CN110405929A - 大直径盾构管片全自动蒸养施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及盾构管片施工领域，具体是一种大直径盾构管片全自动蒸养施工工法。在模具内浇筑混凝土制作大直径盾构管片，在混凝土浇筑完成后，打开蒸汽养护罩；在蒸汽养护罩设备程序中输入既定的养护参数，需要输入的参数是静停时间、升温阶段时间、蒸养温度、恒温温度、恒温时间、降温阶段时间；完成蒸汽养护后，进行拆模。本发明的产品外观美观，表面光滑，就养护周期而言，养护时间较短，模具周转效率提高，提高了生产效率。由于养护工艺是整个工序里耗时最长的工艺，通过选定合理的蒸汽养护程序，在保证产品质量的情况下，养护周期大大缩短，配合盾构机的施工速度，为工程的按时竣工奠定了基础。

Description

大直径盾构管片全自动蒸养施工工法

技术领域

本发明涉及盾构管片施工领域，具体是一种大直径盾构管片全自动蒸养施工工法。

背景技术

轨道交通是城市经济发展规模和社会文明程度的标志，随着盾构技术的不断进步与发展，盾构法施工是目前城市地铁的建筑中普遍应用。地铁管片拼装直径一般在5米左右，对于铁路大直径隧道，盾构法施工目前仍为少数。

由于采用盾构法进行施工，进度快，施工现场管片需求量大，为满足现场施工要求，预制管片生产必须加快模板周转，蒸养是达到此目的必不可少的手段，但由于管片尺寸和体积的大幅增加，参照常规管片的经验蒸养工艺势必会造成以下两种情况：1)蒸养时间不足，造成强度不满足拆模要求，延误施工；2)过度蒸养，造成资源浪费。因此亟需一种能够提高早期强度且缩短拆模时间的一种大直径盾构管片全自动蒸养施工工法。

发明内容

本发明为了显著提高混凝土初期和早期强度且缩短拆模时间，提供了一种大直径盾构管片全自动蒸养施工工法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种大直径盾构管片全自动蒸养施工工法，包括以下步骤：

1)拌合混凝土，所述混凝土的配合比为：水泥360kg/m³、粉煤灰70kg/m³、砂603kg/m³、碎石1286kg/m³、减水剂5.16kg/m³、水135kg/m³；

2)在模具内浇筑混凝土制作大直径盾构管片，在混凝土浇筑完成后，打开蒸汽养护罩；

3)在蒸汽养护罩设备程序中输入既定的养护参数，需要输入的参数是静停时间、升温阶段时间、蒸养温度、恒温温度、恒温时间、降温阶段时间；

其中，在夏季的养护参数为：初始温度为30℃，静停时间1小时，升温阶段时间2小时，蒸养温度60℃，恒温时间2小时，降温阶段时间2小时直至室温；

在冬季的养护参数为：初始温度为15℃，静停时间1小时，升温阶段时间3小时，蒸养温度60℃，恒温时间2小时，降温阶段时间3小时直至室温；

在春、秋季的养护参数为：初始温度为20℃，静停时间1小时，升温阶段时间3小时，蒸养温度60℃，恒温时间2小时，降温阶段时间3小时直至室温；

4)完成蒸汽养护后，进行拆模。

作为本发明技术方案的进一步改进，在步骤4)中，进行拆模时，先拆卸顶盖，再拆除侧模，最后拆端模；侧模和端模拆开后，测量管片表面温度，当表面温度与室温相差不超过20℃的时，采用起吊吊具将管片吊出到管片翻身机上翻转运出。

作为本发明技术方案的进一步改进，完成蒸汽养护后，测试同条件混凝土试块强度，混凝土试块强度达到20MPa以上，对大直径盾构管片混凝土进行拆模。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述水泥为P·O42.5水泥，粉煤灰为F类C50以上混凝土用粉煤灰，砂为河砂，碎石为粒径在5～20mm的碎石，减水剂为标准型聚羧酸减水剂。

本发明所述的一种大直径盾构管片全自动蒸养施工工法与传统的自然养护相比，产品外观美观，表面光滑，就养护周期而言，养护时间较短，模具周转效率提高，提高了生产效率。由于养护工艺是整个工序里耗时最长的工艺，通过选定合理的蒸汽养护程序，在保证产品质量的情况下，养护周期大大缩短，配合盾构机的施工速度，为工程的按时竣工奠定了基础。

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为实施例所述夏季蒸养方案的折线图。

图2为实施例所述冬季蒸养方案的折线图。

图3为实施例所述春、秋季蒸养方案的折线图。

图4为蒸汽管道的布局图。

图5为测温传感器的布置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。

实施例

1.本发明所述的一种大直径盾构管片全自动蒸养施工工法，包括以下步骤：拌合混凝土→浇筑混凝土制作大直径盾构管片→输入蒸养参数→蒸汽养护→强度试验→拆模。

2.1混凝土配合比设计

表1配合比选定表

本发明对混凝土中各个组分的配比进行了室内拌合，通过不断的优化并结合现场施工实际情况，确定了上述最佳配合比。

2.2蒸养方案的制定

在现场对多种蒸养方案进行比选会浪费大量时间、人力、物力。因此我们在室内使用混凝土加速养护箱对成型试件进行模拟蒸养，结合气候环境制定多种方案，多种方案比选出最佳方案，再进行现场验证后，选定最终方案。

