地铁盾构隧道预制管片施工检验技术

1、地铁盾构隧道预制管片施工检验技术摘要：文章主要阐述了西安地铁三号线通化门胡家 庙石家街盾构区间预制管片施工工法、管片检验、管片质 量控制措施等内容，希望能够为盾构混凝土管片生产质量提 高起到借鉴作用。Abstract ： This paper mainly expounds the content of Xian metro line three Tonghuamen Hujiamiao Shijiajie shield construction method ， segment test， inspection and quality control measures， to hope to

2、 provide reference for the quality improvement of the production of concrete segment of shield.关键词： 盾构管片；早强塑性混凝土；插入式振捣； 脱模剂；钢筋骨架；养护Key words ： shield segment；early strong plastic concrete ； insert type vibrator ；release agent；steel skeleton；maintenance中图分类号： TV512 文献标识码： A 文章编号： 1006-4311（ 2015） 17-

3、0235-040 引言 地铁盾构隧道已被广泛采用，作为盾构隧道最主要部分 的钢筋混凝土管片不仅要承载隧道外侧的土压、水压，保持 隧道净空，防止渗漏，同时还要在盾构施工过程中承受施工 荷载，这对管片的尺寸精度、外观、结构性能和耐久性提出 了很高的要求，因此管片的施工工法、检验及质量控制就显 得尤为重要。1 工程概况西安地铁三号线通化门胡家庙石家街区间隧道盾 构管片共计 1982 环，外径 6 米，内径 5.4 米，环宽 1.5 米， 厚度0.3米；混凝土强度等级为 C50，防渗等级为P10。管 片厂占地约 120 亩，厂内设置钢筋加工区、混凝土浇筑区、 CMA 认证试验室、室外养护池、管片堆放区

4、、管片检测及 试验等设施设备。车间投入 12 套高精度模具，保质保量完 成盾构管片预制。2 预制管片施工工法2.1 预制管片施工工艺流程 预制管片施工工艺流程见 图1。2.2 原材料选择2.2.1 水泥：宜采用非碱活性骨料；当采用碱活性骨料 时，混凝土中碱含量的限值应符合现行国家标准混凝土结 构设计规范 GB50010 的规定，采用强度不低于 42.5R 的普 通硅酸盐水泥其性能符合 GB175 的规定，具备产品质量证明 文件、称重单，并应复检合格。不得采用受潮和过期水泥， 不同厂家、不同品种和不同等级的水泥不得混用。2.2.2 钢筋：管片钢筋采用 HPB300 和 HRB400E 。所有 钢

5、筋必须符合 GB1499、 GB13013、GB/T701 的规定，具备 产品质量证明文件、称重单，并应复检合格。223砂：宜采用级配良好的II区中砂，细度模数 2.33.0，含泥量不大于 2%，非碱活性，每批进厂后应取样复检 合格后方可使用。2.2.4 碎石：宜采用最大粒径 25mm 的连续级配碎石， 含泥量不大于 2% ，非碱活性，每批进厂后应取样复检合格 后方可使用。2.2.5水：混凝土拌合用水应符合 JGJ63的规定。2.2.6 外加剂：应有质量证明及使用说明书，并应符合 GB8076、GB50119 等规范的有关规定。外加剂进场后，经 抽样检验合格后方可使用。不得使用业主控制厂家之外

6、的钢 筋。2.2.7粉煤灰：所用粉煤灰应符合 GB/T1596规定的I级或 II 级粉煤灰，烧失量不大于 5%。进场应有产品合格证并 经检验合格后方可使用。2.2.8 吊装孔预埋件、螺栓孔预埋件：材质、规格尺寸、 形状、质量等应符合设计要求。2.3 钢模板选型与安装检测2.3.1 钢模板选型 钢模的振捣形式可分为三种类型：人 工插入式振捣、附着式整体振捣、振动台自动化生产线；钢 模板选型对比具体见表 1。由表 1 所示，第二套及第三套方案中影响模具的寿命且易变形，从而有可能影响成品尺寸精度，经多方面考虑决定选用人工插入式振捣，通过早强塑性 混凝土和蒸汽养护可解决生产效率低问题。2.3.2 安装

7、检测 钢筋混凝土管片精度是以钢模加工合拢振捣后的精 度作保证的，因此钢模在正式投入管片制作前必须经过四阶 段检验。即加工装配精度检测、运输到厂钢模定位后的精度 复测、试生产后的钢模精度同实物精度对比检测及管片三环 水平拼装精度的综合检测。各项检测指标均在标准的允许公 差内，经现场监理工程师批准，方可投入正常生产。 对管片脱模和起吊后的钢模，必须在不损伤钢模主体的前提下进行彻底清理。确保钢模内表面和拼接缝不留有残 浆和微小颗粒，以保证钢模合拢的精度，模具每月定期进行 保养。 脱模剂应用专门工具均匀抹刷在钢模与混凝土的所 有接触面上。涂刷后应有专人检查，不得留有影响管片质量 的隐患，确保脱模剂涂刷

