盾構(gòu)隧道混凝土管片制作施工工法
【摘要】中鐵十六局集團在深圳地鐵盾構(gòu)隧道的施工中通過采用風(fēng)動振搗和蒸汽養(yǎng)護工藝,順利完成管片生產(chǎn)任務(wù),解決了管片外側(cè)浮漿較厚、容易出現(xiàn)大面積氣泡、脫模過程中崩角、掉塊等一系列難題。
【關(guān)鍵詞】盾構(gòu) 管片 制作
1前言
目前城市地鐵開始高速發(fā)展,而在城市內(nèi)進行區(qū)間隧道施工,對文明施工、地面沉降控制等要求都比較高,因此明挖法和傳統(tǒng)的礦山法隧道施工已逐漸被文明施工好、地面沉降容易控制、造價低、機械化程度高的盾構(gòu)法隧道施工所取代。而最終反映出隧道施工質(zhì)量的就是拼裝出隧道的管片襯砌的質(zhì)量,我局于2001年3月首次承擔(dān)了深圳地鐵盾構(gòu)隧道的施工,為爭創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程,首先在管片生產(chǎn)上人手,大力開展科技攻關(guān),不斷完善施工工藝,通過采用風(fēng)動振搗和蒸汽養(yǎng)護工藝,在短短的7個月時間里順利圓滿完成了2 900環(huán)、17400塊管片的生產(chǎn)任務(wù),解決了管片外側(cè)浮漿較厚、容易出現(xiàn)大面積氣泡、脫模過程中崩角、掉塊等一系列難題,在總結(jié)這些施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上形成本工法。
2工法特點
(1)采用高精度鋼模,低坍落度混凝土,風(fēng)動振搗,蒸汽養(yǎng)護技術(shù),快速生產(chǎn)高精度、高強度高質(zhì)量的管片。
(2)施工作業(yè)規(guī)范化、程序化、標(biāo)準(zhǔn)化。
3 適用范圍
本工法適用于各種盾構(gòu)隧道管片制作,對于制作精度要求比較高的高強度混凝土預(yù)制件也有的指導(dǎo)作用。
4 施工工藝
4.1工藝流程見圖1
4.2操作要點
4.2.1 澆注混凝土前的準(zhǔn)備工作
(1)清洗模具:組模前要對鋼模進行徹底清洗,混凝土殘碴必須全部鏟除,內(nèi)表面使用膠片配合清理,并用高壓水沖洗干凈;
(2)噴涂脫模油:使用霧狀噴霧器噴涂,然后抹布均勻抹,使模具內(nèi)表面均布薄層脫模油,如出現(xiàn)脫模油流淌,用棉紗清理干凈;
(3)組模:模具的質(zhì)量,特別是尺寸精度,對生產(chǎn)出合格的管片,拼裝成尺寸準(zhǔn)確的襯砌環(huán)是極其重要的,因此要嚴(yán)格控制組模質(zhì)量;
(4)模具檢查:模具組裝完畢后,由專職質(zhì)檢員用內(nèi)徑千分尺在模具指定位置進行寬度檢測,同時對模具的內(nèi)弧面平整無翹曲;
(5)鋼筋籠骨架入模:鋼筋籠在靠模上制作完畢,用龍門吊配合專用吊具按各種規(guī)格將鋼筋籠放入模具內(nèi),鋼筋籠型號與模具型號要匹配,保護墊塊位置準(zhǔn)確。模具準(zhǔn)備見圖2。
4.2.2 混凝土澆注
(1)混凝土配合比必須進行試配,并進行試驗以獲取正確的養(yǎng)護時間和抗壓強度。并符合如下要求:混凝土立方休強度及抗?jié)B試驗;檢驗混凝土配合比能否滿足抗?jié)B和設(shè)計強度的要求;管片吊裝孔抗拔試驗,檢驗吊裝孔最大抗拔能力以確保管片安裝時的安全。
(2)混凝土澆注前的準(zhǔn)備工作完成后開始混凝土澆注,用龍門吊將裝滿坍落度70±10mm、強度
C50、抗?jié)BS1O的防水混凝土的混凝土斗吊至模具上方,然后先模具兩端后中間進行放料。
(3)開動模具上的附著式風(fēng)動振動器振搗,振動時間長短的判別是觀察混凝土與側(cè)板接觸處,如不再有噴射狀氣、水泡并能均勻起伏為適當(dāng)時間,—般控制在4~6min,不得超過8min,掘搗采用混凝土分批放料,從而實現(xiàn)分層振搗。
(4)為減少管片成型后的氣泡、水眼,待風(fēng)動式振動器振搗完以后,加以振動棒振搗密實,振搗時不準(zhǔn)碰撞鋼模和預(yù)埋件,做到先中間,后兩邊,每個振動點振動時間控制在10-20s內(nèi),振動完成后緩慢拔出振動棒。
