3、预制钢筋混凝土管片生产工艺工法
预制钢筋混凝土管片生产工艺工法1 前言目前，隧道盾构钢筋混凝土管片施工方法从工艺流程上来讲分为两种，一种为固定台座式施工方法，一种为自动化流水线式施工方法，前者由于效率低、成本高，近年逐渐被后者取代，本工法主要介绍后者的施工工艺。自动化流水线式生产是通过模具在流水线上运行来实现生产全过程，脱模、混混凝土输送浇筑、振捣、收面、养护等生产流程都在全自动控制下有序运行。图1 自动化流水线示意图2 工法特点2.1采用高精度钢模、低坍落度混凝土、气动振捣和蒸汽养护技术，生产高质量的隧道盾构钢筋混凝土管片。2.2实施工厂化自动流水线作业，管理相对集中，人为干扰因素少，生产更快捷安全，质量更稳定。2.3节约人力，节约能源，提高工效。2.4施工作业规范化、程序化、标准化。3 适用范围本工法适用于隧道盾构钢筋混凝土管片的生产，对于其他精度要求比较高的混凝土预制构件的生产也有一定指导作用。4 主要技术标准4.1预制混凝土构件质量检验评定标准(GB J321)；4.2钢筋焊接及验收规程(GB J18)；4.3普通混凝土配合比设计技术规定(JGJ 55)；4.4地下工程防水技术规范(GB 50108)；4.5盾构法隧道工程施工及验收规程(DG J08-233)；4.6地下铁道工程施工及验收规范（2003年版）(GB50299)；4.7盾构法隧道施工与验收规范(GB 50446)；4.8预制混凝土衬砌管片(GBT22082)。5 施工方法盾构钢筋混凝土管片生产工法是利用钢筋加工设备、混凝土搅拌振捣设备、高精度模具、蒸汽养护设备、吊运设备等按照设计要求（包括配筋设计、混凝土抗渗抗压设计要求等）制作成型钢筋混凝土管片的施工方法。自动化流水线是以主控室为中心，通过液压推进和平移小车使模具在轨道上循环经过各工位，来完成整个盾构管片的生产流程。以天津公司混凝土构件分公司流水线为例：流水线采用3+1的组合模式，即一条生产线+三条蒸养线，同时蒸养线分为静养区和蒸养区；混凝土通过自动输送平台运输到振动房进行浇筑，共配置10套模具，每个工位节拍为8分钟。6 工艺流程及操作要点6.1 施工工艺流程 模具清理涂油模具拼装钢筋骨架加工安装和预埋件安装混凝土浇筑振捣外弧面抹面收光模具精度检测静养蒸汽养护脱模管片编号标记保护层检测管片检查修补管片水养护管片存放管片出厂下一循环图2 钢筋混凝土管片自动化流水线生产工艺流程图6.2 操作要点6.2.1 生产准备1生产线布置应符合工艺要求，并根据产能配置生产设备。2将模具安装到生产线上后，进行质量验收，包括精度、强度等各方面指标。3安装、调试混凝土搅拌设备，并检定各种计量器具、设备。4通过试配，确定混凝土设计配合比。6.2.2 原材料性能要求原材料进场必须附有质量证明，经复试合格后方可使用。所有原材性能应符合如下要求：表1 材料性能要求序号材料名称性能要求1混凝土强度等级不低于C50，抗渗等级不小于P10。2钢筋采用HPB235、HRB335级钢筋，焊条采用E43和E50。3水泥普通硅酸盐水泥P.O 42.5，碱含量不大于0.6%，并符合GB175规定。4砂子采用级配良好的区中砂，细度模数2.33.0，含泥量不大于1.5%，泥块含量不大于1%，严禁采用海砂，并符合JGJ52规定。5石子粒径在525mm之间的连续级配的碎石，含泥量不大于1%，针片状含量不大于15%，并符合JGJ52规定。6拌合用水符合JGJ63中钢筋混凝土用水规定。7粉煤灰采用符合GB/T1596不低于级技术要求的粉煤灰，并符合GBJ146规定。