山东铁正工程试验检测中心有限公司 山东省 济南市 250000
摘要：结合太原市轨道交通2号线一期工程JKGP-202标C50混凝土盾构式管片生产任务情况，依据地铁盾构管片质量的具体要求，由于影响预制混凝土管片质量的因素有很多,本文从其生产工艺的选择、生产过程的质量控制、管片的养护及修补、型式试验等方面进行探讨,以期为预制混凝土管片的生产及应用提供借鉴。
关键词：地铁盾构管片；生产工艺；质量控制
1.前言
随着地铁交通的快速发展，地铁作为城市交通的枢纽，地铁盾构管片的需求量也逐步的增大，考虑到盾构法施工有较高的施工效率和经济性以及良好的安全性能，在盾构法施工中，管片是最关键、最重要的结构骨架。因此，管片质量将直接关系到隧道的整体质量和安全性，地铁盾构管片的预制需要从质量方面入手。本次研究管片的生产过程，解析盾构式管片的生产工艺流程，并对管片质量影响较大工序的质量控制措施进行研究，以期最大限度地提高管片的质量。
2.管片设计参数
本项目设计管片结构外径6.2m，内径5.5m，管片环宽1.2m，管片厚35cm，一环管片分为6块，每环管片由一个封顶块、两个邻接块、三个标准块构成。管片的型号根据预埋深度分A、B、C、D四种型号，管片混凝土设计强度等级为C50，抗渗等级为P12，本管片的模具由杭州铁牛机械有限公司提供。
3.混凝土配合比
根据《盾构管片结构参考图纸设计说明》0205XX-S-QJ-02 技术要求，主体结构和使用期间不可更换的结构构件设计使用年限为100年。
试验室根据管片生产技术标准，经原材料的选定合格后进行配合比的试配，配合比采用的粗骨料是5～20mm连续级配碎石，混凝土各项指标均满足规范、图纸设计要求，最终确定理论配合比见表1
表1 最终理论配合比、每方混凝土用料量（kg/m3）
水泥粉煤灰砂（中砂）碎石减水剂拌和用水
3758566511824.60143
4.管片生产工艺与质量控制
4.1 管片生产工艺流程
管片生产流程分为:清理模具→组装模具→模具检查→喷涂专用脱模剂→钢筋骨架入模定位→弯管、塑料管预埋件安装→混凝土浇筑成型→混凝土一次抹面→模具盖的打开→混凝土的抹光面→盖塑料薄模静置→进入蒸汽窑蒸汽养护→吸盘脱模→成品检查→管片型号、编号印制→管片冷却→水池养护→管片堆放与修补→28d现场型式试验。
4.2管片质量控制
管片生产过程中严格按照制定的生产工艺流程是确保质量控制的第一要素，为获得满足要求的强度与精度，确保管片质量的可控性，管片生产质量过程控制主要为如下：
1)钢筋笼制作过程中，钢筋的尺寸偏差要控制在图纸设计规定的范围内；
2)模具的精度要测量、喷涂的脱模剂要均匀、钢筋骨架的定位要准确、预埋件安装的位置要正确、搅拌机通过轨道式移动料斗输送砼到固定的浇筑工位进行定位浇筑砼；
3)浇筑混凝土时，混凝土初凝时间不宜过长，采用低塌落度浇筑，振捣要充分，管片混凝土应进行预养护，静停时间不小于1h,升温速度每小时不超过15℃,降温速度每小时不宜超过20℃，最高温度宜控制在60℃以下，管片强度达到20MPa后才可脱模)。
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4)成型的混凝土管片利用真空吸盘或专用吊具脱模，防止脱模过程中管片脱落。
5.管片养护及修补
5.1 管片养护
管片养护包括蒸汽养护和水养护，管片的蒸汽养护是一种利用蒸汽加热混凝土，使混凝土快速硬化，脱模顺利，保证质量，缩短模板周转期，提高生产效率；水养护主要是为了避免混凝土在强度增长期，表面蒸发、水份损失，从而使混凝土水化热反应得到充分的进行，保证混凝土的强度、耐久性等技术指标，同时防止由于混凝土干燥而产生裂缝。
