盾构管片预制施工方案及质量控制.docx

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盾构管片预制施工方案及质量控制

盾构管片预制施工方案及质量控制

1.方案概述

盾构管片预制施工工艺按其流水特点，分为固定模具法和自动流水线两种方式。

固定模具法以模具为中心，模具在生产车间内按环成排固定摆放，每个模具下面都有附着试振动器（多为气动）；模具旁边设蒸汽管路，用来管片成型后的蒸汽养护。

自动流水线指模具在生产线上有规律的按着一定节拍行走，操作工人站在固定的工位上完成本工序的操作，完成一个等待下一个。

振动台采用整体式的，固定在生产线的某个位置上；振动台的上方是混凝土料斗，搅拌好的混凝土直接输送至料斗中，等待浇筑；管片浇筑成型抹面后，进入养护房蒸养。

2.适用范围

盾构管片预制适用于不同土层的盾构隧道的衬砌预制。

3.作业内容

本工艺主要作业内容为：

（1）管片厂施工：

场地平整、厂房基础施工、搅拌站基础施工、厂房结构施工、锅炉供暖施工（北方地区）、室内料仓施工、钢模加工、管片生产场地布置。

（2）管片生产包括：

钢筋制作、钢筋骨架制作、钢模准备、预埋件安装、混凝土浇筑、管片混凝土蒸养、脱模、管片混凝土养护、储存。

4.质量标准及检验依据

《预拌混凝土》（GB14902-2012）

《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）

《预制混凝土构件质量检验评定标准》（GBJ321-90）

《预制混凝土衬砌管片生产工艺技术规程》（JC/T2030-2010）

《预制混凝土衬砌管片》（GB/T22082-2017）

《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2017）

5.施工工艺流程图

工艺流程详见图5-1盾构管片预制施工工艺流程图。

图5-1盾构管片预制施工工艺流程图

6.施工步骤及质量控制

6.1生产前准备

名称

内容

技术准备

⑴会同设计、监理完成管片预制厂生产流程交底、施工技术交底、安全技术交底、对施工人员进行专项培训等工作。

⑵熟悉盾构管片设计图纸并编制盾构管片预制单项施工组织设计，向作业队施工人员进行技术、安全、质量、环保交底，确保施工过程中的工程质量和人身安全。

⑶按照混凝土强度的设计要求，做预制混凝土配合比、施工配合比，满足盾构预制管片混凝土的要求。

场地准备

⑴管片厂验收：

管片预制厂场地布置满足连续生产要求、混凝土拌和区、钢筋加工及堆放区、钢筋笼存放区、管片固定模具生产区、管片蒸养设备布置、管片养护区、管片存放区等区域验收。

⑵管片厂区道路通畅且满足大型设备行走要求，龙门吊、钢筋加工等特种设备检验合格。

材料准备

管片混凝土所用的钢筋、水泥、砂石料、水、外加剂等原材料已进场并按规定频率进行检验合格。

6.2管片预制厂场地布置

管片厂建设主要分为混凝土拌合区、管片生产厂房区、管片堆放区、附属配套设施区。

（1）混凝土拌和区（包含室内外料仓）

该区域共有3个部分：

混凝土拌和站、砂石料待检堆放区、砂石料已检堆放区。

混凝土拌和站的位置需要考虑混凝土原材料的堆放位置、原材料运输、混凝土运输等。

砂石料堆放区靠近混凝土拌和站设置，砂石料堆放区分为已检堆放区和待检堆放区。

各个区间砂石骨料围墙隔断。

其中，已检堆放区考虑存放不少于14d的砂石料，待检堆放区需要考虑存放28d的砂石。

混凝土拌和站下料口下方，布置地面水平有轨运输通道，将砼运输至管片生产区。

图6.2-1管片预制场地平面示意图

（2）管片生产厂房区

管片生产厂房内共分四个区域：

管片生产区、钢筋堆放加工区、管片钢筋笼存放区、管片养护存放区。

①管片生产区

管片生产区内需完成管片浇筑、静养、蒸养、降温及脱模等作业工序。

管片生产区考虑到管片出模的吊运设备（真空吸盘）及水平运输通道、管片翻转机具、混凝土运输通道等进行合理布局。

②钢筋堆放加工区

钢筋堆放加工区主要进行钢筋卸车、存放、放样、下料，钢筋笼绑扎、焊接，等工序。

因此，钢筋加工区须考虑原材料的堆放、螺纹钢半成品加工区及堆放区、圆钢半成品加工区及堆放区等所需要的空间和设备摆放空间。

③管片钢筋笼存放区

管片钢筋笼存放区主要进行成品钢筋笼码放。

④管片养护存放区

管片养护区满足同时养护一定环数的管片。

管片达到预定强度后脱模，进行管片喷涂养护液养护，将预制混凝土管片均匀喷涂养护液，养护的周期为14d。

（3）管片堆放区

①管片厂厂房下方设有管片存放区，约能存放一定环数的管片。

管片经过养护液养护14天后，运至存放区，并进行14天自然养护，补强。

②试验检测区

试验检测区主要进行管片三环拼装、抗渗、抗弯及拉拔实验。

（4）附属配套设施区

附属配套设施区主要包括办公区、生活区（描述标注）、实验室、材料仓库、变电站、锅炉房、称量系统、停车场、燃料存放区等。

生产附属配套设施计划布置在厂房的周边，并与主要功能设施区对应布置，方便施工生产衔接。

6.3模具准备

（1）钢模选择

结合各项技术条款、管片结构图，基于对混凝土的塌落度要求为70～90mm，止水槽深度22mm，采用专业厂家制造的重型模具，工艺采用固定模具形式进行管片生产，，附着式振捣器振捣，人工配合振捣成型。