8矿粉采用符合GB/T18046的不低于S95级技术要求的矿粉。9减水剂采用聚羧酸高效减水剂，应符合GB8076和GB50119规定。6.2.3 混凝土配合比设计配合比采用粉煤灰和矿粉双掺技术，并采用低塌落度和低水胶比，管片高性能混凝土配合比设计主要指标如下：1混凝土强度等级C50，抗渗等级P10，塌落度控制在60100mm；2控制水胶比不超过0.46，最大氯离子含量不超过0.06%；3使用非碱活性骨料，当使用碱活性骨料时，最大碱含量不超过3kg/m3。4在满足以上条件的情况下，还应考虑和易性、气泡的控制、初凝时间以及蒸汽养护等因素与生产工艺的适应性，下表是中铁一局集团天津建设工程有限公司混凝土构件分工公司盾构管片的生产配比：表2 混凝土设计配合比（千克/立方米）材料名称水泥细骨料粗骨料水减水剂矿粉粉煤灰掺量34567511501504.7080456.2.4 盾构管片模具盾构管片模具材质为Q345钢材，主体由底模、两侧侧模、两端端模经附件连接组成。侧模开模方式为平移开合，端模采用翻转式开合。为保证精度在使用过程中应注意以下几点：图3 盾构管片模具示意图1模具精度控制模具在进场和每周转100次时要进行精度检验，允许偏差和检验方法应符合下表规定： 表3 模具质量控制标准序号项目允许误差（mm）检验工具检查数量1宽度±0.4内径千分尺6点/个2弧、弦长±0.4样板、塞尺2点/个，每点2次3内腔高度-1+2高度尺4点/个2每次打开钢模吊出管片后和闭合钢模准备浇筑管片前，均需使用相应工具（推荐使用竹、木、棉布类工具）及压缩空气等将钢模内外表面清理干净，以免影响模具拼装精度。3每周需检查钢模所有的定位、螺栓连接、紧固、转动部位的润滑。紧固螺栓、定位机构、弯螺栓每周都需要加注油脂，否则会影响模具的开合，降低工作效率，影响模具使用寿命。4对移动件要进行定期清扫（每月至少一次），除去用旧的润滑油，并检查表面的伤痕、咬伤、异常磨损，处理完后，须抹上新的润滑油。除此之外端模与底模、端模与侧模、侧模与底模接触部位也要定期涂油，不能出现干涩现象。6.2.5 钢筋加工与骨架制作1钢筋骨架采用高精度钢胎卡具拼装，保证钢筋骨架两端面平齐，使钢筋骨架入模后其保护层均匀。2钢筋按批准的钢筋图制备，符合图表中标明的钢筋形状、直径、长度、编号和重量。3钢筋骨架成型采用低温焊接工艺（二氧化碳气体保护焊），且主筋与箍筋固定采用二氧化碳气体保护焊点焊代替扎丝绑扎工艺。4级钢筋末端需作90°或135°弯曲时其弯曲半径应大于4倍钢筋直径，而中间部位弯曲时弯曲半径应大于5倍钢筋直径。5焊接过程中焊缝不得出现咬肉、假焊、夹渣现象，且点焊牢固，防止在吊运时钢筋骨架松动变形。6严格按照规范要求对成品钢筋骨架进行质量检验，合格后挂牌标识进入成品堆放区待用。7钢筋骨架安装时不得与模具发生碰撞，由专人安放钢筋部件、预埋配件。8主筋成形质量控制措施主筋呈圆弧状（如图），加工时要保证送料平台、弯弧机构、接料平台在同一平面上，避免主筋出现扭曲、不在同一平面上的现象，影响钢筋骨架成形质量。 图4 盾构管片主筋形状示意图表4 钢筋骨架加工、制作允许偏差值序号项目允许误差（mm）检验工具 检验数量1主筋和构造筋长度±10钢卷尺每班同设备生产15环同类型骨架，应抽检不少于5根2主筋弯折点位置±103箍筋内净尺寸±54箍筋间距±10按每日生产量的3%进行抽检，每日抽检不少于3件，且每件检验4点。