管片施工工艺.docx
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管片施工工艺
1前言
目前城市地铁开始高速发展,而在城市内进行区间隧道施工,对文明施工、地面沉降控制等要求都比较高,因此明挖法和传统的矿山法隧道施工已逐渐被文明施工好、地面沉降容易控制、造价低、机械化程度高的盾构法隧道施工所取代。
而最终反映出隧道施工质量的就是拼装出隧道的管片衬砌的质量,我局于2001年3月首次承担了深圳地铁盾构隧道的施工,为争创优质工程,首先在管片生产上人手,大力开展科技攻关,不断完善施工工艺,通过采用风动振捣和蒸汽养护工艺,在短短的7个月时间里顺利圆满完成了2900环、17400块管片的生产任务,解决了管片外侧浮浆较厚、容易出现大面积气泡、脱模过程中崩角、掉块等一系列难题,在总结这些施工经验的基础上形成本工法。
2工法特点
(1)采用高精度钢模,低坍落度混凝土,风动振捣,蒸汽养护技术,快速生产高精度、高强度高质量的管片。
(2)施工作业规范化、程序化、标准化。
3适用范围
本工法适用于各种盾构隧道管片制作,对于制作精度要求比较高的高强度混凝土预制件也有的指导作用。
4施工工艺
4.1工艺流程见图1
4.2操作要点
4.2.1 浇注混凝土前的准备工作
(1)清洗模具:
组模前要对钢模进行彻底清洗,混凝土残碴必须全部铲除,内表面使用胶片配合清理,并用高压水冲洗干净;
(2)喷涂脱模油:
使用雾状喷雾器喷涂,然后抹布均匀抹,使模具内表面均布薄层脱模油,如出现脱模油流淌,用棉纱清理干净;
(3)组模:
模具的质量,特别是尺寸精度,对生产出合格的管片,拼装成尺寸准确的衬砌环是极其重要的,因此要严格控制组模质量;
(4)模具检查:
模具组装完毕后,由专职质检员用内径千分尺在模具指定位置进行宽度检测,同时对模具的内弧面平整无翘曲;
(5)钢筋笼骨架入模:
钢筋笼在靠模上制作完毕,用龙门吊配合专用吊具按各种规格将钢筋笼放入模具内,钢筋笼型号与模具型号要匹配,保护垫块位置准确。
模具准备见图2。
4.2.2 混凝土浇注
(1)混凝土配合比必须进行试配,并进行试验以获取正确的养护时间和抗压强度。
并符合如下要求:
混凝土立方休强度及抗渗试验;检验混凝土配合比能否满足抗渗和设计强度的要求;管片吊装孔抗拔试验,检验吊装孔最大抗拔能力以确保管片安装时的安全。
(2)混凝土浇注前的准备工作完成后开始混凝土浇注,用龙门吊将装满坍落度70±10mm、强度C50、抗渗S1O的防水混凝土的混凝土斗吊至模具上方,然后先模具两端后中间进行放料。
(3)开动模具上的附着式风动振动器振捣,振动时间长短的判别是观察混凝土与侧板接触处,如不再有喷射状气、水泡并能均匀起伏为适当时间,—般控制在4~6min,不得超过8min,掘捣采用混凝土分批放料,从而实现分层振捣。
(4)为减少管片成型后的气泡、水眼,待风动式振动器振捣完以后,加以振动棒振捣密实,振捣时不准碰撞钢模和预埋件,做到先中间,后两边,每个振动点振动时间控制在10-20s内,振动完成后缓慢拔出振动棒。
(5)全部振捣成型后,视气温及混凝土凝结情况,大约10min后拆除压板,进行光面。
光面分粗、中、细三个工序,粗光面:
使用铝合金压尺,刮平去掉多余混凝土,并进行粗磨。
中光面:
待混凝土收水后用灰匙进行光面,使管片乎整、光滑。
精光面:
使用长匙精工抹平,力求表面光亮无灰匙印,管片外弧面子整度的误差差值不大于±5mm。
4.2.3 养护
(1)蒸汽养护:
混凝土振动成型并光面2h后,混凝土表面用手压有轻微的压痕时,在管片外弧面上盖上湿润的养护布,将用于蒸汽的帆布套在模具上,下部同地面接触的地方用木方压实,在帆布套上预留的小孔中插入温度计,检查无误后通人蒸汽,布置于模具底部的蒸汽管布满小孔,蒸养时蒸汽会从每个小孔中均匀的喷出来,使整个模具均匀的升温,升温时速度在每小时15℃—20℃,防止升温太快管片出现收缩裂纹,最高养护温度50℃—60℃,恒温3-4h,降温速度在每小时15℃~20℃,并保证蒸养后的管片温度与外界温度差不大于20℃。
在整个过程中要每半小时查看温度计上的读数,发现问题用调整蒸汽通人量的大小来调节温度;
(2)脱模后的养护:
管片脱模后吊入水池内进行养护,确保管片完全浸泡在水里.管片人池时管片与池中水的温度差不得大于20℃,养护周期为7d,然后进行淋水养护,保持管片外面湿润,喷淋养护达到28天龄期。
4.2.4脱模
(1)管片通过蒸汽养护足够时间后测试混凝土试块强度,当强度达到15MPa以上时,开始组织脱模;
(2)拆模顺序:
叠齐养护布;拆卸手杆螺栓,清除混凝土残积物;拆卸旁模与底模固定螺栓;拆卸侧模与端模连接螺栓,两侧和端模拆开后,使用专用水平起吊吊具,用龙门吊将管片吊出到管片翻身机上;
(3)拆模中严禁锤打,敲击模具等野蛮操作,管片起吊时,地面操作要由多人配合进行,确保管片垂直出模,以免损坏管片。
4.2.5三环试拼装