管片模具如下图。

图6.3-1管片模具示意图

（2）钢模的精度及保证措施

管片钢模制作的精度允许精度偏差见下表。

表6.3-1管片模具加工精度允许误差表

项目

允许误差

项目

允许误差

宽度

±0.4mm

纵缝接触面平整度

±0.5mm

弧长

±1.0mm

内腔高度

+1mm-0mm

螺栓孔直径

±0.5mm

底模、端模、侧模间隙

<0.20mm

环缝接触面平整度

±0.5mm

（3）钢模制造

工程施作管片的钢模委托具有丰富设计制造经验的专业公司进行设计制造，并提供相应的技术保证，每块钢模设计寿命达到1000块，满足生产的使用要求。

（4）钢模的运输

钢模作为精密部件，运输时保持水平和无压力状态，保证加固的正确性与稳定性，防止运输过程中造成碰撞而变形。

（5）钢模吊装

正确的吊装方法是确保钢模安装质量的重要因素。

吊装前认真检查起吊设备、钢丝绳、吊扣，确认完好后进行吊装作业。

在吊装过程中，对钢模的重要部位不能让其受力。

铰接位置的受力将会造成整个钢模的变形，起吊装置与钢模接触的部位是不影响钢模精度的位置。

（6）钢模安装、调试

①钢模安装

钢模下部是四个减震块，这四个减震橡胶块直接支撑于地平面上，它的作用是保证钢模在震动成形时有足够的自由度。

支撑面的平整度为安装时的一个重要的控制参数，其不平整度控制在±1.0mm公差要求的范围内。

②钢模清洁

钢模第一次打开使用时用柴油或汽油除掉保护层。

用棉纱清理模具表面。

用塑料刮刀清理积垢。

用压缩空气吹净模具。

模具外表面、调节螺栓应始终保持干净，不允许有积垢。

③钢模调试

在调试过程中，仔细进行盖子、侧模、端模的开合，严格按操作规程和要求拧紧力矩固紧螺栓，其安装程序如下。

打开、关闭顶盖：

松开螺栓，向上打开顶盖→插上保险销，固定顶盖；拔出保险销，拉下顶盖→拧紧螺栓，关闭顶盖。

打开和关闭钢模：

先打开侧模，后打开端模；先关闭端模，后闭侧模，关模时要注意力矩的设定。

④钢模检测、验收

钢模分工厂验收和工地验收二个阶段。

A、工厂验收在设计联络完成后三个月在钢模制造工厂进行，主要工作：

进度验收：

检查厂家是否按照合同进度的要求制造钢模。

技术文件验收：

按照合同中钢模制造的要求，进行材料、工艺、使用和维护等文件的验收。

进行检测：

对钢模进行部分抽检。

检测的量具有样规、内径行分尺、钢卷尺、角尺。

按照合同及精度要求进行检测。

B、双方确定钢模从厂家启运、装车及到施工工地安装调试时间。

C、工厂验收不作为最终验收，工地验收作为钢模的最终验收。

D、生产出来的管片进行三环水平拼装，数据合格则通过管片模具的最终验收。

6.4钢筋骨架制作

（1）断料和弯曲