(5)全部振搗成型后,視氣溫及混凝土凝結(jié)情況,大約10min后拆除壓板,進行光面。光面分粗、中、細三個工序,粗光面:使用鋁合金壓尺,刮平去掉多余混凝土,并進行粗磨。中光面:待混凝土收水后用灰匙進行光面,使管片乎整、光滑。精光面:使用長匙精工抹平,力求表面光亮無灰匙印,管片外弧面子整度的誤差差值不大于±5mm。
4.2.3 養(yǎng)護
(1)蒸汽養(yǎng)護:混凝土振動成型并光面2h后,混凝土表面用手壓有輕微的壓痕時,在管片外弧面上蓋上濕潤的養(yǎng)護布,將用于蒸汽的帆布套在模具上,下部同地面接觸的地方用木方壓實,在帆布套上預(yù)留的小孔中插入溫度計,檢查無誤后通人蒸汽,布置于模具底部的蒸汽管布滿小孔,蒸養(yǎng)時蒸汽會從每個小孔中均勻的噴出來,使整個模具均勻的升溫,升溫時速度在每小時15℃—20℃,防止升溫太快管片出現(xiàn)收縮裂紋,最高養(yǎng)護溫度50℃—60℃,恒溫3-4h,降溫速度在每小時15℃~20℃,并保證蒸養(yǎng)后的管片溫度與外界溫度差不大于20℃。在整個過程中要每半小時查看溫度計上的讀數(shù),發(fā)現(xiàn)問題用調(diào)整蒸汽通人量的大小來調(diào)節(jié)溫度;
(2)脫模后的養(yǎng)護:管片脫模后吊入水池內(nèi)進行養(yǎng)護,確保管片完全浸泡在水里.管片人池時管片與池中水的溫度差不得大于20℃,養(yǎng)護周期為7d,然后進行淋水養(yǎng)護,保持管片外面濕潤,噴淋養(yǎng)護達到28天齡期。
4.2.4脫模
(1)管片通過蒸汽養(yǎng)護足夠時間后測試混凝土試塊強度,當(dāng)強度達到15MPa以上時,開始組織脫模;
(2)拆模順序:疊齊養(yǎng)護布;拆卸手桿螺栓,清除混凝土殘積物;拆卸旁模與底模固定螺栓;拆卸側(cè)模與端模連接螺栓,兩側(cè)和端模拆開后,使用專用水平起吊吊具,用龍門吊將管片吊出到管片翻身機上;
(3)拆模中嚴(yán)禁錘打,敲擊模具等野蠻操作,管片起吊時,地面操作要由多人配合進行,確保管片垂直出模,以免損壞管片。
4.2.5三環(huán)試拼裝
(1)管片正式生產(chǎn)前和每生產(chǎn)100環(huán)管片后,由于管??赡艹叽绮粔蚓_或生產(chǎn)過程中震動變形,
因此需要進行三環(huán)試拼裝以檢查管片幾何尺寸和模具是否符合要求;
(2)為保證拼裝質(zhì)量,需制作一個鋼筋混凝土平臺,平臺確保水平,誤差控制在2mm以內(nèi);
(3)制作12個拼裝支架,支架能夠在高度上進行微調(diào),以便矯正管片拼裝后的水平;
(4)拼裝順序:首先在平臺上畫直徑為管片內(nèi)徑和外徑的兩個圓,作為拼裝時的參考線;先放置標(biāo)準(zhǔn)塊,再鄰接塊,最后放人封頂塊;一環(huán)拼裝完后,錯縫拼裝另兩環(huán);
(5)檢測:管片拼裝完后利用不同型號的插片對管片之間的縱縫、環(huán)縫進行測量,以檢測各管片之間的縫隙是否符合要求;再用水準(zhǔn)儀分別測量各接縫的幾個點,然后計算這幾個點是否在同
面上。
4.2.6 管片修補
(1)在管片脫模和搬運過程中不可避免的會發(fā)生管片掉角、崩塊現(xiàn)象,需要進行修補;
(2)管片外表面的氣泡,蜂窩或漏漿:深度<5mm時,用西卡膠皇拌和水泥逐個填平;深度>5mm
時,先用錘子或鑿子刮去表面微細裂痕,用水清洗基層,清除所有的浮漿,油跡,粉塵等雜物,然后裝上木模板,用西卡膠皇修補拌和水泥進行曲修補填平,干后再涂一層混合漿液,干透后(24/小時)再打磨;
(3)管片露筋:基層處理,用刀刮去鋼筋表面的污垢,再用高純度酒精清洗鋼筋。待干透后,使用小灰鏟進行修補,修補分二次進行。第一,初步修補,管片周邊裝好木模后,涂底層漿液,再用修補劑混合水泥將修補部位填平,第二,表面涂一層混合漿液待干透后,用砂紙進行磨平修整;
(4)邊角崩塊:基層處理,用錘子或鑿子刮去表面微裂痕,去除油跡和灰塵,修補處理分二步進行,第一,裝好木模,填平該修補的部位。第二,表面涂一層混合漿液,干后用砂紙磨平修整。
4,3 注意事項
(1)嚴(yán)禁使用鐵器進行內(nèi)表面清模;
(2)放人鋼筋籠之前必須對鋼模內(nèi)弧面寬度進行檢測,裝配好模具后必須對鋼模外弧面進行檢測;
