管片施工工藝探討

徐亞平 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司工程質(zhì)量監(jiān)督站

1 工程概況

滬通鐵路太倉至四團(tuán)段吳淞口長江隧道段位于上海市寶山區(qū)、浦東新區(qū)境內(nèi)，下穿長江口及黃浦江，為全線的控制性工程。

本工程主要為吳淞口長江隧道越江段及外高橋集裝箱作業(yè)站站前工程生產(chǎn)預(yù)制高性能混凝土襯砌管片。襯砌管片環(huán)外徑10 300 mm，內(nèi)徑9 300 mm，環(huán)寬2 000 mm，壁厚500 mm，管片強(qiáng)度等級為C50，抗?jié)B等級為P12。襯砌圓環(huán)分為8 塊：即標(biāo)準(zhǔn)塊5 塊（B1、B2、B3、B4、B5），鄰接塊2 塊（L1、L2）和封頂塊1 塊（F）。管片采用楔形量為50 mm 的雙面楔形。

2 施工工藝

2.1 管片鋼筋骨架制作

（1）鋼筋原材料檢驗

鋼筋進(jìn)場要有該批鋼筋的質(zhì)量保證書，鋼筋原材料復(fù)試按標(biāo)準(zhǔn)檢測頻率取樣，復(fù)試單位由具有資質(zhì)的廠內(nèi)試驗室或外送第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行測試，并出具有效的測試報告。經(jīng)工程師確認(rèn)后，該批鋼筋掛牌標(biāo)識進(jìn)入待用狀態(tài)。

（2）鋼筋材料運(yùn)輸和堆放

鋼筋吊運(yùn)不得損傷鋼筋，嚴(yán)禁鋼筋自落卸車和運(yùn)輸途中被污染。鋼筋進(jìn)場后，要分類、整齊堆放在水平支架上，標(biāo)識狀態(tài)，確保鋼筋不發(fā)生畸變。

（3）鋼筋骨架制作

嚴(yán)格按設(shè)計圖紙要求加工，不得隨意更改；管片鋼筋應(yīng)全部采用滿焊或點(diǎn)焊，不得使用綁扎；焊縫不得出現(xiàn)咬肉、氣孔、夾渣現(xiàn)象，焊縫長度、厚度必須符合設(shè)計要求，焊接后氧化皮及焊渣必須清除干凈。成型后的鋼筋骨架質(zhì)量須有專人負(fù)責(zé)檢查，并按規(guī)格整齊堆放。

（4）鋼筋骨架總裝

總裝順序按照如下流程：鋼筋骨架主筋放置→環(huán)箍放置→面筋安裝→主筋焊接→主筋和環(huán)箍焊接→鋼筋骨架主筋封頭→鋼筋骨架附筋焊接→鋼筋骨架成型?？傃b完成的鋼筋骨架要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查，主要內(nèi)容包括：外觀、焊接和尺寸精度3 個方面，檢查合格后可掛牌標(biāo)識進(jìn)入成品堆放區(qū)待用。

（5）鋼筋骨架成品儲運(yùn)

鋼筋骨架成品堆放應(yīng)按照經(jīng)批準(zhǔn)平面布置圖分類整齊堆放，并呈拱形堆放在指定區(qū)域內(nèi)，堆放高度不允許超過規(guī)定的高度。

（6）預(yù)埋鋼筋接駁器安裝。

2.2 管片鋼模清理、合模

鋼模進(jìn)入施工現(xiàn)場，應(yīng)放置在平整的場地上，使用管片模具專用清理工具對鋼模進(jìn)行清理。然后，使用端板和側(cè)板對鋼模進(jìn)行固定、合攏。最后，對鋼模尺寸精度進(jìn)行檢測。加強(qiáng)鋼模的日常檢查和保養(yǎng)工作。

