管片螺栓孔制作技術研究

吳 沖 （安徽建工建筑工業(yè)有限公司，安徽 合肥 231600）

1 研究背景

隨著我國城市軌道交通服務業(yè)的不斷推進，地鐵在我國的各個地區(qū)快速發(fā)展，成為基礎建設中的一個重要項目。合肥是安徽省第1個，長三角第7個開通地鐵的城市。截止到2021年12月31日，合肥地鐵已開通地鐵1號線（2016年12月26日）、2號線（2017年12月26日）、3號線（2019年12月26日）、4號線（2021年12月26日）、5號線南段（2020年12月26日），歷時五年時間由“線”到“面”到“網(wǎng)”的飛速跨越。合肥市軌道交通正在建設的線路有十條，包括地鐵1號線三期，2號線東延線，3號線南延線，4號線全線及南延線，5號線北段，6號線一期，7號線一期，8號線一期，S1號線，規(guī)劃在2026年全部建成通車運營。

盾構法是一種較為先進的頂涵施工方法，是在保留傳統(tǒng)頂涵施工、橋涵結構路側預制工藝的基礎上，對結構頂進支護方法進行重大改革，將明挖開槽改為地下暗挖盾構支護，暗挖推進降低了施工對行車的影響。盾構法隧道施工完畢后形成的盾構隧道是由管片及連接螺栓組成的裝配式結構，連接螺栓通過管片環(huán)面和縱面上預留的管片螺栓孔進行有效連接，使獨立的管片連接成環(huán)，獨立的環(huán)連接成隧道。目前國內地鐵盾構隧道防水設計遵循“以防為主、多道設防、因地制宜、綜合治理”的原則，其結構一般采用由單層預制混凝土管片拼裝而成的圓形斷面結構，其防水施工主要包括管片襯砌結構自防水、管片襯砌外防水涂層、管片襯砌接縫防水、螺栓孔防水、盾尾充填注漿防水，其中管片襯砌接縫防水是盾構隧道防水的關鍵。當管片螺栓孔因彎管漏漿導致成孔不規(guī)則出現(xiàn)飛邊且被維修崗位遺漏，進而連接螺栓未能有效連接時，管片環(huán)面和縱面接縫容易發(fā)生滲水，對隧道管片結構的安全性造成極大的威脅。

經(jīng)過集思廣益，推陳出新，反復探討現(xiàn)階段需采用何種工藝技術可以確保管片螺栓孔可以一次成型，并在此基礎上進行了管片螺栓孔制作技術的研究。

2 工藝原理

尋找一種方法以期使彎管與芯棒根部倒角之間的縫隙最小，彎管與側模之間的角度最小，管片螺栓孔成型質量提高，減少維修工程量，降本提質增效。通過理論分析和實際應用，分析該方法的易操作性和經(jīng)濟性，整理完成各項研究資料。通過調查研究，尋找管片螺栓孔成型質量不高的癥結，針對不同的模具軸向斜邊，標準塊、鄰接塊、封頂塊的螺栓孔的預留采用3種不同的彎管，配合特制封漿墊片，可以確保管片螺栓孔制作成型率。

3 理論實施流程

①安裝彎管時，先將芯棒從模具芯棒洞插入，套上一個封漿墊片，插入彎管，然后在彎管與手孔接觸面再放置一個封漿墊片，使彎管與模具之間保持軟防護狀態(tài)，用兩個封漿墊片對彎管首尾進行保護，對彎管與芯棒之間的縫隙進行填充彌補，理論上可以減少管片螺栓孔漏漿情況發(fā)生。

②拆模后發(fā)現(xiàn)部分管片螺栓孔成型不美觀或混凝土凸出縱切面3mm～8mm，需要額外的維修，且經(jīng)過統(tǒng)計多發(fā)生在鄰接塊（B1/B2）及封頂塊（K）上。后經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)由于上述三種模具存在軸向斜邊的緣故，安裝好的彎管與側模之間存在角度產生縫隙。文小組通過頭腦風暴，現(xiàn)場實操并與彎管生產廠家業(yè)務交流，提出種種方案，最終從成本核算以及模具使用壽命角度出發(fā)敲定以下方案：針對不同的模具軸向斜邊，標準塊、鄰接塊、封頂塊的螺栓孔的預留采用不同的彎管，配合特制封漿墊片，可以確保管片螺栓孔制作成型質量。

