工艺，传统技术是一个类型的模具对应只能生产这个类型的管片，本发明的工艺可以让一个模具生产多个类型的管片，以保障管片生产质量、提高生产效率及降低生产成本，并且可以在原已成型的的模具上改造使用，并可适用于严寒地区的生产条件。

本发明提出一种长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺，包括以下步骤：

第一步：管片型号及预埋滑槽的长度和位置的确定，所述管片分为多种型号，所述预埋滑槽对应管片型号设置不同长度和位置；

第二步：预埋滑槽内表面粘贴光面柔性材料层，所述光面柔性材料层一面有粘性，另一面没有粘性，有粘性的一面粘在预埋滑槽的内表面上，另一面对着管片底模板；

第二步：若干滑槽定位桩的安装：根据不同预埋滑槽的长度和位置在模具的管片底模板上钻孔安装若干滑槽定位桩，并避开筋板位置，且在孔位下方补焊加强钢板，根据不同编号的管片设置孔数2-4个，定位孔大小为8mm-12mm，并在管片底模板孔口下方加焊一块100mm×100mm×10mm的补强钢板对孔口进行加强，以消除孔口的应力集中现象；

第四步：预埋滑槽的安装：将预埋滑槽安装在若干滑槽定位桩上，利用管片底模板上的滑槽定位桩对预埋滑槽进行定位，当需要改变滑槽预埋位置时，可拆下滑槽定位桩并用橡胶材料封堵管片底模板上的孔，通过滑槽定位桩的调整，来实现预埋滑槽长度、位置的调整；在预埋滑槽背面设置安装若干定位螺母，所述定位螺母用于压紧预埋滑槽，以免滑槽移位，将预埋滑槽用定位螺母固定在管片底模板上；

第五步：钢筋笼放入并进行浇筑：把钢筋笼放到管片模具里进行浇筑，浇筑之后把管片模具吊到蒸养位进行养护，养护结束之后打开管片模具，用真空吸盘将管片吸起来，将管片放到脱模管片存放区，等待装车后放入水养池中进行水养，制得的管片内设置有预埋滑槽。

优选地，所述滑槽定位桩一端设置有螺纹，在管片底模板上沿预埋滑槽弧度方向钻出与滑槽定位桩直径相等的小孔，滑槽定位桩穿过小孔后通过螺纹正反扣锁紧，避免了管片底模板焊接受热发生变形。

优选地，所述光面柔性材料层通过定位螺母将光面柔性材料压紧在管片模具上，保证无缝隙，且混凝土不能渗入管片模具与预埋滑槽之间。

优选地，所述管片底模板上的小孔采用橡胶堵头进行封堵。

优选地，所述定位螺母为经过多次拉拔实验甄选的塑料材质。

优选地，所述光面柔性材料的材质为阻燃布基单面胶带，厚度为2mm-3mm。

与现有技术相比，本发明所述的一种长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺的有益效果为：

1)、保证模具结构完整性。实现了模具整体结构的完整性，在制造无预埋滑槽的管片时，可以轻易将固定桩卸除，管片底模板上的小孔可采用橡胶堵头进行封堵，不会对后续制作的管片质量带来负面影响。

2)、保证安装时间的可控性。将一个安装工位的时间从180S缩短至90S。

3)、保证滑槽预埋的抗振动稳定性。可经受管片混凝土的整体振动台的振动而不移位。

4)、保证管片脱模拉拔力的可控性。增加的管片脱模力控制在1000N以内。

5)、经济指标：本工艺在相应工程上至少可为公司节约投入和成本350万余元。

A.节约模具制造费用：

厂家的模具大改费用为每套8万元，公司的改造费用为每套0.57万元，每套节省改造费用7.43万元，本工程需投入20套模具，共节省改造费用148.60万元。

B.减少模具投入量：14个，

由于可以在同一个模具上实现不同长度和位置的滑槽预埋，可以节省购买模具投入，少买模具14个，节省投入116.67万元。

C.节约人力成本：1人力/环，

由于简化滑槽的安装工序从而减少了用工，正常操作需要2人，本工艺可减少1人。

D.降低安装时间：将一个安装工位的时间从180S缩短至90S。

E.节约材料及其它：2元/环，

由于提高了预埋质量和降低脱模难度，减少了管片的破损量和滑槽不平整的修补量，从而节约了修补材料和人力。

本发明所述的一种长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺，科学合理，经济可行，既符合设计要求，又能保证生产工艺要求。本发明既可满足将滑槽锁紧在模具上，也可拆卸改变位置，解决了在同一个模具上要求预埋不同长度和位置的滑槽的技术难题，同时，无需重新订购模具或大改模具；安装方便快捷、缩短了安装工位时间；安装的工作量小，减少用工人数；精密地防止了混凝土渗入滑槽表面与模具之间；很好地控制解决了由于预埋了滑槽增加了脱模拉拔力的困难，减少对管片的破损，减少管片修补量；滑槽的预埋长度和位置可调整。预埋滑槽管片首次在严寒地区生产应用，在安装、预埋滑槽和保护存储等方面都考虑了在祖国最北方省会城市哈尔滨市的严寒气候的适应性。