钢筋班根据生产工程师下达的任务进行工作；钢筋制作严格按钢筋加工大样图进行断料和弯曲成型；钢筋进入弯弧机时应保持平衡，防止平面翘曲，成型后表面不允许有裂缝。

图6.4-1盾构管片预制钢筋骨架制作

（2）骨架焊接

钢筋骨架焊接在符合设计要求的靠模内进行。

骨架首先安装在模具上，经测量调整和检验各项尺寸都符合要求，才可作为定型尺寸开料和弯曲成型；

钢筋与钢筋之间及与邻近的金属预埋件之间净距离不少于25mm；

钢筋骨架焊接成型时焊接位置要准确，严格掌握好钢筋骨架的焊接质量。

钢筋焊接以使用CO2低温保护焊机为主，不允许烧伤钢筋；焊口牢固，焊缝表面不允许有气孔及夹渣；焊接后气化皮及焊渣及时清除干净。

成型的钢筋笼进行检验状态标识。

（3）焊条型号

骨架焊接方式为点焊，焊条型号为CO2焊条（EBJ422）。

（4）加工钢筋的允许偏差（GB50204-2015）

受力钢筋长度：

±10mm；

弯起钢筋的弯折位置：

±20mm

（5）焊接钢筋骨架位置的允许偏差（GB50299-1999）（2003版）；

主筋间距：

±10mm；

箍筋间距：

±10mm；

分布钢筋排距：

±5mm；

骨架长、宽、高尺寸：

+5mm，-10mm；

环纵向螺栓孔：

畅通、内圆面平整。

（6）保护层

主筋保护层：

按照设计控制。

6.5模具清理及组模

（1）钢模维护

①管片脱模后，及时对模具进行喷涂脱模油维护。

喷涂脱模油由专人负责。

②喷涂脱模油前先检查模具内表面是否留有混凝土残积物，如有混凝土残积物通知清模人员返工清洁。

③先使用雾状喷雾器薄涂，然后用拖布均匀抹，使模具内表面全部均布薄层脱模剂，如两端底部有淌流的脱模剂积聚，用棉纱清理干净。

（2）组模

①组模前检查模具各部件，部位是否洁净，脱模剂喷涂是否均匀，不足的地方要清抹，补漏。

②检查侧模板与模底板的连接缝不粘胶布有否移位或脱落，如有此现象，及时修正。

③将侧模板向内轻轻推进就位，用手旋紧定位螺栓，使用模端的推上螺栓，将模推至吻合标志，把端模板与侧模板连结螺栓装上，用手初步拧紧后用专用工具均衡用力拧至牢固，严格使吻合标志完全对正位，并拧紧螺栓，不允许用力过猛。

④把侧模板与底模板的固定螺栓装上，用手拧紧后再用专用工具由中间位置向两端顺序拧紧，严禁反顺序操作导致模具变形精度损失。

⑤钢模组合好后核对吻合标志，由专人负责对模具进行测量。

经检验不合格的模具，重新进行组合，检验结果要报告监理人员认可，方可进行下一步的工序。

6.6钢筋骨架入模及预埋件安装

（1）在钢筋笼上指定位置装上保护层垫块后由桥吊配合专用吊具按规格把钢筋笼吊放入模具，操作时桥吊司机与地面操作密切配合，两端由操作手扶牢，以明确手势指挥，对准位置轻吊、轻放，不允许钢筋笼与模具发生碰撞。

