地铁盾构隧道预制管片施工技术最新版.docx
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地铁盾构隧道预制管片施工技术最新版
地铁盾构隧道预制管片施工技术
摘要:
现阶段,我国交通的拥堵严重影响了城市经济的进一步发展,为了改变这一现状,许多城市投入了城市轨道交通的设计。
随着地铁隧道施工技术的进步,预制管片施工技术的作用越来越不可忽视,地铁盾构隧道预制管片施工技术适用于多种复杂隧道建设中,其工作效率较高,大部分城市地铁隧道建设均以得到推广运用。
文章主要分析地铁盾构隧道预制管片的施工技术。
关键词:
地铁盾构隧道;预制管片;钢模板;混凝土
地铁盾构隧道施工技术的使用范围越来越广,钢筋混凝土管片是盾构隧道中重要的组成部分,其不仅要承载隧道外侧的水压与土压,同时也要防止隧道渗漏,保持隧道净空,这一系列要求对管片的外观、尺寸、性能以及精度等提出了更高的要求。
1地铁盾构施工技术概述
1.1盾构施工技术现状
盾构施工技术是当前地铁轨道施工中常见的技术方法,是指以盾构机这一施工机械在地面下挖掘地道的施工方法。
盾构施工技术的有点较为突出,施工效率较高,且高效、安全、快速,可以保障在复杂地形环境中的正常施工,其在大型引水建设工程、大型城市轨道交通工程以及市政工程建设中均得到了广泛运用。
盾构施工技术的施工主体即管片,到目前为止,地铁盾构隧道预制管片主要包括复合管片、预制管片、钢管片、球墨铸铁管片等几种类型,管片不仅影响隧道建设质量,同时也间接影响隧道使用年限,因此有关人员应当提高对盾构隧道预制管片施工技术的重视[1]。
1.2地铁盾构施工技术原理
地铁盾构施工主要包括三个流程即稳定开挖面、挖掘与排土、衬砌。
地铁盾构施工技术的突出优势为:
施工速度快、节约人力物力、自动化程度高、不受气候影响、不影响水面交通、对地面建筑物影响小等。
同时,针对埋深较大、隧道较长的地铁施工而言,采用地铁盾构施工技术能够有效降低施工成本。
地铁盾构机的施工原理为,采用圆柱钢组件沿着隧道轴线向前推动,实现土壤挖掘的根本目的。
圆柱刚组件中,其护盾能够接受土层压力,支撑还未衬砌的隧洞,同时也能够接受地下水压,将水挡在外层,保障发掘、排土以及衬砌等工作的正常进行。
2地铁盾构隧道预制管片分析
2.1隧道管片的运用
在地铁盾构施工中,由于隧道施工要求存在差异,导致施工方式以及结构受力方式也各不相同。
因此,在设计隧道管片时,施工人员应当将多种关键因素纳入考虑范围,即根据隧道断面设计隧道管片,其主要形式包括矩形、圆形、椭圆形等,现阶段,我国大部分地铁隧道施工主要选择圆形轨道形式,所以管片大多设计为圆形。
一般来说,单元管片大多分为4~8片(见图1),其分片方式主要取决于隧道的实际直径。
2.2管片质量控制措施
(1)建立健全质量管控制度。
相关设计人员应当严格依据国家质量管理标准,完善其质量监管体系,不断改进管片生产方式。
在有必要情况下,组织工作人员开展培训教育活动,通过质量管理控制,逐渐提高工作人员生产意识;同时,严格执行生产检验制度,不断提高自身质量控制水平。
图1单元管片结构图
(2)统一生产管理标准。
工作人员根据国家标准规范自身生产行为,在生产过程中有效落实生产质量控制制度,以此提高管片生产质量。
(3)强化管片生产过程监控。
有关工作人员严格执行材料检验制度,强化钢模板安装、钢筋骨架制作、混凝土浇筑以及管片检验等施工工序,以此为地铁盾构隧道预制管片的工程施工质量奠定良好的基础[2]。
2.3管片合格率的提高
在管片的起吊过程中,十分容易出现边角碰撞、螺栓孔烂边等情况,在实际的施工过程中,螺栓孔烂边率高达50%,通常是由于多次起吊对管片螺栓孔造成的挤压破坏。
从盾构安装流程分析,构件在吊入指定区域时,由于装卸、安装等所造成的边角碰撞率高达30%。
传统的起吊工具不垂直,难以保障其平衡,预设扁担可提高其平衡水平,转移受力点,增大受力范围,降低碰撞损伤率,同时提高管片调运效率,其专用吊具(见图2)。
3地铁盾构隧道预制管片的施工案例分析
3.1工程概况
某地地铁盾构隧道施工共计1982环,内经5.5m,外径6m,环厚0.5m,环宽1.5m;混凝土强度C50,防渗性能P10。