附图说明

图1为本发明所述的长度、位置可调整式预埋滑槽管片的分解结构示意图；

图2为本发明所述管片模具的主视图；

图3为本发明所述管片底模板的局部结构示意图；

图中：1-预埋滑槽；2-管片；3-模具；4-管片底模板；5-滑槽定位桩；6-加强钢板；7-定位螺母。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

具体实施方式一：参见图1-图2说明本实施方式。本实施方式所述的一种长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺包括以下步骤：

第一步：管片型号及预埋滑槽1的长度和位置的确定，所述管片分为多种型号，所述预埋滑槽1对应管片型号设置不同长度和位置，该实施例中管片分为5种型号，所述预埋滑槽对应管片型号也分为5种型号，且长度和位置不同；

第二步：预埋滑槽1内表面粘贴光面柔性材料层，所述光面柔性材料层一面有粘性，另一面没有粘性，有粘性的一面粘在预埋滑槽的内表面上，另一面对着管片底模板4；

第二步：若干滑槽定位桩5的安装：根据不同预埋滑槽1的长度和位置在模具3的管片底模板4上钻孔安装滑槽定位桩5，并避开筋板位置，孔位设置在管片底模板1的支座1/3处，且在孔位下方补焊加强钢板6，根据不同编号的管片设置孔数2-4个，定位孔大小为8mm-12mm，并在管片底模板4孔口下方加焊一块100mm×100mm×10mm的补强弧形钢板对孔口进行加强，以消除孔口的应力集中现象；所述滑槽定位桩5通过下方的防脱螺母固定；

第四步：预埋滑槽1的安装：将预埋滑槽1安装在若干滑槽定位桩5上，利用管片底模板4上的滑槽定位桩5对预埋滑槽1进行定位，当需要改变滑槽预埋位置时，可拆下滑槽定位桩5并用橡胶材料封堵管片模具上的孔，所述滑槽定位桩5可以根据管片类型的不同调整位置和数量，通过滑槽定位桩5的调整，来实现预埋滑槽长度、位置的调整；在预埋滑槽1背面设置安装若干定位螺母7，所述定位螺母7用于压紧预埋滑槽1，以免滑槽移位，将预埋滑槽1用定位螺母固定在管片模具上；

第五步：钢筋笼放入并进行浇筑：把钢筋笼放到管片模具里进行浇筑，浇筑之后把管片模具吊到蒸养位进行养护，养护结束之后打开管片模具，用真空吸盘将管片2吸起来，将管片2放到脱模管片存放区，等待装车后放入水养池中进行水养。

所述滑槽定位桩一端设置有螺纹，在管片底模板上沿预埋滑槽1弧度方向钻出与滑槽定位桩直径相等的小孔，滑槽定位桩穿过小孔后通过螺纹正反扣锁紧，避免了管片底模板焊接受热发生变形。

所述光面柔性材料层通过定位螺母压紧在管片模具上，保证无缝隙，且混凝土不能渗入管片模具与预埋滑槽1之间。

所述管片底模板4上的小孔采用橡胶堵头进行封堵。

所述定位螺母7为经过多次拉拔实验甄选的塑料材质。

所述光面柔性材料的材质为阻燃布基单面胶带，厚度为2mm-3mm。

本发明所述的一种长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺的设计思路：

A.根据项目设计及标准要求，确定长度、位置可调整式预埋滑槽管片生产工艺的的设计目标和性能参数；

B.依据设定的目标和性能参数对模具进行改造；

C.预埋滑槽安装工艺的确定：通过数据和难点分析，进行初期的各种可能的工艺设计；通过初试，遴选方案；通过优选试验，确定正式用于生产的方案。最终的工艺应科学合理、经济可行，既符合设计要求，又能保证生产要求；