5分布筋间距±56骨架长、宽、高尺寸+5，-107主筋层距、间距±58主筋保护层+5，-36.2.6 模具清理1按照先内后外，先中间后两边的顺序，将模具内外围和底部混凝土残留物清理干净。2检查模具外围密封圈是否清洁好、安装是否正确。3模具清理时采用钢丝球对模具内腔棱角部位灰浆进行打磨。6.2.7 涂刷脱模剂1要求薄而均匀、无集油和淌油现象，别注意模板拐角、棱角处不能漏涂。2脱模剂涂刷时采用质地柔软、吸水性强的棉布或棉纱，涂抹均匀、不漏涂。3涂刷完后应有专人检查模具拐角、棱角、手孔盒处脱模剂是否有漏涂现象，若有应补涂。6.2.8 模具合拢1按先端头模板、后纵向模板的顺序合模，关闭两个纵向模板应首先抽出侧上边的所有螺栓，防止卡碰导致模板扭曲，拼装标准:模板拐角拼缝处严密、无缝隙。2合模时应注意检查拼缝部位是否粘有杂物，及时清理，保证模具拼装精度。3模具螺栓拧紧时采用力矩扳手，控制在300N·M。4合模后采用内径千分尺检测钢模宽度，合格后进入下一工序。6.2.9 钢筋骨架安装1安装钢筋骨架时，应确保钢筋不得与模板磕碰。2安装模具弯螺栓时应涂上脱模剂，且检查密封圈确保良好。3检查钢筋骨架保护层，安装预埋件，合格后方可盖上模具盖板。4安装弯芯棒时应打紧、打严，检查弯芯棒后面紧固装置是否顶紧，避免浇筑振捣时，弯芯棒脱位，弯螺栓孔变形。6.2.10 混凝土浇筑振捣1搅拌系统必须定期检验，包括电子称量系统的精确度。2混凝土通过输送架进入振动房上方进行浇筑，分两次下料，每次一半，分批启动模具自带气动振动器，先开启中间两个气动振动器导流，待注满后四台气动振动器同时开启；空模时禁止启动振动器，否则将导致模具损坏。振动时间视混凝土流动性而定，控制在46min，最多超过10min。3振动过程须目视检查紧固螺栓和固定螺栓底座、联接螺栓底座、注浆孔螺栓底座。4如出现下列情况时说明混凝土已振捣好：混凝土表面停止沉落或沉落不明显、混凝土表面气泡不再明显发生或已泛出灰浆、混凝土已将模板边角部位充实并有灰浆出现。6.2.11 混凝土成型抹面1全部振捣成型后，视气温及混凝土凝结情况，大约10min后拆除盖板，进行抹面。抹面分粗、中、细三个工序，粗抹面（收水）：使用高强钢板刮尺，刮平去掉多余混凝土，并进行粗磨。中抹面：待混凝土收水后用钢抹子进行抹面，使管片外弧面平整、光滑。精抹面：力求表面光亮无抹子印，管片外弧面平整度的误差值不大于±2mm。2粗、中抹后立即覆盖塑料布，防止静养期间外弧面失水过快产生收缩裂缝。3抹面过程中要注意掌握恰当时间拔出模具弯螺栓，时间以用手压按混凝土表面，有不明显凹痕时为准。6.2.12 管片蒸汽养护1浇捣结束后静停34小时开始升温蒸养（静停时间视不同气温作相应变化）。2蒸养温度控制：管片蒸养分静停T、 升温S、恒温H、降温J四个阶段。升温速度每小时不得超过15速度，最高温度不超过55；恒温2小时以上，相对湿度不小于90%状态，恒温时间根据季节变化做相应调整；降温速度不超过每小时20，并匀速降温至与室温差不超过15。在整个蒸养过程中， 图5 管片蒸养制度示意图安排有专人负责，如实记录各测温点的温度变化值。6.2.13 管片脱模盾构管片在同条件试件（蒸养）强度达到40%方可拆模。脱模应注意事项：1先拆端头板，再拆卸侧板，在脱模时严禁硬撬硬敲，以免损坏管片及钢模。2管片脱模采用真空吸盘吊具，平稳起吊，不允许单侧或强行起吊，起吊时吊具必须垂直（定期检查真空吸盘的配件和管片起吊保护装置）。3起吊的管片应在专用的翻转架上翻身，成侧立状态。4管片在翻身后拆除注浆孔模芯，并清除管片外露铁件表面的砂浆，拆除时应按规定进行，不得硬撬硬敲，