（2）钢筋笼放入模具后检查周侧、底部保护层是否匀称，任何令保护层大于规定公差、或严重扭曲的钢筋笼都不允许使用，吊离模具运走。

注意采用保护层垫块以保证保护层的厚度。

（3）专人排放钢筋部件，由专人按规定安装预埋配件。

（4）筋笼入模后，按标准要求对每只钢筋笼一一进行校正。

对环、纵向的螺栓孔位置、保护层等进行校正、实测，并填写好验收表格，经质检工程师及驻地监理认可后，进行管片混凝土的浇捣。

（5）预埋件安装

管片每环内弧面固定位置设有预埋钢板，预埋钢板用锚筋深入管片内部，根据现场施工情况，管片锚筋与钢板采用丝扣机械连接方式进行连接，锚筋之间加设钢筋连接，连接采用焊接成型，并于钢筋笼子连接。

①将以打好丝扣钢板按照设计位置进行放置模具；

②然后将成品钢筋笼子入模；

③调整好钢筋笼子后，拧紧锚栓，将锚栓的连接筋与锚筋进行连接，并借进行焊接。

6.7盾构预制管片混凝土施工

（1）混凝土浇筑

①混凝土拌和：

A、上料系统和搅拌系统按规定定期检验。

称量系统严格按规程要求进行操作，并按规定定期校验电子称量系统的精确度。

B、混凝土配合比经过试配，浇制两组试块按规范进行试验，试验结果经监理审批确认合格后使用；

C、每次搅拌前，测定砂石含水率，并根据含水量的变化进行调整，不允许随意更改配合比。

②混凝土的浇筑

A、混凝土从搅拌机卸入料斗，料斗由水平有轨运输通道运送至生产车间，桥式起重机吊运进行浇注。

B、浇筑前按规定对组装好的模具进行验收，发现任何不合格项目应通知上道工序返工，经验收合格后取走挂在钢筋笼上的标志牌表示可以浇筑。

C、坍落度在70～90mm范围内、温度在30℃以下、含气量在4%以内的混凝土才可使用，否则要废弃。

D、混凝土分层次灌注，使混凝土在模具内匀布。

③混凝土的振捣

管片混凝土采用附着式风动振捣器振捣成型，同时采用插入式振捣器配合振捣工作。

A、模具上一次性均匀分布足够量的混凝土才振动。

振动时间长短的判别是观察混凝土在模具中的翻动情况及与侧板接触处是否仍有喷射状气水泡冒出，并均匀起伏为适当时间。

B、从盖板中间空档位检查浮浆状况，如浮浆过厚，打开盖板清理浮浆，并重新补料，重新合紧盖板，把振动器开至中档，振动约1分钟。

C、全部振动成型完成后，应抹平中间处混凝土，然后用土工布盖好。

D、振动成型后，在初凝时转动模蕊棒，初凝后再次转动。

（2）光（拾）面

拆卸面板的时间随气温及混凝土凝结情况而决定，一般在浇筑完成后十分钟，以掀开中间的薄塑布用手按微平凹痕为准，此时可以打开盖板。

打开盖板后插上固定销，防止盖板砸下出现事故。

光面分粗、中、精三个工序：

①粗光面：

使用铝合金压尺，刮平去掉多余混凝土（或填补所凹陷处），并进行粗磨。

②中光面：

待混凝土收水后使用灰匙进行光面，使管片面平整光滑。

③精光面：

使用长匙精工抹平，力求使表面光亮无灰匙印。

（3）管片脱模前养护

①光面后盖上密封的蒸养罩，进行蒸汽养护。

②为保证管片的强度和抗渗性，防止出现微裂纹，需要严格控制蒸养时间、升温及降温速率、恒温时间和湿度等，管片蒸养要满足如下规定控制：

混凝土浇筑结束静停4小时开始蒸养。

将管片放入具备防止水分、热量挥发的气密装置的养护罩内，引入饱和蒸汽，每小时温度变化率不超过15℃，最高升温至60℃，恒温四小时，在恒温时相对湿度不小于90%，直至达到养护强度。