D.管片生产试验：进行非全环预埋滑槽管片的试生产，根据试生产中出现的问题，对生产工艺进一步优化，通过不断试验研究确定长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺，并根据工艺要求对相关生产设备进行改造、优化；

E.中试生产：通过中试对上述生产工艺及生产设备进行优化、熟化，并努力在现有基础上降低生产成本，形成可用于产业化的生产工艺；

F.工艺的产业化应用研究。

本发明所述的一种长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺关键技术解决方案：

A：原有模具的改造

在管片底模板上钻孔安装滑槽定位桩，模具的钻孔需考虑管片底模板的影响。现有管片底模板采用Q345钢材，板厚12mm，且在底模下加有筋板，需根据现有模板情况及现场情况对滑槽定位孔位置进行优化，避开筋板位置，孔位设置在模板受力相对较小的支座1/3处，且在孔位下方补焊加强钢板。

根据施工图纸及现场管片进行量测，滑槽分为5种型号，分别对应五种管片编号，根据不同长度设置孔数，定位孔大小为10mm，为防止孔口出现应力集中而导致孔口破坏，将在管片模板孔口下方加焊一块100mm×100mm×10mm的补强弧形钢板对孔口进行加强，以消除孔口的应力集中现象。

B：预埋长度和位置可调整的设计

预埋滑槽需要通过事先固定于管片底模板上的滑槽定位桩进行压紧固定，传统的方式为桩与管片底模板采用焊接的方式进行固定，这种方式存在以下弊病：管片模具为高精度钢模，其尺寸精度直接决定了管片的制作精度，对管片底模板的焊接操作易导致模具产生不可修复的永久变形；当管片不采用预埋滑槽时，要采取切割打磨的方式对已经焊接在钢管片底模板上的固定桩进行清除，打磨后的部位表面光滑度将难以保证，后期管片浇筑成型后易在该部位产生粘模缺陷。

根据非全环预埋设计导致的一种模具型号需要生产制造多种预埋型号的管片的技术难题，设计了一种可拆卸式管片预埋滑槽定位桩，当需要改变滑槽预埋位置时，可拆下定位桩并用橡胶材料封堵模具上孔，实现了滑槽的预埋位置和长度可调整。

该滑槽定位桩一端加工有螺纹，在管片底模板上沿预埋滑槽弧度方向钻出与固定桩直径相等的小孔，固定桩穿过小孔后通过螺纹正反扣锁紧，避免了管片底模板焊接受热发生变形；可实现强震下锁紧功能，在生产不采用预埋滑槽的管片时，可以轻易将固定桩卸除，管片底模板上的小孔可采用橡胶堵头进行封堵，不会对后续制作的管片质量带来负面影响。

C：降低工序时间和脱模难度的工艺设计

在滑槽背面使用经过多次拉拔实验甄选的塑料材质的定位螺母，在生产过程中压紧滑槽，以免滑槽移位，安装方便快捷，大大节省工序时间，同时又能在脱模时因管片自重而被较易地破坏，从而降低管片脱模时的拉拔力。