2.3 鋼筋骨架入模

鋼筋骨架應(yīng)放于鋼模平面中間，其四個周邊及底面須扎有高強(qiáng)度保護(hù)層墊塊、墊塊厚度符合設(shè)計規(guī)定的混凝土保護(hù)層厚度。鋼筋骨架不得與螺栓手孔模芯相接觸，安裝螺栓芯棒必須到位，不得有松動現(xiàn)象，所有預(yù)埋件必須按照設(shè)計要求準(zhǔn)確就位，并應(yīng)固定牢靠，防止振搗時移位。

2.4 管片混凝土澆筑、收水

管片混凝土澆筑必須具備鋼模合攏正常和鋼筋骨架入模均符合要求自檢并獲現(xiàn)場監(jiān)理工程師認(rèn)可；混凝土攪拌系統(tǒng)處于正常狀態(tài)和振搗器能正常運(yùn)作等條件。澆筑過程中應(yīng)注意：

（1）混凝土應(yīng)先兩端后中間均勻布料，并分層攤鋪、分層振搗；

（2）兩端振搗后，蓋上壓板，壓板必須壓緊壓牢，再加料振搗；

（3）振搗時振搗捧應(yīng)避免碰鋼模芯捧、鋼筋、鋼模及預(yù)埋件；

（4）混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，如因故必須間斷，間斷時間應(yīng)小于前層混凝土的初凝時間；

（5）成型過程中需觀察鋼模的各個緊固螺栓、鋼筋骨架及預(yù)埋件情況，如發(fā)生變形或移位，立即停止?jié)仓M快在已澆筑混凝土凝結(jié)前整修好；

（6）外弧面收水，先用括板括去多余混凝土，并使外弧面沿鋼?；《绕秸缓髮⒒炷帘砻嬗凸?；

（7）混凝土初凝前應(yīng)轉(zhuǎn)動一下模芯捧，但嚴(yán)禁向外抽動；當(dāng)混凝土初凝后再次轉(zhuǎn)動模芯捧，待1.5 h 后才能拔出模芯捧，以防止坍孔或變形現(xiàn)象產(chǎn)生；預(yù)埋螺栓的鋼模緊固裝置嚴(yán)禁松動。

2.5 蒸汽養(yǎng)護(hù)、脫模、養(yǎng)護(hù)

收水結(jié)束待混凝土表面達(dá)到初凝狀態(tài)后開始蒸汽養(yǎng)護(hù)，流水線管片采用蒸汽養(yǎng)護(hù)窯蒸汽養(yǎng)護(hù)，地模管片使用移動式蒸汽養(yǎng)護(hù)罩蒸汽養(yǎng)護(hù)。管片蒸汽養(yǎng)護(hù)后達(dá)到強(qiáng)度達(dá)到15 MPa便可脫模，脫模后應(yīng)放入水池中進(jìn)行7天水中養(yǎng)護(hù)，入池時需注意管片與水的溫度差不得大于15℃。

2.6 管片養(yǎng)護(hù)及修補(bǔ)

2.6.1 管片養(yǎng)護(hù)

在管片滿足進(jìn)養(yǎng)護(hù)池的條件后，立即將管片駁運(yùn)至養(yǎng)護(hù)池進(jìn)行7 天水養(yǎng)護(hù)（圖1）。在駁運(yùn)和下池過程中注意操作，防止人為的因素?fù)p傷管片。在管片進(jìn)養(yǎng)護(hù)池水養(yǎng)后，要隨時注意養(yǎng)護(hù)池的水位，養(yǎng)護(hù)池的水必須能夠浸沒管片。結(jié)束7天的水養(yǎng)護(hù)后，由行車及短駁車把管片吊運(yùn)至堆場進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)。

2.6.2 管片修補(bǔ)

（1）氣泡

先把氣泡處的基層混凝土用刷子清理干凈，使其表面無塵、無松散顆粒、油污等；用水充分浸透孔隙；然后用修補(bǔ)砂漿配以適量的水配成修補(bǔ)漿，用抹刀將修補(bǔ)漿抹到經(jīng)過處理的氣泡上；干燥后，用細(xì)砂皮打磨修補(bǔ)面，使修補(bǔ)處和管片整體平整、光滑成一體，減小修補(bǔ)處與管片本體的色差。