(3)拆模中嚴(yán)禁捶打,敲擊模具等野蠻操作,管片起吊時,地面操作由四人配合進行,確保管片垂直出模,以免損壞管片;
(4)拆除墊圈時不能硬撬,硬敲,以免損壞墊圈和管片。
5 機具設(shè)備
主要機具設(shè)備見表1
7.1.4 抗?jié)B標(biāo)準(zhǔn)
應(yīng)有10%的管片進行檢漏測試,其檢測抗?jié)B壓力為0.8MPa,恒壓時間為2h,以滲透深度<1/5
管片高度為合格。
7.2 質(zhì)量保證措施
(1)建立質(zhì)量保證體系,開展全面質(zhì)量管理活動,各工序指派專人負責(zé),技術(shù)人員跟班作業(yè);
(2)加強對原材料質(zhì)量檢驗,材料質(zhì)量必須符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。做好帳臺登記,同時通知試驗部門取樣試驗;
(3)管片必須按設(shè)計要求及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進行驗收,驗收合格的鋼模方能投人生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中,質(zhì)檢人員每天對鋼模的主要技術(shù)指標(biāo)進行實測實量,不斷矯正管模尺寸;
(4)鋼筋籠人模后,按標(biāo)準(zhǔn)要求對每個鋼筋籠進行校正。對環(huán)、縱向螺栓孔位置、保護層厚度進行校正實測,合格后方司進行混凝土澆注;
(5)混凝土攪拌站要經(jīng)常對各類衡器進行檢驗,使用過程中加強維護保養(yǎng),使稱量系統(tǒng)始終保持良好的工作狀態(tài);
(6)混凝土振搗時要嚴(yán)格控制風(fēng)動頻率和時間,避免過振和漏振產(chǎn)生氣泡或浮漿;
(7)管片達到16MPa強度后方可脫模,并在管片上印刷生產(chǎn)日期、型號、編號。
8 安全措施
(1)對管片生產(chǎn)的全體操作人員進行安全、技術(shù)交底,并進行崗位責(zé)任制和各項操作規(guī)程學(xué)習(xí);
(2)車間人員進廠后必須帶好安全帽,不得在起吊物下站立或行走;
(3)門吊司機必須經(jīng)培訓(xùn)考核后才能進行單獨操作,工作時必須集中注意力,聽從起重工的指揮:
(4)車間內(nèi)一切機械設(shè)備嚴(yán)格按有關(guān)操作規(guī)程操作,做好經(jīng)常性的檢查保養(yǎng)工作,非操作人員一
定不得擅自使用;
(5)各種吊運鋼絲繩、夾具、銷軸等物件使用之前必須檢查,并及時修復(fù)更新
(6)管片堆放不得超高,要堆放平整,避免傾覆。
9 效益分析
(1)與礦山法隧道襯砌相比,管片襯砌屬工廠預(yù)制,質(zhì)量有保證,而且生產(chǎn)速度快、精度高;
(2)在盾構(gòu)法隧道施工開始在我國大面積普及的今天,管片的制造生產(chǎn)有著廣闊的發(fā)展前景。
10 工程實例
我局承擔(dān)的深圳地鐵一期工程華強路—崗廈區(qū)間采用盾構(gòu)法施工,隧道全長3 471.6m。管片襯砌外徑6000mm,內(nèi)徑5 400mm,每環(huán)平均寬1.2m,厚300mm,為楔形量51mm的單層通用管片,
鋼筋混凝土管片強度等級C50,抗?jié)B等級SIO。為國內(nèi)首次采用“3+2+1”模式單層通用裝配式管片襯砌,所謂“3+2+1”模式,即每環(huán)管片為6塊分成三部分,一部分標(biāo)準(zhǔn)塊3塊,一部分鄰接塊2塊,
插入式封頂塊1塊。采用該管片,通過不同的拼裝組合可以實現(xiàn)一定半徑的隧道曲線。管片生產(chǎn)模具是從德國進口8套鋼制模具,運用本工法采用風(fēng)動振搗和蒸汽養(yǎng)護工藝,日生產(chǎn)能力達到2環(huán)/套,每天16環(huán)。法國索菲圖佐羅總監(jiān)全程監(jiān)理了整個2 900環(huán)管片的生產(chǎn)過程,認(rèn)為我們生產(chǎn)的管片達到了歐洲一流水平,并得到了建設(shè)單位的高度評價。
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