D：防混凝土渗入工艺

在预埋滑槽内表面粘贴厚度适宜的光面柔性材料，可以通过紧固塑料定位螺母压紧在模具上，保证无缝隙，混凝土不能渗入模具与滑槽之间；

E：按照设定的目标和性能参数对工艺方案进行了初试遴选、中试确定及试生产优化，通过多次试验和材料甄选，最终确定了最优化的工艺方案。

本发明所述的一种长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺的创新点：

①预埋滑槽管片的生产工艺创新

本发明创新了一种系统的全新的预埋滑槽安装工艺，该工艺科学合理、经济可行，为在管片中预埋滑槽的生产工艺提供了有益的工艺典范。

A.无需重新订购模具或大改模具；

B.安装方便快捷、缩短了安装工位时间；

C.安装的工作量小，减少用工人数；

D.精密地防止了混凝土渗入滑槽表面与模具之间；

E.很好地控制解决了由于预埋了滑槽增加了脱模拉拔力的困难，减少对管片的破损，减少管片修补量；

F.滑槽的预埋长度和位置可调整工艺的创新。

②结构创新

A.在原有模具上安预埋滑槽的安装结构创新，避免了对模具结构的破坏。

B.研制了一种可拆卸式管片预埋滑槽定位桩，实现了一种可拆卸结构的创新

③预埋长度和位置可调整式的预埋技术创新

借助可拆卸的滑槽定位桩，可实现在同一个模具上不同位置不同长度的滑槽预埋技术；

相对于传统方式，节约大量的模具投入，传统模具是一个类型的模具对应只能生产这个类型的管片，本发明的工艺可以让一个模具生产多个类型的管片；

相对于传统方式，操作灵活，可调整性强。

④应用创新

预埋滑槽管片首次在严寒地区生产应用，在安装、预埋滑槽和保护存储等方面都考虑了在祖国最北方省会城市哈尔滨市的严寒气候的适应性。

本发明所述的一种长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺实际应用效果及推广情况：

本发明目前已在哈尔滨市轨道交通3号线二期工程管片预制工程中实际应用1年半，工程的管片型号为Φ5400Х1200Х300，整个工程共需32977环管片，目前已完成10535环(完成管片产值1.5个亿)，取得了良好的应用效果，管片的预埋质量好，得到了用户的高度评价。目前哈尔滨地铁3号线二期工程中的盾构管片是国内最早设计使用预埋滑槽的几个地铁工程之一，且是国内唯一一个设计使用非全环预埋滑槽管片的工程。

本发明应用于管片生产工艺中，不但解决了在现有模具上实现预埋工艺的难题，而且大大提高了管片中滑槽预埋的各项性能指标和预埋质量，为行业内滑槽应用于管片中创造了条件，为行业工艺进行和地铁工程整体质量贡献了力量，为企业带来了良好的经济效益，值得推广于整个行业。

本发明首创了长度、位置可调整式预埋滑槽管片生产工艺，并在国内率先成功应用于管片的批量化生产中。本发明实现了滑槽的预埋工艺、改善了操作人员劳动条件，节约了生产和管理成本，达到了降低成本、提高质量的目的，该项成果达到国内领先水平。本发明应用效果良好，市场前景广阔，具有良好的经济和社会效益，已经很好的实现生产力转化，实现产品的批量化生产，并应用于实际过程中，产生了良好的经济效益和社会效益。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：管片型号及预埋滑槽的长度和位置的确定，所述管片分为多种型号，所述预埋滑槽对应管片型号设置不同长度和位置；

第二步：预埋滑槽内表面粘贴光面柔性材料层，所述光面柔性材料层一面有粘性，另一面没有粘性，有粘性的一面粘在预埋滑槽的内表面上，另一面对着管片底模板；

第二步：若干滑槽定位桩的安装：根据不同预埋滑槽的长度和位置在模具的管片底模板上钻孔安装若干滑槽定位桩，并避开筋板位置，且在孔位下方补焊加强钢板，根据不同编号的管片设置孔数2-4个，定位孔大小为8mm-12mm，并在管片底模板孔口下方加焊一块100mm×100mm×10mm的补强钢板对孔口进行加强，以消除孔口的应力集中现象；

第四步：预埋滑槽的安装：将预埋滑槽安装在若干滑槽定位桩上，利用管片底模板上的滑槽定位桩对预埋滑槽进行定位，当需要改变滑槽预埋位置时，可拆下滑槽定位桩并用橡胶材料封堵管片底模板上的孔，通过滑槽定位桩的调整，来实现预埋滑槽长度、位置的调整；在预埋滑槽背面设置安装若干定位螺母，所述定位螺母用于压紧预埋滑槽，以免滑槽移位，将预埋滑槽用定位螺母固定在管片底模板上；

第五步：钢筋笼放入并进行浇筑：把钢筋笼放到管片模具里进行浇筑，浇筑之后把管片模具吊到蒸养位进行养护，养护结束之后打开管片模具，用真空吸盘将管片吸起来，将管片放到脱模管片存放区，等待装车后放入水养池中进行水养。

2.根据权利要求1所述的长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺，其特征在于，所述滑槽定位桩一端设置有螺纹，在管片底模板上沿预埋滑槽弧度方向钻出与滑槽定位桩直径相等的小孔，滑槽定位桩穿过小孔后通过螺纹正反扣锁紧，避免了模具底板焊接受热发生变形。

3.根据权利要求1所述的长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺，其特征在于，所述光面柔性材料层通过定位螺母压紧在管片模具上，保证无缝隙，且混凝土不能渗入管片底模板与预埋滑槽之间。

4.根据权利要求1所述的长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺，其特征在于，所述管片底模板上的小孔采用橡胶堵头进行封堵。

5.根据权利要求1所述的长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺，其特征在于，所述定位螺母为塑料材质。

6.根据权利要求1所述的长度、位置可调整式预埋滑槽管片的生产工艺，其特征在于，所述光面柔性材料的材质为阻燃布基单面胶带，厚度为2mm-3mm。