管片厂设有混凝土浇筑区、钢筋加工区、管片堆放区、室外养护池、管片检测区等。
3.2预制管片施工技术
地铁盾构隧道预制管片施工技术流程(见图3)。
原材料选择:
保障水泥具备生产合格标准,不可混用不同厂家、不同级别、不同品种的水泥,严禁使用过期、受潮水泥;钢筋应当具备称重单、质量检验文件,符合施工标准;选用级配良好的砂石,保障其含泥量、活性符合施工要求;碎石粒径应低于25mm,含泥量低于2%;使用符合混凝土搅拌标准的水;外加剂应当具备产品合格证书,经过抽样检验实验方可使用;粉煤灰烧失量低于5%,且具备生产合格证书;螺栓埋件以及吊装埋件的形状、质量、材质等符合施工设计要求[3]。
图2专用吊具图
图3预制管片施工技术流程
3.3钢模板选型与安装检测
(1)钢模板选型。
钢模的振捣类型主要包括三种,即附着式整体振捣、人工插入式振捣、振动台自动化生产线;为了避免模具的变形,延长其使用寿命,提高成品的精度,实际施工过程中一般采用人工插入式振捣,并运用蒸汽养护以及强塑混凝土的使用,进一步提高生产效率。
(2)安装检测。
首先,钢筋混凝土的管片精度对于地铁盾构隧道施工具有重要的意义,其精度一般由钢模加工合拢振捣后的精度所决定。
在钢模正式投入管片生产之前,工作人员必须保障其经过四项综合检测,即加工装配、运输至指定区域、试生产后以及实物对比的精度测试,只有各项检测指标均符合生产标准,且其误差均出于可控范围,才可以正式投入使用。
其次,针对管片脱模钢模或者起吊钢模,施工人员应当在保障钢模完整性下彻底进行清理,同时,保障拼接缝与钢模表面不存在微小颗粒也不存在残浆,以此提高钢模合拢的精度,并确保钢模的定期保养。
再次,在使用脱模剂时,施工人员应当使用专门工具将其均匀涂抹,保障混凝土与钢模接触面的均匀性。
同时,在涂抹后,应当配置专人检查,避免存在影响管片质量的隐患,提高脱模剂的涂抹水平。
最后,定期检查钢模,在模具每生产一定数量环管片后,施工人员应当对系统进行全面检查,存在不足应技术汇报管理人员,并予以修整,复检合格才能继续投入生产与制作。
3.4管片钢筋骨架制作与安装
(1)钢筋断料成型。
在钢筋断料及其弯曲成型阶段,工作人员所使用的钢筋必须保障其可用状态,所有原材料应当经过检测人员抽样检查,保障质量合格方可投入使用;在钢筋断料以及弯曲成型之前,施工人员应当准确了解管片的形状以及尺寸要求,且准备相关校核基模与样棒,保障钢筋断料与弯曲环节的检测;切断与弯曲等操作应当严格根据相关工作规定执行,且将钢筋制件进行分类摆放,以利于零件的标识与分类。
(2)钢筋骨架组装。
由于管片钢筋骨架具备一定特殊要求,因此各单体部件制作精度必须符合要求,有关人员应当根据和组装工艺、单体部件的精度要求,针对性的加工相应制作;各组装工序与单体部件应采用低温焊接技术,即低温保护操作;根据设计要求严格检查钢筋骨架质量,主要包括精度、焊接、外观等多个方面,保障检查合格后分区堆放。
(3)钢筋骨架入模。
钢筋骨架应当使用专门的塑料支架进行隔离,其中,塑料支架应当满足稳定性、承载力以及厚度要求,且经过相关工程师的检验与认证;经检验合格的骨架,其形状应与钢模相一致,且保障其尺寸符合要求;钢筋骨架的入模应当保持正确,保持骨架间隙,避免其余模芯、钢模的接触。
在入模工序完成后,经检验方可进行混凝土浇筑。
3.5混凝土浇筑成型
(1)混凝土拌合与运输。
①由搅拌机械供应管片混凝土,保障搅拌系统以及相关试验辅助设备能够达到管片制作的要求;②在管片混凝土模拟实验结束后,由施工人员设计管片混凝土的配合比例;混凝土的搅拌应当将气温、气候、含水量等基本因素纳入考虑范围,并严格依据混凝土的设计配合比;③依照混凝土配合比,有效调节计量系统、称量系统。
计量系统与称量系统应当定期校核,控制其出于误差范围内,以此确保计量系统的正常工作;④混凝土的搅拌应当均匀、充分,有效保障混凝土搅拌时间的合理性。
保障混凝浇捣的组数,即标养室标养、同条件养护以及管片脱模抗压强度的测试;⑤使用专门的运输设备将混凝土运入预制车间,在提升浇筑后下料入模。
(2)混凝土布料、振捣和成型。
混凝土布料即将混凝土向钢模两侧进行均匀铺设,在盖板密封后,由钢模中间下料,其下料速度必须与振捣效果匹配,尤其是在钢模布料即将结束时,施工人员应当谨慎控制布料速度,避免混凝土的外溢。