③由彎管生產廠家根據(jù)現(xiàn)有模具對彎管、封漿墊片重新開模并制作出樣品，供管片生產線進行安裝試驗。一環(huán)管片安裝采用48個刻有“①”標記的彎管，4個刻有“②”標記的彎管，4個刻有“③”標記的彎管，112個定制封漿墊片。

④試驗合格后，通知生產廠家批量生產彎管、封漿墊片并用于生產管片，拆模后觀察管片螺栓孔外觀質量，統(tǒng)計其一次成型率。

⑤分析漏漿或飛邊的管片螺栓孔發(fā)生的原因，針對不同的原因采取不同的改進方法，通過實踐結果檢驗理論的成立與否。

⑥施工方案改進后再次用于指導生產，完善管片螺栓孔一次成型的制作技術。

4 實操方案

4.1 模具清理

使用合金刀清理模具外表面及內表面滴淋的混凝土殘渣，外表面包括蓋板內外、側模邊口以及模具底座上滴淋的脫模劑堆積物；內表面包括模具內弧面、注漿管底座、手孔洞及邊模內側使用鋼絲球逐面打磨，棉紗配合清理，并用高壓氣管吹凈。

4.2 噴涂脫模油

使用噴霧器在模具內表面均布薄層脫模劑或用棉紗蘸取脫模劑均勻涂抹于內弧面，之后用干棉紗將噴涂或涂抹的脫模劑抹干凈以期形成致密完整的油化膜。

4.3 組模

按照先端模后側模的順序依次合模，注意端模側模結合處是否清理干凈，嚴控模具的精度。

4.4 鋼筋籠入模

將3cm的鋼筋墊塊分中間和兩側分別安置在鋼筋籠內弧面箍筋上，將飛輪安置在鋼筋籠兩端及兩側箍筋上并綁好扎絲，龍門吊配合專用吊具將鋼筋籠放入對應模具，調整鋼筋籠的位置以保證側模端模與鋼筋籠的保護層間距，端模鋼筋保護層5cm，側模鋼筋保護層4cm。

4.5 預埋件安裝

通用型標準塊（A1/A2/A3）三種管片的環(huán)向面及縱向面、鄰接塊（B1/B2）兩種管片的環(huán)向面、封頂塊（K）的環(huán)向面彎管安裝時均采用刻有“①”標記的彎管，并在彎管與手孔及邊摸接觸部位配套兩個定制封漿墊片；鄰接塊B1的軸向斜邊及封頂塊K的一個軸向斜邊均采用刻有“②”標記的彎管，并在彎管與手孔及邊摸接觸部位配套兩個定制封漿墊片；鄰接塊B2的軸向斜邊及封頂塊K的另一個軸向斜邊均采用刻有“③”標記的彎管，并在彎管與手孔及邊摸接觸部位配套兩個定制封漿墊片。將注漿管、封漿墊片、彎管及螺旋構造鋼筋等預埋件安裝齊全并檢驗合格后，合上蓋板擰緊螺栓。

4.6 混凝土澆筑

龍門吊懸掛料斗將C50抗?jié)B混凝土從蓋板中間分層連續(xù)澆筑；開動模具上的附著式風動振動器，同時利用插入式振動棒輔助振搗；當混凝土與側模接觸處，不再有噴射狀氣、水泡并能均勻起伏時，停止振搗。

4.7 收光抹面

振搗成型后，大約10分鐘后打開蓋板，進行粗磨抹面；待混凝土收水后用灰匙進行中磨收光，使管片平整、光滑；混凝土初凝后使用長匙精工抹面，力求表面光亮無灰匙印。

4.8 覆膜蒸汽養(yǎng)護

精工抹面后，在管片外弧面上蓋上塑料農膜；將蓋板閉合并將伸縮式蒸養(yǎng)罩拉出，通蒸汽進行管片蒸養(yǎng)。

4.9 拆模

完成蒸汽養(yǎng)護后，回彈儀回彈強度達到15MPa以上后進行拆模，按照先側模后端模的順序完成拆模。

4.10 脫模、標記

鋼模打開后，使用真空吸盤將管片平衡垂直吊出鋼模；管片內弧面朝下的水平狀態(tài)放置到翻板機上，啟動翻板機將管片進行90°翻轉成立放狀態(tài)；在管片的端側面噴涂鋼筋籠型號、管片型號以及生產日期等標記，在管片的內弧面噴涂公司標識。