首先在室内使用混凝土加速养护箱对混凝土试件进行模拟蒸汽养护，多种方案比选，具体实施如下：

1)夏季蒸养方案的选定

夏季蒸养方案初步制定以下5种。各方案蒸养制度具体如表2所示，各方案的蒸汽参数折线图如图1所示。

表2夏季蒸养控温程序

各方案蒸养时长及蒸养完成后拆模强度对照表如表3所示。

表3夏季蒸养时长及蒸养后强度对照表

方案	1	2	3	4	5
						蒸养时长(min)	420	420	480	420	450
蒸养后强度(MPa)	16.8	18.4	20.7	21.2	24.5

通过试验对比，可以得出夏季时采用方案4，采用1+2+2+2模式，即夏季时初始温度为30℃，静停1小时，升温2小时，蒸养温度60℃，恒温2小时，降温2小时直至室温。蒸养过程共计7个小时，与其他方案相比，此方案蒸养时间短，提高模板周转率，节约能源，且可以达到拆模所需强度20MPa。

2)冬季蒸养方案的选定

冬季蒸养方案初步制定以下5种。各方案蒸养制度具体如表4所示，各方案蒸养制度折线图如图2所示。

表4冬季蒸养控温程序

各方案蒸养时长及蒸养完成后拆模强度对照表如表5所示。

表5冬季蒸养时长及蒸养后强度对照表

通过试验对比，可以得出冬季时采用方案9，采用1+3+2+3模式，即冬季时初始温度为15℃，静停1小时，升温3小时，蒸养温度60℃，恒温2小时，降温3小时直至室温。蒸养过程共计9个小时，与其他方案相比，此方案蒸养时间短，有效提高模板周转率，节约能源，且可以达到拆模所需强度20MPa。

3)春、秋季蒸养方案的探究

春、秋季蒸养方案初步制定以下5种。各方案蒸养制度具体如表6所示，各方案蒸养制度折线图如图3所示。

表6春、秋季蒸养控温程序

各方案蒸养时长及蒸养完成后拆模强度对照表如表7所示。

表7春、秋季拆模强度对照表

通过试验对比，可以得出春、秋季时采用方案14，采用1+3+2+3模式，即春、秋季时初始温度为20℃，静停1小时，升温3小时，蒸养温度60℃，恒温2小时，降温3小时直至室温。蒸养过程共计9个小时，与其他方案相比，此方案可以最大程度地节约时间，提高模板周转率，节约能源，且达到拆模所需强度20MPa。

2.3蒸汽养护施工工艺

①在混凝土浇筑完成后，打开蒸汽养护罩；

②在设备程序中输入既定的养护程序，需要输入的参数是静停时间、升温阶段时间、蒸养温度、恒温温度、恒温时间、降温阶段时间；

③静停：设备根据输入指令，自动控制静停时间；

④升温：在达到规定的静停时间后，设备根据自动采集的室内温度以及输入的恒温温度，自动控制升温速率，在指令规定的时间内进行升温控制达到设定的养护温度；

⑤恒温：整个恒温阶段，仪器实时采集养护罩内温度，保证温度控制在要求温度的±2℃范围内。

⑥降温：仪器自动控制降温速率，在规定时间定及时自动补充蒸汽，避免降温过快导致裂缝，以恒定速率降至室温。

通过室内模拟→比选最优→现场验证→最终选定适用于不同季节的大直径蒸养方案，有效的避免了蒸养时间不足，造成强度不满足拆模要求，延误施工或是过度蒸养，造成资源浪费，为预制构件蒸汽养护方案的制定提供新思路。

2.4管片蒸养完成后的脱模

采用蒸汽养护，测试同条件混凝土试块强度，混凝土强度达到20MPa方可采用夹具夹持脱模。拆模时应先拆卸顶盖，再拆除侧模，最后拆端模。两侧和端模拆开后，测量管片表面温度，当表面温度与环境温度相差不超过20℃的时，方可使用起吊吊具，用行车吊将管片吊出到管片翻身机上翻转运出。

3.1原材料的选择

水泥为P·O42.5水泥，购自山西榆次智海水泥厂。

粉煤灰为F类C50及以上混凝土用粉煤灰，购自兆州兆光电厂。

细骨料为河砂，购自忻州豆罗砂厂。

粗骨料为粒径在5～20mm碎石，购自龙沣寿阳碎石厂。

减水剂为标准型聚羧酸减水剂，购自海兴亿欣建材有限公司。

4.1蒸养前的质量控制

当混凝土初凝时，注意及时抹面。抹面太早，或涂抹过度，引起泌水量增加，产生塑性收缩，在管片外表面产生细而不规则的地图样开裂(龟裂)。

4.2蒸养过程中的质量控制

混凝土在最高温度下的养护时间决定了其在养护期间强度增长的最大值。养护温度最大值越高，养护时间就越短。所以在蒸养时，严格按照蒸养程序来进行养护。

4.3蒸养后的质量控制

在同条件下养护的混凝土试块的强度达到要求的脱模强度后，一般先拆侧板，后端头板；脱模采用专用吊具，平稳起吊，起吊时吊具和钢丝绳垂直；起吊后翻片机上成侧立状态；所有与管片接触部位都有柔性材料予以保护。

