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1、预制钢筋混凝土管片生产工艺工法QB/ZTYJGYGF-DT-04O3-2O11天津建设工程有限公司张国良王成发1前言目前，隧道盾构钢筋混凝土管片施工方法从工艺流程上来讲分为两种，一种为 固定台座式施工方法，一种为自动化流水线式施工方法，前者由于效率低、成本高, 近年逐渐被后者取代，本工法主要介绍后者的施工工艺。自动化流水线式生产是通过模具在流水线上运行来实现生产全过程，脱模、混 混凝土输送浇筑、振捣、收面、养护等生产流程都在全自动控制下有序运行。靜养区籌丸养护区yI . IMHtSffiBffigffiSffi III Jdi氐Jzti 氐止U;l 工二丨u _渣理抹而开毬板F：r 门：1邙匸
2、1：恭卩:圧门: il：F =1振協統盘/flRnaHf盖板 楡省 预埋件梆補主畫逢姑 请模:门：i*：丨可i：i*匸：有 匸：厲:图1自动化流水线示意图2工法特点2.1采用高精度钢模、低坍落度混凝土、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。2.2实施工厂化自动流水线作业，管理相对集中，人为干扰因素少，生产更快捷 安全，质量更稳定。2.3节约人力，节约能源，提高工效。2.4施工作业规范化、程序化、标准化。3适用范围本工法适用于隧道盾构钢筋混凝土管片的生产，对于其他精度要求比较高的混 凝土预制构件的生产也有一定指导作用。4主要技术标准4.1预制混凝土构件质量检验评定标准（G
3、B J321）；4.2钢筋焊接及验收规程(GB J18)；4.3普通混凝土配合比设计技术规定 (JGJ 55)；4.4地下工程防水技术规范 (GB 50108)；4.5盾构法隧道工程施工及验收规程 (DG J08-233)；4.6地下铁道工程施工及验收规范(2003年版) (GB50299)；4.7盾构法隧道施工与验收规范 (GB 50446)； 4.8预制混凝土衬砌管片 (GBT22082)。5 施工方法盾构钢筋混凝土管片生产工法是利用钢筋加工设备、混凝土搅拌振捣设备、高 精度模具、蒸汽养护设备、吊运设备等按照设计要求(包括配筋设计、混凝土抗渗 抗压设计要求等)制作成型钢筋混凝土管片的施工方
4、法。自动化流水线是以主控室为中心，通过液压推进和平移小车使模具在轨道上循 环经过各工位，来完成整个盾构管片的生产流程。以天津公司混凝土构件分公司流 水线为例：流水线采用3+ 1的组合模式，即一条生产线+三条蒸养线，同时蒸养线分 为静养区和蒸养区；混凝土通过自动输送平台运输到振动房进行浇筑，共配置10套 模具，每个工位节拍为8分钟。6 工艺流程及操作要点6.1 施工工艺流程图2 钢筋混凝土管片自动化流水线生产工艺流程图6.2 操作要点6.2.1 生产准备1生产线布置应符合工艺要求，并根据产能配置生产设备。 2将模具安装到生产线上后，进行质量验收，包括精度、强度等各方面指标。3安装、调试混凝土搅拌
5、设备，并检定各种计量器具、设备。 4通过试配，确定混凝土设计配合比。6.2.2 原材料性能要求 原材料进场必须附有质量证明，经复试合格后方可使用。所有原材性能应符合 如下要求：表1 材料性能要求序号材料名称性能要求1混凝土强度等级不低于C50，抗渗等级不小于P10。2钢筋采用HPB235、HRB335级钢筋，焊条采用E43和E50。3水泥普通硅酸盐水泥P.O 42.5，碱含量不大于0.6%,并符合GB175规定。4砂子采用级配良好的II区中砂，细度模数2.33.0,含泥量不大于1.5%, 泥块含量不大于1%，严禁采用海砂，并符合JGJ52规定。5石子粒径在525mm之间的连续级配的碎石，含泥量
6、不大于1%，针片状含 量不大于15%，并符合JGJ52规定。6拌合用水符合JGJ63中钢筋混凝土用水规定。7粉煤灰米用符合GB/T1596不低于II级技术要求的粉煤灰，并符合GBJ146规 定。8矿粉米用符合GB/T18046的不低于S95级技术要求的矿粉。9减水剂米用聚羧酸高效减水剂，应符合GB8076和GB50119规定。6.2.3 混凝土配合比设计配合比采用粉煤灰和矿粉双掺技术，并采用低塌落度和低水胶比，管片高性能 混凝土配合比设计主要指标如下：1混凝土强度等级C50，抗渗等级P10,塌落度控制在60100mm；2控制水胶比不超过0.46，最大氯离子含量不超过0.06%；3使用非碱活性骨
7、料，当使用碱活性骨料时，最大碱含量不超过3kg/m3。4在满足以上条件的情况下，还应考虑和易性、气泡的控制、初凝时间以及蒸汽 养护等因素与生产工艺的适应性，下表是中铁一局集团天津建设工程有限公司混凝 土构件分工公司盾构管片的生产配比：表2 混凝土设计配合比（千克/立方米）材料名称水泥细骨料粗骨料水减水剂矿粉粉煤灰掺量34567511501504.7080456.2.4 盾构管片模具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 中应注意以下几点：图 3 盾构管片模具示意图1 模具精度控制模具在