（2）裂縫

發(fā)現(xiàn)裂縫后，先觀測裂縫情況，是否貫穿裂縫，并用裂縫觀測儀觀測其寬度，如果是貫穿裂縫則作為報廢處理，其他裂縫處理情況如下：

對≤0.05 mm的裂縫不做修補(bǔ)；對0.05 mm～0.20 mm的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)；若發(fā)現(xiàn)＞0.20 mm 的裂縫，應(yīng)由監(jiān)理組織由業(yè)主、設(shè)計進(jìn)行評定，根據(jù)評定意見進(jìn)行處理。

△修補(bǔ)材料：水泥基滲透結(jié)晶型防水材料

△修補(bǔ)方法：

修補(bǔ)前，首先必須對裂縫處混凝土表面進(jìn)行預(yù)處理，除去基層表面上的浮灰、水泥浮漿、返霜、油漬和污垢等物，并用水沖洗干凈；對于表面上的突起、疙瘩以及起殼、分層等疏松部位，應(yīng)將其鏟除，并用水沖洗干凈；對表面上的蜂窩、麻面的松動石子應(yīng)剔除，對于裂縫、缺陷，應(yīng)先按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行修補(bǔ)，然后用水充分浸透基層混凝土，而不能僅僅是表面潤濕。

然后配制修補(bǔ)劑，按干粉：水＝5：2 拌制，涂料應(yīng)攪拌均勻，并嚴(yán)格做到隨混合隨施工；拌制好的涂料，從加水時起計算，材料宜在25 min 內(nèi)用完，在施工過程中，應(yīng)不時地攪拌混合料，嚴(yán)禁向已經(jīng)混合好的粉料中另外加水。

最后，用半硬的鬃毛刷子或尼龍刷子將涂料采用圓形涂刷方法，涂到經(jīng)處理的修補(bǔ)表面，控制涂層的厚度，均勻地涂刷，管片經(jīng)過一定時間的靜放干燥后，即可按常規(guī)的儲存堆放要求進(jìn)行貯存。

3 質(zhì)量重點(diǎn)及技術(shù)措施

3.1 管片檢驗標(biāo)準(zhǔn)、檢測頻率及方法

3.1.1 管片鋼筋

鋼筋的規(guī)格、品種、焊接和制作加工等必須符合設(shè)計要求及現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；外觀無污穢、無銹蝕，鋼筋表面不得染有黃油或模板油；焊接均應(yīng)平滑，無裂紋、未熔合、夾渣、未填滿弧坑、焊瘤等外觀缺陷，符合設(shè)計要求。

3.1.2 管片混凝土.

混凝土所用的水泥、水、骨料、摻和料和外加劑等符合設(shè)計、招標(biāo)技術(shù)文件和現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；混凝土的配合比、原材料的計量和攪拌符合設(shè)計和招標(biāo)技術(shù)要求；

材料和配合比應(yīng)滿足防水和耐久性要求，管片混凝土試塊氯離子擴(kuò)散系數(shù)符合設(shè)計要求。

3.1.3 管片檢漏

水壓力0.8 MPa作用下，恒壓3 h，滲水高度＜50 mm 。本工程管片單塊體積龐大，是一般地鐵管片的4倍左右，如果整體檢漏由于水壓力過大也許會對管片造成損害，并且由于管片結(jié)構(gòu)左右對稱，因此要對管片的局部進(jìn)行檢漏。若檢驗管片有1 塊不合格時，需加倍復(fù)驗，若復(fù)驗仍有1 塊不合格，則應(yīng)對當(dāng)天生產(chǎn)管片逐塊檢漏；發(fā)現(xiàn)檢漏不合格管片，未經(jīng)處理并監(jiān)理工程師驗證，不得用于工程中。

