管片施工工艺

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2 900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3 471．6m。管片衬砌外径6000mm，内径5 400mm，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2 900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。