要注意蒸汽管出口位置，不造成管片局部温度过高，使整块管片温度均匀上升。

（4）脱模及修整

①管片脱模

在管片强度达到要求后拆模，脱模强度由试验室在脱模前提供试验报告。

A、拆模顺序为：

拆卸举重臂螺栓的固定螺栓，清抹干净，放在指定位置；

先拆卸旁模与底模固定螺栓，后拆卸侧模与端模连结螺栓，收集齐全，清理干净放在专用的箱子内；

用专用工具将侧模的定位螺栓及端模的推进螺栓拆松，退位至原定位置后，用手均衡用力，顺着旁模滑杆，分别把两侧模拉开至特设安全保险定位位置。

B、注意事项

拆模中严禁锤打、敲击等野蛮操作。

脱模使用专用吊具，地面操作四人配合进行，一人站在侧模正对注浆孔位置，一人站在端模正对注浆孔位置，由专人向桥吊司机发出起吊讯号进行脱模。

管片起吊后立即拆下各类垫圈，清理干净放回指定位置。

在专用台架上拆除注浆孔螺栓底座，并清洁干净。

②管片修整

管片外表面的气泡，水泡采用胶皇液拌合的水泥砂浆填补，修补时先使用厚泡沫海绵块蘸浆涂抹，再用灰匙抹平。

对于深度>2mm，直径>φ3mm的缺陷采用二次填补方式，一次填补的材料干缩，再第二次填料抹平。

特别要注意止水带上下3cm处缺陷的修整。

（5）管片脱模后养护

根据施工区特点和混凝土养护剂养护特性、特点，管片脱模后桥式起重机吊运至厂房室内存放区内进行喷涂养护液；喷涂时要均匀，管片表面无遗漏，喷涂厚度根据养护液特性确定，喷涂后放置于室内存放区进行禁止养护。

（6）管片精度及外观检查

①管片精度

管片的几何尺寸在拼装成型及斜井的防水等方面具有非常重要的作用，其精度要求如下表。

表6.7-1管片外形尺寸允许偏差

项目

允许偏差（mm）

备注

管片宽度

±0.5

每块测点

弧长、弦长

±1.0

每块测点

厚度

-0～+2

每块测点

环、纵向螺栓孔

≤1.0

每块检验

②管片的外观质量

管片表面光洁平整、无蜂窝、露筋、无裂纹、缺角、无气泡水泡；

止水带附近不允许有缺陷；注浆孔完整、PVC管内无水泥浆等杂物。

6.8管片存储与运输

（1）管片堆放

管片养护完毕后，运至管片存放区进行堆放，放置时做好统筹安排，确保同期出厂、同一环的管片堆放在一处，便于后期运输。

管片在存放区最高按三层侧立放置，每层间用方木支垫。

方木垫条厚度一致，方木垫条截面不小于10cm×10cm；质硬；无腐烂。

使用时，上下层管片间的垫木铅直成直线。

管片贮存时，设专人管理，防止油类、泥土污损管片。

（2）管片的运输及管片交付

①管片达到使用要求的龄期后，将止水条及密封垫粘贴到管片相应部位。

采用龙门吊和叉车装运，按要求的堆叠顺序整环运送，必要时亦可按实际要求装运散件。

②管片与绳索间垫用橡胶垫物，不直接接触，防止勒伤管片，绳索用绞盘收紧，紧固管片。

③管片运输时采用内弧面朝上，水平放置的方式。

在同一车装运两块以上管片时，管片之间用垫木间隔，防止管片因相互碰撞损伤。

④配备满足盾构施工需要的管片运输车辆，确保盾构推进连续性。

⑤在运输过程中遵守交通安全法规，按照批准的行车路线运输，保护产品和人身安全。

⑥项目部工程管理部对管片厂提出初定的交付计划，每周有周计划，每天的发运交付计划提前一天通知，发生变化时可及时调整。

管片运输装载示意图见下图。

图6.8-1管片装载示意图

7.施工机械及工艺装备

（1）混凝土拌和区：

主要由搅拌站、装载机、自卸汽车、送料机等组成。

（2）管片生产厂房区：

钢筋加工设备、龙门吊、装载机、叉车、高精度管片钢模等。

（3）混凝土机械：

混凝土搅拌运输车、混凝土漏斗、平板振动器等。

（4）养护设备：

养护设备主要有蒸汽锅炉、蒸养设备、真空吸盘、翻片机等。

（5）测量设备：

水准仪、全站仪等。

（6）试验设备：

混凝土试模，台秤，液压式压力试验机、液压式万能试验机、振击式标准振筛机、混凝土抗渗仪、重型击实仪等。

（7）电力设备：

内燃发电机、变压器。