3.1.4 管片試拼裝

（1）管片試生產(chǎn)期間，每套鋼模都要進(jìn)行試生產(chǎn)和試拼裝。試拼裝選用不同鋼模生產(chǎn)的管片進(jìn)行混合拼裝，保證每套鋼模生產(chǎn)的管片之間的拼裝精度都能達(dá)到設(shè)計要求，滿足盾構(gòu)推進(jìn)的需要。

（2）管片試生產(chǎn)開始制作的6 環(huán)取3 環(huán)進(jìn)行水平拼裝試驗，驗收合格后方可進(jìn)行批量生產(chǎn)。

（3）正式生產(chǎn)階段需要對每套鋼模生產(chǎn)的管片按如下規(guī)定進(jìn)行水平拼裝檢驗：開始生產(chǎn)的前50 環(huán)中，任意抽取兩環(huán)進(jìn)行水平拼裝試驗，合格后進(jìn)入正常生產(chǎn)期間，每生產(chǎn)100環(huán)進(jìn)行一次水平拼裝檢驗1次。

3.2 管片質(zhì)量控制

3.2.1 地模澆搗質(zhì)量控制

做好澆搗人員的技術(shù)交底工作，對澆搗中要特別注意的問題，經(jīng)常性的給予提醒。

重點(diǎn)控制管片收水質(zhì)量，要求必須進(jìn)行3次收水，收水間隔時間應(yīng)根據(jù)天氣情況加以調(diào)整，成型后的管片外弧面的混凝土收水應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際溫度間隔一定時間后進(jìn)行，間隔時間一般以管片外弧面表面已達(dá)初凝來控制。確保管片成型的外觀質(zhì)量。

3.2.2 流水線施工質(zhì)量控制

本工程管片以流水線配合車間地模組合生產(chǎn)作為管片預(yù)制的主要工藝方式，流水線主要由PLC 控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、蒸汽養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)組成，主要工藝質(zhì)量控制措施如下：

（1）管片出窯后第一個工位為脫模工位，操作人員將采用專用工具開模，提高開模效率。開模管片強(qiáng)度必須達(dá)到15 MPa 以上，依照鋼模開模順序?qū)撃?cè)模、端模固定螺栓拆開。

（2）模具清理工位的操作人員將采用清模專用工具，將模具內(nèi)側(cè)各個表面及各個接縫處的混凝土殘渣進(jìn)行徹底清理，并用壓縮空氣吹凈。

（3）模具進(jìn)入涂刷模劑工位后，操作人員對鋼模內(nèi)腔表面均勻涂刷脫模劑，避免脫模劑滴淌現(xiàn)象，脫模劑嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行配制。

（4）進(jìn)入鋼筋骨架入模工位，在鋼模的側(cè)板墊上柔性材料防止鋼筋骨架在入模過程中碰撞鋼模造成鋼模損傷，鋼筋骨架四周及底部須安裝完成高強(qiáng)度水泥基墊塊，墊塊根據(jù)設(shè)計要求保護(hù)層厚度均勻布置，鋼筋骨架入模過程嚴(yán)格控制行車升降速度，做到入模平穩(wěn)。

（5）按照設(shè)計要求安裝各種預(yù)埋件，質(zhì)檢人員對前道工序工位作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行檢查確認(rèn)，埋件數(shù)量、位置正確，固定牢靠，滿足振搗要求后，進(jìn)入振搗工位。

（6）模具臺車和鋼模進(jìn)入混凝土澆筑工位后，操作人員啟動固定裝置，將臺車和模具緊固在振動平臺后，振動平臺將臺車托起。在混凝土澆筑過程中，采用氣動振搗配合振搗棒輔助振搗。。

（7）模具進(jìn)入收水工位，操作人員對表面進(jìn)行初步抹面。用拉尺來回壓磨外弧面，將多余混凝土拉除，使外弧面平整，然后覆蓋塑料薄膜，防止水分散失。根據(jù)氣溫，間隔一定時間進(jìn)行管片外弧面收水工序。收水工序不得少于三次。

