地鐵工程盾構(gòu)預制混凝土管片生產(chǎn)工藝研究

田 斌 王傳波 刁述紅 王風民

(1.青島裕龍昊河建材科技有限公司，山東 青島 266580; 2.青島昊河建筑建材科技有限公司，山東 青島 266580; 3.青島昊河新興建設工程有限公司，山東 青島 266580; 4.青島昊河水泥制品有限責任公司，山東 青島 266580)

1 工程概況

青島地鐵8號線工程盾構(gòu)區(qū)間工程，預制混凝土襯砌管片外徑6.7 m，內(nèi)徑6 m，寬1.5 m/環(huán)，厚0.35 m，管片分為6塊，包括標準襯砌環(huán)、左轉(zhuǎn)彎襯砌環(huán)和右轉(zhuǎn)彎襯砌環(huán)，管片環(huán)、縱縫接觸面皆不設榫槽，采用錯縫拼裝，彎螺栓連接。管片混凝土強度等級為C50，抗?jié)B等級為P12。鋼筋采用HPB300,HRB400E鋼筋，管片縱向受力鋼筋采用抗震鋼筋，管片結(jié)構(gòu)的抗震等級為三級，管片結(jié)構(gòu)防水等級為二級。

2 管片生產(chǎn)工藝及要點分析

2.1 生產(chǎn)工藝流程

鋼筋籠加工→模具涂刷脫模劑→安裝預埋槽道→安裝注漿孔→安裝鋼筋籠→安裝螺栓保護套→澆筑混凝土→蒸汽養(yǎng)護→拆模→水池內(nèi)養(yǎng)護。

2.2 生產(chǎn)工藝要點分析

2.2.1鋼筋籠加工

鋼筋加工應嚴格按照設計圖紙加工，不得隨意改動。鋼筋骨架采用CO2保護焊點焊，為確保鋼筋籠焊點牢固、整體穩(wěn)定，要求至少隔點點焊[1]。鋼筋搭接采用單面焊接，焊接長度不小于10d(d為鋼筋直徑)，焊縫高度不小于0.3d(d為鋼筋直徑)。鋼筋應平直，端面整齊，鋼筋骨架內(nèi)主筋對焊焊接點數(shù)量不應超過2個，對焊焊接點的位置應在弧面鋼筋層上且不在連接面，嚴禁切斷槽道錨桿或管片鋼筋。管片構(gòu)造鋼筋最小保護層厚度：外側(cè)40 mm，內(nèi)側(cè)30 mm，并以此保護層定位。

2.2.2模具清理、涂刷脫模劑

組模前認真清理模具內(nèi)殘積物，模具內(nèi)表面的清理要求嚴格，采用海綿等柔性物件，禁止使用鐵件等硬件器材，避免模具刮傷。脫模劑應涂刷均勻[2]，如兩端底部有淌流的脫模劑積聚，應及時清理干凈。

2.2.3預埋槽道安裝

槽道預埋前應詳細檢查，若發(fā)現(xiàn)表面處理層脫離或有裂紋，形狀變異等情況，應及時更換。預埋槽道的固定要牢靠，保證槽口緊貼模板，避免混凝土澆筑時灌入滑槽內(nèi)，預埋槽道控制標準：嵌入施工誤差-3 mm；傾斜嵌入施工誤差：單獨槽道傾斜施工誤差-2 mm；槽道垂直方向預埋施工誤差：槽道上任意兩點在槽道設計軸線方向的偏差不大于2 mm；槽道水平方向排列預埋端部橫向?qū)R施工誤差±2 mm，其間L(設計值)±2 mm。

管片施工時采用在模具上開螺栓定位孔，把槽道固定在模板上來保證槽道的位置，主要從以下幾個方面進行施工質(zhì)量控制：1)減小模板加工內(nèi)凈空與設計凈空的偏差，以控制槽道的嵌入誤差。2)提高開孔時定位精度，在螺母與模板加墊圈，擰緊螺母增加槽道和模板的密貼度，以控制槽道的傾斜誤差。3)模板上的螺栓定位孔開孔位置放樣精確，減小開孔尺寸及開孔數(shù)量，以控制槽道與水平和垂直方向施工誤差。

2.2.4混凝土配制

混凝土配比及原材料應在正式生產(chǎn)前的混凝土試配工作中通過對混凝土工作性、強度和耐久性指標的測定，并通過抗裂性能的對比試驗后確定。但膠凝材料的用量不小于360 kg/m3。避免采用高水化熱水泥，混凝土優(yōu)先采用摻高效減水劑加優(yōu)質(zhì)粉煤灰或磨細礦渣[3]。混凝土中的骨料應滿足級配和粒形要求，最大粒徑不應大于25 mm。

限制混凝土水膠比，本工程管片混凝土的水膠比不應大于0.36。混凝土中Cl-≤0.06%，使用外加劑中禁止添加氯化物。防水混凝土的氯離子擴散系數(shù)不大于4×10-12m2/s，電通量應小于1 000 C。施工中不得使用含有氯化物的防凍劑和其他添加劑。