(1)管片正式生产前和每生产100环管片后,由于管模可能尺寸不够精确或生产过程中震动变形,
因此需要进行三环试拼装以检查管片几何尺寸和模具是否符合要求;
(2)为保证拼装质量,需制作一个钢筋混凝土平台,平台确保水平,误差控制在2mm以内;
(3)制作12个拼装支架,支架能够在高度上进行微调,以便矫正管片拼装后的水平;
(4)拼装顺序:
首先在平台上画直径为管片内径和外径的两个圆,作为拼装时的参考线;先放置标准块,再邻接块,最后放人封顶块;一环拼装完后,错缝拼装另两环;
(5)检测:
管片拼装完后利用不同型号的插片对管片之间的纵缝、环缝进行测量,以检测各管片之间的缝隙是否符合要求;再用水准仪分别测量各接缝的几个点,然后计算这几个点是否在同
面上。
4.2.6 管片修补
(1)在管片脱模和搬运过程中不可避免的会发生管片掉角、崩块现象,需要进行修补;
(2)管片外表面的气泡,蜂窝或漏浆:
深度<5mm时,用西卡胶皇拌和水泥逐个填平;深度>5mm
时,先用锤子或凿子刮去表面微细裂痕,用水清洗基层,清除所有的浮浆,油迹,粉尘等杂物,用西卡胶皇修然后装上木模板,补拌和水泥进行曲修补填平,干后再涂一层混合浆液,干透后(24/小时)再打磨;
(3)管片露筋:
基层处理,用刀刮去钢筋表面的污垢,再用高纯度酒精清洗钢筋。
待干透后,使用小灰铲进行修补,修补分二次进行。
第一,初步修补,管片周边装好木模后,涂底层浆液,再用修补剂混合水泥将修补部位填平,第二,表面涂一层混合浆液待干透后,用砂纸进行磨平修整;
(4)边角崩块:
基层处理,用锤子或凿子刮去表面微裂痕,去除油迹和灰尘,修补处理分二步进行,第一,装好木模,填平该修补的部位。
第二,表面涂一层混合浆液,干后用砂纸磨平修整。
4,3 注意事项
(1)严禁使用铁器进行内表面清模;
(2)放人钢筋笼之前必须对钢模内弧面宽度进行检测,装配好模具后必须对钢模外弧面进行检测;
(3)拆模中严禁捶打,敲击模具等野蛮操作,管片起吊时,地面操作由四人配合进行,确保管片垂直出模,以免损坏管片;
(4)拆除垫圈时不能硬撬,硬敲,以免损坏垫圈和管片。
5机具设备
主要机具设备见表1
7.1.4 抗渗标准
应有10%的管片进行检漏测试,其检测抗渗压力为0.8MPa,恒压时间为2h,以渗透深度<1/5
管片高度为合格。
7.2 质量保证措施
(1)建立质量保证体系,开展全面质量管理活动,各工序指派专人负责,技术人员跟班作业;
(2)加强对原材料质量检验,材料质量必须符合国家现行标准。
做好帐台登记,同时通知试验部门取样试验;
(3)管片必须按设计要求及质量标准进行验收,验收合格的钢模方能投人生产。
在生产过程中,质检人员每天对钢模的主要技术指标进行实测实量,不断矫正管模尺寸;
(4)钢筋笼人模后,按标准要求对每个钢筋笼进行校正。
对环、纵向螺栓孔位置、保护层厚度进行校正实测,合格后方司进行混凝土浇注;
(5)混凝土搅拌站要经常对各类衡器进行检验,使用过程中加强维护保养,使称量系统始终保持良好的工作状态;
(6)混凝土振捣时要严格控制风动频率和时间,避免过振和漏振产生气泡或浮浆;
(7)管片达到16MPa强度后方可脱模,并在管片上印刷生产日期、型号、编号。
8安全措施
(1)对管片生产的全体操作人员进行安全、技术交底,并进行岗位责任制和各项操作规程学习;
(2)车间人员进厂后必须带好安全帽,不得在起吊物下站立或行走;
(3)门吊司机必须经培训考核后才能进行单独操作,工作时必须集中注意力,听从起重工的指挥:
(4)车间内一切机械设备严格按有关操作规程操作,做好经常性的检查保养工作,非操作人员一
定不得擅自使用;
(5)各种吊运钢丝绳、夹具、销轴等物件使用之前必须检查,并及时修复更新
(6)管片堆放不得超高,要堆放平整,避免倾覆。
9效益分析
(1)与矿山法隧道衬砌相比,管片衬砌属工厂预制,质量有保证,而且生产速度快、精度高;
(2)在盾构法隧道施工开始在我国大面积普及的今天,管片的制造生产有着广阔的发展前景。
10 工程实例
我局承担的深圳地铁一期工程华强路—岗厦区间采用盾构法施工,隧道全长3471.6m。
管片衬砌外径6000mm,内径5400mm,每环平均宽1.2m,厚300mm,为楔形量51mm的单层通用管片,
钢筋混凝土管片强度等级C50,抗渗等级SIO。
为国内首次采用“3+2+1”模式单层通用装配式管片衬砌,所谓“3+2+1”模式,即每环管片为6块分成三部分,一部分标准块3块,一部分邻接块2块,
插入式封顶块1块。
采用该管片,通过不同的拼装组合可以实现一定半径的隧道曲线。
管片生产模具是从德国进口8套钢制模具,运用本工法采用风动振捣和蒸汽养护工艺,日生产能力达到2环/套,每天16环。
法国索菲图佐罗总监全程监理了整个2900环管片的生产过程,认为我们生产的管片达到了欧洲一流水平,并得到了建设单位的高度评价。
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