3.3 管片成品質(zhì)量控制

使用高精度鋼模和優(yōu)質(zhì)脫模劑，保證管片成品在脫模時不會損傷；使用為大直徑管片特點(diǎn)專門設(shè)計和制造的吊具，確保管片成品在脫模、駁運(yùn)過程中不會損傷；對缺棱掉角和存在大氣孔的管片成品在進(jìn)入堆場后立即按規(guī)范進(jìn)行修補(bǔ)；對管片成品脫模、駁運(yùn)、養(yǎng)護(hù)等過程中涉及的操作人員全部安排熟練工，防止人為操作原因?qū)芷斐蓚Α?/p>

管片預(yù)制質(zhì)量保證措施：

（1）鋼模檢測

采用定期檢測與快速檢測相結(jié)合檢測方法, 確保鋼模精度。鋼模精度由專人檢測和記錄。

（2）鋼筋骨架

鋼筋骨架制作必須在符合精度要求的專用胎模上加工成型，嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量，并由專人檢測、記錄、掛牌標(biāo)識。在總裝時發(fā)現(xiàn)誤差，及時修正鋼筋骨架胎模在加工過程中所產(chǎn)生的變形。

（3）混凝土攪拌

嚴(yán)格控制混凝土原材料的質(zhì)量, 混凝土攪拌系統(tǒng)采用自動攪拌系統(tǒng)，并且按規(guī)定要求進(jìn)行定期計量校驗，保證校驗系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。加強(qiáng)對混凝土拌制質(zhì)量檢測，專職人員用測試工具及目測對每拌料嚴(yán)格控制其坍落度?？刂苹炷翑嚢栀|(zhì)量滿足設(shè)計規(guī)定要求。

（4）蒸汽養(yǎng)護(hù)

管片蒸汽養(yǎng)護(hù)由專人負(fù)責(zé)，嚴(yán)格按照“升溫、恒溫、降溫”三階段所規(guī)定的要求進(jìn)行操作，并如實填寫蒸汽養(yǎng)護(hù)記錄。

（5）水養(yǎng)護(hù)

確保管片7天的水養(yǎng)護(hù)，為保證管片水養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，管片要全部沒入水中。

（6）砂石等原材料控制

選用定點(diǎn)礦，其指標(biāo)必須符合招標(biāo)文件中所規(guī)定的原材料要求，以確保管片達(dá)到高強(qiáng)度要求。原材料進(jìn)廠驗收合格后，分倉堆放，嚴(yán)禁混倉。

3.4 管片預(yù)制過程管理制度

過程控制即對管片預(yù)制全過程進(jìn)行監(jiān)控，使每道工序都處于受控狀態(tài)，確保管片的質(zhì)量追溯和保證體系。針對管片預(yù)制的技術(shù)要求，對全體生產(chǎn)過程管理人員進(jìn)行培訓(xùn)，并做好詳細(xì)的書面交底，使每一名投入生產(chǎn)的人員都明確管片的各項要求。在整個生產(chǎn)過程中派專業(yè)的質(zhì)檢人員對每道工序進(jìn)行監(jiān)控，杜絕在管片預(yù)制過程中可能出現(xiàn)的一切質(zhì)量、安全隱患，直至管片到盾構(gòu)下井使用，確保本次工程的質(zhì)量。

另外對預(yù)制的管片建立內(nèi)業(yè)檔案，確保內(nèi)業(yè)資料的可追溯性，對管片在各預(yù)制環(huán)節(jié)的質(zhì)量情況進(jìn)行記錄。

4 結(jié)束語

本文全面介紹了管片的生產(chǎn)工藝、質(zhì)量重點(diǎn)及技術(shù)措施，可以有效的控制管片的施工質(zhì)量，滿足施工要求，可供同類工程參考。