粉煤灰應選用來料均勻、各項性能指標穩(wěn)定的Ⅱ級F類粉煤灰。粉煤灰的燒失量應不大于8%，單位體積混凝土中三氧化硫含量不大于膠凝材料總重的4%，各項指標滿足GB/T 50146粉煤灰混凝土應用技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。

2.2.5混凝土澆筑

鋼筋籠檢查合格后，在鋼筋籠指定位置上保護層墊塊后由橋吊配合專用吊具按規(guī)格把鋼筋籠放入模具，入模后通過定位卡確保混凝土保護層厚度。裝上頂部注漿管，注漿管要擰緊，防止其在混凝土振搗時出現(xiàn)松動或上浮脫落，模具四周彎曲芯棒安裝時要注意順序位置，嚴禁錯序。

混凝土應攪拌均勻、色澤一致，和易性良好。應在攪拌或澆筑地點檢測坍落度，應逐盤作目測檢查混凝土黏聚性和保水性。入模混凝土坍落度宜控制在160 mm以內(nèi)，最大總坍落度損失不宜大于30 mm。炎熱天氣，混凝土入模溫度不高于30 ℃，冬季施工控制混凝土的入模溫度不低于5 ℃。

模具運到料斗下方，料斗開口對準模具中間進行混凝土澆筑。打開充氣閥門給氣囊充氣使模具上升，當混凝土注入模具一定量后才能啟動振動臺。混凝土采用連續(xù)一次澆筑成型，振搗時應選擇最佳的振搗時間和振搗位置，重點觀察混凝土表面沉降、氣泡變化以及邊角位置，當混凝土沉降停止、氣泡不明顯產(chǎn)生、邊角位置充實表面有灰漿流出時停止振搗，不得漏振或過振[4]。管片澆筑完成，初凝前進行二次壓面。

2.2.6養(yǎng)護

混凝土澆筑成型后至開模前，應覆蓋保濕，可采用蒸汽養(yǎng)護或自然養(yǎng)護方式進行養(yǎng)護。管片混凝土應進行預養(yǎng)護，升溫速度不大于15 ℃/h，降溫速度不大于10 ℃/h，恒溫最高溫度小于60 ℃。出模后當管片表面溫度與環(huán)境溫差大于20 ℃時，管片應在室內(nèi)車間進行降溫，直至管片表面溫度與環(huán)境溫差不大于20 ℃，管片在儲存階段應進行保濕養(yǎng)護。水中養(yǎng)護時管片混凝土內(nèi)外溫差、管片溫度與水溫度相差不超過20 ℃，水池水應淹過管片頂面，保證整塊管片泡在水中，并且定期測量水的pH(7～11)值，檢測發(fā)現(xiàn)異樣，及時進行調(diào)整，確保pH值滿足要求。

2.2.7脫模

管片脫模強度不小于20 MPa，以保證管片的邊角不易破損。模具出養(yǎng)護窯后即可掀開蓋板拆卸緊固螺栓，將蓋板混凝土殘積物清掃干凈。將側(cè)模定位螺栓、端模推進螺栓拆送至原定位置。通過真空吸盤將管片勻速吊離模具，放到管片脫架上進行檢驗編號[5]。脫模后槽道表面附著水泥及時清理干凈，應避免槽道內(nèi)發(fā)泡填充物掉落，必要時予以填充。

2.2.8運輸、貯存

管片運輸時層與層之間放置墊木[6]，每層墊木放置支承點在同一垂直線上。管片碼放場地必須是20 cm厚度以上的平整的夯實地基混凝土地面，垂直碼放管片，使用10 cm×10 cm墊木，高度最高不超過5層，墊木上下垂直，保證管片受力均勻。管片碼放間距40 cm～60 cm之間，便于修補、裝車、轉(zhuǎn)運操作。管片碼放存放，不得超越行車黃色安全線，必須保證行車正常行駛，嚴防行車碰壞管片事故發(fā)生。

3 管片外觀質(zhì)量損傷分析

管片生產(chǎn)工藝復雜，生產(chǎn)過程施工工序?qū)芷善焚|(zhì)量影響較大，針對管片生產(chǎn)期間外表損傷影響因素及防治措施詳見表1。

4 管片損傷修復

地鐵工程對管片質(zhì)量要求較高，針對成型管片質(zhì)量損傷分別采取不同修復材料，詳見表2。

表1 管片外表損傷影響因素及防治措施

表2 管片修復范圍及材料

5 管片檢測

管片生產(chǎn)將委托第三方嚴格執(zhí)行型式試驗檢測，包括管片三環(huán)水平拼裝試驗(見圖1)、管片抗彎試驗(見圖2)、管片檢漏試驗(見圖3)、管片螺栓孔抗拔試驗(見圖4)。

6 結(jié)語

優(yōu)質(zhì)的管片是地鐵安全運營的重要條件，預制混凝土管片生產(chǎn)環(huán)節(jié)需精細化，通過對生產(chǎn)線各個生產(chǎn)工序進行分析研究，發(fā)現(xiàn)、解決、克服實際生產(chǎn)過程中的難題，提高管片成型質(zhì)量，為地鐵工程的發(fā)展續(xù)寫輝煌篇章。