应用实例：

本发明实际应用时，盾构管片的生产区为全封闭式厂房，厂房内设有暖气设施，夏季厂房内温度维持在30℃左右，冬季厂房内温度在15℃左右，春、秋两季厂房内温度在20℃左右。根据前述室内使用混凝土加速养护箱对成型试件进行模拟蒸养最终选定适用于不同季节的大直径蒸养方案，本发明将此方案应用至具体工程中。

具体的，在厂房内设置蒸汽养护罩，此蒸汽养护罩可采用帐篷等材料制成。如图4所示，每个大直径盾构管片混凝土试件周边布置通气管道，以达到蒸汽养护罩内蒸汽充足，温度均匀。通气管道上开设有若干蒸汽口。为了更好的监测蒸汽养护罩内的温度，在蒸汽养护罩的各个角部和中间分别布置测温传感器，如图5所示，实时控制整个蒸汽养护罩内温度。在本发明全文中除特殊说明外，文中各个温度均指代的是蒸养温度(或测温传感器测得温度)。在本发明中，所述蒸汽养护罩内的温度是由蒸汽口喷射出的蒸汽量来调控的，并且所述蒸汽是采用水加热升温时间的。在本实施例中，所述蒸养控温程序的具体控制部件以及软件为本领域技术人员能够实现的。

在本发明中，所述大直径盾构管片中的“大直径”指的是管片拼装后直径在5米以上。

西南环线东晋隧道位于太原市万柏林区，下穿西矿街、迎泽西大街、长风西街及义井站，与晋祠车站相连全长9.795km。经设计变更后，我标段承建6.839km，共分为：807m明挖段，4.85km盾构段，1.182km暗挖三段。盾构段按土压平衡盾构机施工。其中盾构段采用预制管片，其截面尺寸为：外径11.7m，内径10.6m，管片厚0.55m。管片每环采用“6+2+1”模式，即：由1块K(14.4°)形拱顶块+2块邻接块B(43.2°)+6块标准块A(43.2°)构成。每环管片宽度为2m，共计2425环。榆次预制构件厂提供的所有管片均采取全自动蒸汽养护程序，蒸养后可以顺利达到拆模所需强度，取得了显著的技术成果和经济效益，得到业主一致好评。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种大直径盾构管片全自动蒸养施工工法，其特征在于，包括以下步骤：

1）拌合混凝土，所述混凝土的配合比为：水泥360kg/m³、粉煤灰70 kg/m³、砂603 kg/m³、碎石1286 kg/m³、减水剂5.16 kg/m³、水135 kg/m³；

2）在模具内浇筑混凝土制作大直径盾构管片，在混凝土浇筑完成后，打开蒸汽养护罩；

3）在蒸汽养护罩设备程序中输入既定的养护参数，需要输入的参数是静停时间、升温阶段时间、蒸养温度、恒温温度、恒温时间、降温阶段时间；

其中，在夏季的养护参数为：初始温度为30℃，静停时间1小时，升温阶段时间2小时，蒸养温度60℃，恒温时间2小时，降温阶段时间2小时直至室温；

在冬季的养护参数为：初始温度为15℃，静停时间1小时，升温阶段时间3小时，蒸养温度60℃，恒温时间2小时，降温阶段时间3小时直至室温；

在春、秋季的养护参数为：初始温度为20℃，静停时间1小时，升温阶段时间3小时，蒸养温度60℃，恒温时间2小时，降温阶段时间3小时直至室温；

4）完成蒸汽养护后，进行拆模。

2.根据权利要求1所述的一种大直径盾构管片全自动蒸养施工工法，其特征在于，在步骤4）中，进行拆模时，先拆卸顶盖，再拆除侧模，最后拆端模；侧模和端模拆开后，测量管片表面温度，当表面温度与室温相差不超过20℃的时，采用起吊吊具将管片吊出到管片翻身机上翻转运出。

3.根据权利要求1或2所述的一种大直径盾构管片全自动蒸养施工工法，其特征在于，完成蒸汽养护后，测试同条件混凝土试块强度，混凝土试块强度达到20MPa以上，对大直径盾构管片混凝土进行拆模。

4.根据权利要求1或2所述的一种大直径盾构管片全自动蒸养施工工法，其特征在于，所述水泥为P·O42.5水泥，粉煤灰为F类C50以上混凝土用粉煤灰，砂为河砂，碎石为粒径在5～20mm的碎石，减水剂为标准型聚羧酸减水剂。

5.根据权利要求3所述的一种大直径盾构管片全自动蒸养施工工法，其特征在于，所述水泥为P·O42.5水泥，粉煤灰为F类C50以上混凝土用粉煤灰，砂为河砂，碎石为粒径在5～20mm的碎石，减水剂为标准型聚羧酸减水剂。