8、质量。 钢模定期检查：每套模具每生产 100环管片，应再次进行系统检验，超标必须上报和及时修正，复检达标后方可 继续进行管片制作。模具允许偏差和检验方法见表 2。2.4 管片钢筋骨架制作与安装2.4.1 钢筋断料和弯曲成型 进入断料和弯曲成型阶 段的钢筋必须是标识可用状态的钢筋。所有原材料经试验室 取样试验合格，监理见证后，方能使用。断料、弯曲成型 之前必须要有经过详细翻样确认的尺寸、形状明细表，并准 备好准确的样棒和校核基模，以保证在断料、弯曲成型过程 中快速检测。切断和弯曲工序的操作和公差控制应遵从规 范和标准中有关的规定。切断和弯曲成型后的钢筋制件应分 类存放在支架上，并标识状态。 2.

9、4.2 钢筋骨架组装 根据管片钢筋骨架制作的精度特殊性，要求各单体部件制 作成型精度必须满足组装精度要求。为此根据各单体部件和 组装工艺的精度，专门加工相应的制作靠模，来达到各自的 精度要求和组装的精度要求。各单体部件和组装工序中的 钢筋连接均采用低温焊接工艺（即 CO2 低温保护焊）。 按 照设计和规定的要求对组装完成的钢筋骨架进行严格的质 量检查，主要内容包括：外观、焊接和精度（公差）三个方 面，检查合格后可挂牌标识进入成品堆放区待用。2.4.3 钢筋骨架入模 钢筋骨架的隔离器采用专用塑 料支架。选用标准：应符合厚度、承载力和稳定性要求，并 经监理工程师检验认可方可使用。钢筋骨架入模条件：

10、经 检验合格认可的骨架，形状同钢模相符合，钢筋骨架尺寸符 合要求，经监理工程师检验合格后方可使用。钢筋骨架入模位置应该保持正确，骨架任何部分不得 同钢模、模芯等相接触，并应该有规定的间隙。入模工序全 部完成后，将塑料套管套在弯芯棒上，经质检员检查认可， 方能进行混凝土浇筑工序。钢筋骨架制作、安装允许偏差和 检验方法见表 3 。2.5 混凝土浇筑成型2.5.1 混凝土拌合与运输 管片混凝土由搅拌系统供 应。搅拌上料系统和搅拌系统及试验室等辅助设施均应经工 程师确认能满足本标段管片制作的要求。管片混凝土搅拌 配合比经模拟对比试验后，由工程师指定的配合比作为管片 混凝土的基本配合比。每天混凝土开拌前

11、根据气候、气温和 骨料的含水量变化，出具当日搅拌的混凝土配合比。根据 当日混凝土配比单，调整好称量、计量系统。称量计量系统 应定期校核，把称量计量公差控制在允许公差之内，以保证 上料计量系统始终在受控状态下工作。混凝土搅拌要充 分、均匀，现场测试的混凝土坍落度公差满足设计要求。搅 拌时间不得小于90秒，塌落度不宜大于70mm。混凝土试 块留置每次浇捣不少于 3组。 其中一组进标养室标养， 作 28 天标样强度试验；一组作为管片同条件养护，作同条件出水 强度试验；一组用于管片脱模起吊时的抗压强度。混凝土 倒入专用 1m3 储料斗内， 由汽车运输到管片预制车间内， 经 龙门吊垂直提升运到浇注位置，

12、下料入模。2.5.2 混凝土布料、振捣和成型 开始阶段混凝土用储料斗由两边向钢模内均匀进行布料。当盖板封上后，混凝土 从钢模中间下料。下料速度应同振捣效果相匹配，尤其是在 每块钢模即将布满时，更要控制布料速度，防止混凝土溢出 钢模外。振捣是管片成型质量的关键工序。振动时间、混 凝土坍落度、布料速度和振动器的效率等是构成振捣效果的 四大要素。采用插入式振捣棒进行振捣，按照快插慢拔的原 则进行振捣，沿管片边宽度 1.5m 方向应不少于 5 点采用梅 花型布点均匀布置，间距 20cm 左右。沿管片弧长方向布棒 间距不得大于30cm。浇捣密实后盖上盖板拧紧螺栓。混 凝土管片成型后为保证管片外观和表面质

13、量，成型后的管片 外弧面混凝土收水应根据气温间隔一定时间后进行。管片外 弧收水工序应由熟练的抹面工实施操作。拆卸面板进行收水 的时间应随气温及混凝土凝结情况而决定，混凝土管片外弧 面混凝土的收水，应根据当时天气温度条件，间隔一段时间 后进行，间隔时间应控制在外弧面混凝土达到初凝，一般以 掀开中间的薄型布用手按微平凹痕为准。光面程序应分三步进行即：粗光面：刮平去掉多余混凝 土或填补所凹陷处，并进行粗抹；中光面：待混凝土收水后 使用大尺进行光面；精光面：使用钢抹子精工抹平，力求使 表面光滑平整。2.6 蒸汽养护、脱模、养护2.6.1 蒸汽养护 采用蒸汽养护可提高混凝土早期强度，从而提高生产效率。在