8、进场和每周转 100 次时要进行精度检验，允许偏差和检验方法应符合下表规定：表 3 模具质量控制标准序号项目允许误差（mm）检验工具检査数量1宽度0.4内径千分尺6点/个2弧、弦长0.4样板、塞尺2点/个，每点2次3内腔咼度-1 +2高度尺4点/个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对移动件要进行定期清扫（每月
9、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。6.2.5 钢筋加工与骨架制作1钢筋骨架采用高精度钢胎卡具拼装，保证钢筋骨架两端面平齐，使钢筋骨架入 模后其保护层均匀。2钢筋按批准的钢筋图制备，符合图表中标明的钢筋形状、直径、长度、编号和 重量。3钢筋骨架成型采用低温焊接工艺（二氧化碳气体保护焊），且主筋与箍筋固定 采用二氧化碳气体保护焊点焊代替扎丝绑扎工艺。411级钢筋末端需作90。或135弯曲时其弯曲半径应大于4倍钢筋直径，而中间 部位弯曲时弯曲半径应大于5倍钢
10、筋直径。5焊接过程中焊缝不得出现咬肉、假焊、夹渣现象，且点焊牢固，防止在吊运时 钢筋骨架松动变形。6严格按照规范要求对成品钢筋骨架进行质量检验，合格后挂牌标识进入成品堆放区待用。7钢筋骨架安装时不得与模具发生碰撞，由专人安放钢筋部件、预埋配件8主筋成形质量控制措施图4 盾构管片主筋形状示意图主筋呈圆弧状（如图），加工时要保证送料平台、 弯弧机构、接料平台在同一平面上，避免主筋出现扭 曲、不在同一平面上的现象，影响钢筋骨架成形质量。表4 钢筋骨架加工、制作允许偏差值序号项目允许误差检验工具检验数量1主筋和构造筋长度10每班同设备生产15环同类型骨架，应抽检不少于5根2主筋弯折点位置103箍筋内净
11、尺寸54箍筋间距105分布筋间距5按每日生产量的3%进行抽检，6骨架长、宽、高尺寸+5， -10每日抽检不少于3件，且每件检7主筋层距、间距5钢卷尺验4点。8主筋保护层+5，-36.2.6 模具清理1 按照先内后外，先中间后两边的顺序，将模具内外围和底部混凝土残留物清理 干净。2检查模具外围密封圈是否清洁好、安装是否正确3模具清理时采用钢丝球对模具内腔棱角部位灰浆进行打磨。6.2.7 涂刷脱模剂1要求薄而均匀、无集油和淌油现象，别注意模板拐角、棱角处不能漏涂。2脱模剂涂刷时采用质地柔软、吸水性强的棉布或棉纱，涂抹均匀、不漏涂。3涂刷完后应有专人检查模具拐角、棱角、手孔盒处脱模剂是否有漏涂现象，
12、若 有应补涂。6.2.8 模具合拢1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，防止卡碰导致模板扭曲，拼装标准:模板拐角拼缝处严密、无缝隙。2合模时应注意检查拼缝部位是否粘有杂物，及时清理，保证模具拼装精度。3模具螺栓拧紧时采用力矩扳手，控制在300NM。4合模后采用内径千分尺检测钢模宽度，合格后进入下一工序。6.2.9 钢筋骨架安装1安装钢筋骨架时，应确保钢筋不得与模板磕碰。2安装模具弯螺栓时应涂上脱模剂，且检查密封圈确保良好。3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。4安装弯芯棒时应打紧、打严，检查弯芯棒后面紧固装置是否顶紧，避免浇筑振
13、 捣时，弯芯棒脱位，弯螺栓孔变形。6.2.10 混凝土浇筑振捣1搅拌系统必须定期检验，包括电子称量系统的精确度。2混凝土通过输送架进入振动房上方进行浇筑，分两次下料，每次一半，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。振动时间视混凝土流 动性而定，控制在46mi n,最多超过10mi n。3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
14、有灰 浆出现。6.2.11 混凝土成型抹面1全部振捣成型后，视气温及混凝土凝结情况，大约10mi n后拆除盖板，进行抹 面。抹面分粗、中、细三个工序，粗抹面（收水）：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：力求表面光亮无抹子印，管片外弧面平整度的误差值不 大于士 2mm。2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。3抹面过程中要注意掌握恰当时间拔出模具弯螺栓，时间以用手压按混凝土表面，有不明显凹痕时为准。6.2.12 管片蒸汽养护1浇捣结束后静停34小时开始升温蒸养（静停时间视不同气温作相应变化）。图5 管片蒸养制度示意图2蒸养温度控制：管片蒸养分静停T、 升温S、恒温H、降温J四个阶段。升温速度 每小时不得超过15C速度，最高温度不超过 55C；恒温2小时以上，相对湿度不小于90% 状态，恒温时间根据季节变化做相应调整； 降温速度不超过每小时20C，并匀速降温至 与室温差不超过15C。在整个蒸养过程中， 安排有专人负责，如实记录各测温点的温度变化值。6.2.13 管片脱模盾构管片在同条件试件（蒸养）强度达到40%方可拆模。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