4.11 降溫

將剛脫模的管片立放在軟防護墊層上進行自然降溫，待管片內弧中心溫度與外界溫差低于20℃后可內倒入水。

4.12 水養(yǎng)護

吊入水質合格的水池內進行為期7天的完全浸泡養(yǎng)護。

4.13 管片堆放

水養(yǎng)護結束后進行側面立放，要求不超過4層，或內弧面向上平放，要求不超過6層；構件堆放時在層與層之間用墊木隔開，每層支撐點在同一平面，各層支撐物在同一直線上。

4.14 管片止水條及襯墊粘貼

用刷子將膠粘劑均勻涂刷在兩個粘貼面上，第一遍涂刷后待表面初干，再涂刷第二遍，待溶劑揮發(fā)至輕觸膠膜稍黏而不粘手時，將兩個粘貼面合在一起壓實。

4.15 垂直下井和洞內水平運輸

管片垂直運輸采用行車平穩(wěn)地垂直吊運至井下電瓶車托運的平板車上；管片靠電瓶車水平運輸至車架內，井下施工人員采用雙軌梁對管片進行吊運、安放。

4.16 管片吊機卸車、倒運管片

管片運輸車運輸?shù)綐蚣芴?，用雙軌梁將管片平穩(wěn)地運到喂片機；管片吊機專人操作保證勻速運動；接管片作業(yè)人員，待管片平穩(wěn)后接送、旋轉。

4.17 管片安裝區(qū)的清理

管片安裝前對管片安裝區(qū)的污泥、污水進行清理，保證安裝區(qū)及管片相接面的清潔。

4.18 管片安裝與連接

管片拼裝由盾構上的拼裝機完成，管片拼裝順序：下部標準管片（A型）→左右標準管片（左右兩側交替安裝）→拼接鄰接管片（B型）→最后安裝封頂管片（K型）；當管片拼裝第5片的過程中，測量剩余空間的大小，確保K塊拼裝空間；邊拼裝邊緊固縱、環(huán)向連接螺栓，防止因螺栓松動導致管片錯臺。

4.19 管片環(huán)成型整圓

相鄰環(huán)高差量的大小直接影響到建成隧道軸線的質量及隧道有效斷面，必須嚴格控制環(huán)高差，相鄰環(huán)管片高差≤4mm；拼裝過程中要控制好管片拼裝成型后的真圓度，確保隧道成型質量。

4.20 管片螺栓的三次緊固

管片拼裝完成后，嚴格執(zhí)行管片3次緊固：①管片拼裝時第一次緊固；②推進油缸推進至1000～1200mm時緊固第二次；③管片拖出盾尾時第三次緊固。

5 經(jīng)濟效益

通過管片螺栓孔技術研究，在外觀上保證了螺栓孔制作一次成型，無飛邊、凸起、堵塞、坍孔；在質量上滿足整體施工拼接進度及精度，降低了因螺栓松動導致管片錯臺進而造成地下水外滲情況的發(fā)生。不需要后期的人工打磨、維修、通孔、擴孔，提高了構件一次合格率及項目拼裝施工效率，保證了項目的供貨進度及精度。因盾構法隧道施工具有振動小、噪聲低、施工速度快、安全可靠，對沿線城鎮(zhèn)居民生活、地下和地面構筑物影響小的優(yōu)越性，在盾構法隧道施工普及的今天，造型美觀、功能性良好的管片制作生產有著廣闊的發(fā)展前景。

6 結語

管片螺栓孔制作技術的改進，在構件場內維修過程中有效解決降低了人工費的支出及修補材料的浪費，提高了生產效率，滿足現(xiàn)場工期和質量要求；在項目上可為業(yè)主省去維修調度費用，減少安裝施工過程中的安全隱患，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益，降低了生產成本。該技術操作方便、安全可靠，具有廣泛的推廣應用價值和前景。