14、浇捣结束及收水完成后，静养不少于1小时开始蒸养。升温速度每小时不得超过15C /h，降温速度每小时不超过 10 C /h。恒温温度不宜超过 60 C,管片 应在室内静养区进行降温。整个蒸养过程中，蒸养值班人 员加强责任心，如实记录各个温度测点的温度变化，确保各 蒸养罩内的温度的统一性，使管片均匀升温或降温。2.6.2 脱模 采用真空吸盘作业时的强度应不低于 30%， 采用专用吊具作业时的强度应不低于 40%。脱模要平稳起 吊，起吊时吊具必须垂直，脱模后的管片经行车调运时应匀 速行驶，严禁猛吊猛落，超速行驶。管片脱模后吊运静养区进行降温，温度与环境温差不大于20 C即可进行水养。2.6.3 养护

15、 养护分为 14d 水养和 14d 自然养护。14d 水养：管片入池前对产品温度及水温进行检测，温差不大于20C即可进行入池作业，避免发生温度裂缝。14d 自然养护：完成 14d 水养护的管片吊至管片存放场 进行周期为 14d 的自然养护， 提高混凝土后期强度， 28天强 度满足设计要求方可运往盾构施工现场。3 管片检验 管片检验主要分为：水平拼装、检漏试验、抗弯性能试 验、抗拔性能试验、出厂检验等。3.1 水平拼装 预制混凝土盾构管片生产正式开始之前， 进行三环试拼装，在安装三环试拼装前通知监理工程师，进 行三环试拼装前的 28d 强度、单片尺寸外观、检验设备验收 合格后方可进行三环试拼装，

16、拼接方式采用错缝拼装，具体 检测方法见表 4 。3.2 检漏试验 管片龄期达到 28 天可以做检漏试验，管 片正式生产后，每 50 环抽查一次，如果连续三次检验合格， 每 100 环抽检一次，如果连续三次检验合格，每200 环抽检一次。如出现一次不达标，则恢复每 50 环抽查一块管片的 最初检测频率，再按上述要求进行抽检。管片检漏过程分别加压至 0.2MPa、 0.4MPa、0.6MPa、 0.8MPa、1.1MPa 检查管片是否有渗漏点；如果无渗漏，保 持恒压I.IMPa，恒压2小时，同时仔细检查管片渗漏情况， 侧面渗水高度不超过管片厚度的 1/5，应判定该检验批管片 检漏性能合格，并做好记

17、录。3.3 抗弯性能试验 在管片生产期间进行每 1000 环进行 一次管片的抗弯试验，管片整体抗弯试验是对管片进行的承 载能力破坏性试验，以检测其在规定的试验方法下的最大承 载力，从而验证管片的实际强度是否符合设计要求。试验结 果必须符合：开裂荷载（裂纹为 0.1mm 时）大于 1 76kN ；破 坏荷载（裂纹为 0.2mm 时）大于 232kN。3.4 抗拔性能试验 在管片生产期间进行每 1000 环进行一次管片抗拔 性能试验，注浆孔抗拔试验是对管片中心注浆孔进行破坏性 拉拔试验，以检测其在外力作用下承受的最大抗拔力，从而 验证管片施工时的安全性；加载至设计抗拔出力值，持续2min，观察注浆

18、孔周边是否发生开裂破坏等现象；承载力荷 载检验值必须大于 280kN 。3.5 出厂检验 每块管片必须经过严格质量检验， 必须逐 块填写好检验表，检验合格后的管片应在统一部位盖上合格 章以及检验人员代号，合格的管片才能运出，管片运到工地 后，须经盾构施工单位验收合格后，方可认为管片出厂。管 片出厂检验内容：生产龄期达到 28 天，管片强度达到设计 强度的 100%才能出厂；管片无缺角掉边，无麻面露筋，表 面密实、光洁、平整；管片预埋件完好，位置正确；管片型 号和生产日期的标志醒目、 无误；管片检验应符合相应标准。4 管片质量控制措施4.1 建立健全质量管理体系和管理制度 根据国家质量 管理制度

19、和质量管理要求，建立健全项目质量管理制度和管 理体系，以便对管片生产质量进行控制和改进；对人员开展 质量培训教育，实现全员全过程质量控制，提高员工的操作 技能和质量意识；严格工序自检、互检、交接检制度，实行 规范化质量管理；采用 PDCA （计划、执行、检查、改进） 质量控制管理，持续改进，提高质量管理水平。4.2 制定管片生产质量控制标准 严格按照国家规范并 结合自身质量控制要求从严制订本项目的管片生产质量控 制标准，在生产过程中严格执行，保证管片生产质量。4.3 加强管片生产过程关键工序控制 严格遵守材料进 厂检验制度，抓好钢模板选型与安装检测、钢筋骨架制作与 安装、混凝土浇注成型、养护和管片检验等关键工序。只有 对管片的生产实施全过程的控制，才能有效保证混凝土管片 的质量，从而为盾构隧道的工程质量打下坚实的基础。4.4 提高管片合格率的有效