试验人员要对出模后的管片及时测量混凝土表面温度，管片在堆放区冷却，待管片表层混凝土与养护水的温度差不大于20℃时才能进行水养护，根据施工现场和质量要求，管片的水养护周期控制在一周至二周为宜。
5．2 管片修补
管片的生产过程控制中如果控制不严，脱模后容易产生窝蜂麻面等缺陷，管片养护后用龙门吊将管片运至室外堆放场地。在吊装或运输过程中，要对破损管片进行修补。管片的修补材料采用6101#环氧树脂、乙二胺、二丁酯、水泥、砂子按比例掺配，严格按照试配强度与实体强度相近，色差与实体接近的原则进行修补。
6.管片的存放
由于目前太原地铁2号线地质复杂，施工难度较大等方面的因素，导致施工进度缓慢，生产的管片经水养后运至堆放场内弧面朝上或者侧立存放，存放高度不超过3层，管片堆放场地均采用混凝土硬化地面，排水顺畅，支垫采用方木稳固。管片室外存放时间不宜过长，因工期变化需提前生产或延迟供货的管片存放在室内或专用指定地点。
7.管片型式试验
地铁盾构管片的结构性能主要由其外观尺寸、力学性能和耐久性这三种指标来描述，对于地铁盾构管片这种特殊用途的预制构件，其在施工过程中及在土体中受力和受渗情况比较特殊。因此，其外观尺寸主要考察三环水平拼装；力学性能主要考察其抗弯性能和吊装孔螺栓抗拔性能这两方面；而耐久性则主要考察其构件整体的抗渗性能。检查管片结构性能试验一般是通过以下四个型式试验：管片三环拼装试验、抗弯试验、吊装孔螺栓抗拔试验和检漏试验来进行，以保证管片质量处于可控状态。
7.1管片三环水平拼装试验
检验管片的外观尺寸是否符合要求，主要通过管片三环水平拼装试验来验证，试验的结果会受以下因素影响：a、试验前选择的场地是否平整稳固；b、选用的支座必须刚硬、够三环管片承重；c、支座的水平度是否符合要求；d、进行拼装随机抽样的三环管片是否具有代表性。
7.2管片抗弯性能试验
根据设计荷载为190KN，采用简支两分点对称集中加荷载的方法，利用千斤顶对管片试压，采用分级加荷的形式。该试验的目的是模拟管片环在隧道土体中的受力情况，以检验管片的极限抗裂强度及抗破坏能力是否能满足或承受起隧道土体的土压及地下水压的作用。
7.3吊装孔螺栓抗拔试验
采用螺栓头旋入吊装孔螺栓当中，借助千斤顶对管片吊装孔螺栓施加抗拔力，观察管片吊装孔螺栓及预埋件周围混凝土的情况。
该试验的目的是模拟管片在吊运和在隧道内施工安装过程中吊装孔螺栓的受力情况，以检验管片吊装孔螺栓抵抗被拔出破坏的能力是否能满足施工要求。
7.4 管片检漏试验
采用水压系统对管片外弧面进行施加水压，采用分级增加水压的方式，按照图纸设计要求，达到1.0MPa水压时，恒压2小时，管片内表面不出现漏水现象，侧面渗水高度不超过50mm，检测才判定为合格。
该试验是模拟管片经受土体中地下水渗透压力作用的情况下，检验管片抵抗渗漏的能力，从侧面反映管片混凝土内部结构的密实性。
8.结语
管片生产过程中的每一道工序都可能影响管片的质量，于是在预制混凝土管片施工时，只有严格的执行混凝土管片要求的生产工艺，从材料、模具、钢筋骨架、混凝土施工等全方面对质量进行控制，并严格做好质量检测工作，才能确保管片成品的外观尺寸、力学性能、结构性能和耐久性，从而提高生产效率和钢筋混凝土管片的质量。
参考文献
[1]檀秋芬,潘春生.过江通道盾构式管片生产工艺及质量控制[J].北华大学学报（自然科学版），2013,14(3):367-372.
[2]贺朝荣,浅谈地铁管片生产质量控制[J].城市道桥与防洪,2011(1):95-98.
论文作者:袁勇
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/24
标签：管片论文; 混凝土论文; 盾构论文; 螺栓论文; 质量论文; 质量控制论文; 地铁论文; 《防护工程》2017年第36期论文;