振捣时管片制作环节中一道必要欧国内供需,影响振捣效果的因素包括振动时间、混凝土强度、振动效率以及布料速度。
一般来说,施工人员振捣方式主要采用插入式振捣,根据快插慢把这一原理开展工作,沿管片边进行梅花型布点,在振捣后敬爱螺栓。
为了提高管片质量,保障其外观美观,在混凝土管片成型后,混凝土收水应当根据气温条件隔一段时间方可进行,同时管片外弧抹面应保障其平滑性。
面板的拆卸视气温或者混凝土凝结情况定,保障混凝土达到初凝后方可进行。
3.6蒸汽养护、脱模、养护
(1)蒸汽养护。
蒸汽养护能够有效改善混凝土强度,进而提高生产效率;在浇捣完成,经过一段时间吸水后(一般低于1h),开始蒸汽养护;升温速度应当控制在15℃/h以内,降温速度不超过10℃/h,恒温温度控制在60℃内;在蒸汽养护过程中,工作人员应当准确了解各个温度点温度变化,保障温度的一致性,保障温度升降的均匀性[4]。
(2)脱模。
使用真空吸盘作业时的强度应高于30%,使用采用真空吸盘作业时的强度应不低于30%,使用专用吊具的强度则高于40%;脱模起吊应当保障其垂直性,严禁超速,避免造成不平衡;脱模后对其进行降温,其温度与环境温度差异不大可以使用水进行降温。
(3)养护。
养护包括水分养护与自然养护,养护时间均为两周,需要指出的是,利用水养时,工作人员应当首先检测水温,温差较小可以入池工作,避免温差引起的裂缝;而自然养护即2周水养护结束后将其运输至管片存放场进行养护,以此改善混凝土的强度。
3.7管片检验
(1)水平拼装。
在地铁盾构隧道预制管片生产亲啊,应当进行三环试拼装,保障强度、尺寸、外观等检验合格后,采用错缝拼接进行三环试拼装。
(2)检漏试验。
在预制管片生产完成后,应当进行抽样检查,每50环检查一次,连续三次合格才可投入正式使用。
在管片简陋过程中,应当不断改变压力大小,仔细检查管片的渗漏情况,确保产品性能合格后进行记录。
(3)抗弯性能试验。
在管片生产期间,工作人员应当进行抗弯实验,通过管片抗弯实验检验其承载力,在测试其最大承载力后判断其设计合理性。
一般来说,管片破坏荷载应不低于232kN,而开裂荷载不低于176kN。
(4)抗拔性能试验。
在管片生产期间,工作人员也应对管片抗拔性能进行检测,一般为每1000环进行一次试验,注浆孔抗拔试验主要是检测管片所能承受的最大抗拔力,以此保障管片施工的安全性;向其加载物体至设计规定的抗拔力值,连续坚持2min,确保注孔周边不存在破边、开裂等情况出现,同时保障承载力荷载检验值不低于280kN[5]。
4结束语
综上所述,地铁盾构隧道预制管片施工能够实现隧道施工的安全化和高效化,现阶段,地铁盾构施工技术的自动化程度越来越高,其适用范围也不断扩大,尤其是在位姿控制与掘进系统方面方面上已经有了较大的提高。
为了全面发挥盾构机的作用,有关人员还需对其子系统进行全面深入研究,只有不断克服技术方面的不足,才能逐渐完善地铁盾构施工技术的有效性,促进我国地铁隧道施工的进步,解决当前交通拥堵的问题。
参考文献:
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[3]禹海涛,李龙津,曹春艳.考虑内部预制结构的盾构隧道抗震性能分析[J].地下空间与工程学报,2016,12(15):
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[4]胡翾.地铁盾构双线隧道施工过程地表变形监测分析[J].工程技术研究,2016,(7):
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[5]何川,封坤,方勇.盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J].西南交通大学学报,2015,
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97-109.
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