一種隧道RPC注漿管的預制生產

譚祥國

摘 要：隧道拱頂缺陷修復采用RPC注漿管帶模注漿，因此需要工廠化生產RPC注漿管。RPC預制管生產要實現簡單化、標準化和工廠化，它是實施隧道拱頂帶模注漿工藝的重要環節。本文介紹了一種RPC注漿管模具的結構和使用方法，其工程應用效果良好。

關鍵詞：隧道;RPC注漿管;預制

中圖分類號：U455.91 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）26-0087-03

Prefabricated Production of Tunnel RPC Grouting Pipe

TAN Xiangguo

（No.4 Engineering Co.， Ltd. of China Railway No.2 Engineering Group Co.， Ltd.，Chengdu Sichuan 610300）

Abstract： The repair of tunnel arch defects is carried out by using RPC grouting pipe with mold grouting， so it is necessary to produce RPC grouting pipes in a factory. RPC prefabricated pipe production should be simplified， standardized and factoryized， which is an important part of the tunnel vault moulding process. This paper introduced the structure and use of a RPC grouting pipe mold， and its engineering application effect was good.

Keywords： tunnel;RPC grouting pipe;prefabricated

隧道工程襯砌引起的質量缺陷危害巨大且尤為突出，主要缺陷有空洞、開裂、掉塊、滲漏水和厚度不足等，因此拱頂二次襯砌質量缺陷防治及修復顯得尤為重要[1]。這種缺陷的修復方法一般是在襯砌臺車中心線位置沿隧道襯砌臺車縱向方向設置一定數量的注漿孔并安裝注漿用活性粉末混凝土（簡稱RPC）管。混凝土澆筑過程中，人們可以通過RPC注漿管的出漿情況判斷混凝土充填情況，澆筑結束后及時通過RPC管往拱頂背后填充注漿，因此RPC注漿管預制是實施隧道拱頂帶模注漿的重要環節。

1 RPC預制注漿管特性及參數

1.1 材料特性

RPC注漿管類似于注漿材料，均是由膠凝材料、細骨料、化學添加劑等組成的水泥基材料。RPC注漿管的預制生產主要需要考慮三個因素。一是漿液可灌性。由于RPC注漿管尺寸較小，模具空腔相對不大，因此漿液在RPC管內要具有良好的工作性能，能夠保證模具內的空腔填充密實。二是足夠的剛度。RPC注漿管管體較長，直徑略小，極易發生彎折破壞。三是一定的韌度。為了提高RPC注漿管的柔性、抗開裂及抗折性能，在生產RPC注漿管時，管體內部采用鋼絲網管進行加固。四是較高的生產效率。經合理設計，每套模具每次能生產多根RPC注漿管，并在硬化前期使RPC管的力學性能快速增長，以盡早達到脫模要求[2]。

1.2 主要技術參數

《隧道襯砌拱頂帶模注漿技術要求》對RPC注漿管的相關技術要求進行了規定，主要包括管體的尺寸要求和強度要求，如表1所示[3]。

隧道二次襯砌厚度要求該RPC注漿管長度一般為600～700mm。管外徑應盡可能小，以保證襯砌的整體性，內徑應考慮注漿壓力與漿液流動性的需要并結合管材剛度、強度需求。綜合考慮生產便利性，設定該RPC注漿管外徑為（35±0.5）mm，內徑為（16±0.3）mm，壁厚不小于8.0mm;注漿孔置于管件端頭，各向均勻分布6個深度和寬度分別為10mm和5mm的梅花形注漿漿液溢流槽，如圖1所示。

2 RPC注漿管模具

2.1 傳統注漿模具

傳統預制件模具一般以聚丙烯（PP）作為原料，這種材料具有良好的可塑性、切削加工性及可磨削性等，缺點就是循環次數少和使用時間有限，造價較高。另外，也有采用型鋼和鋼板組合的結構形式，其材料具有很好的可塑性、加工性，同時具有一定的剛度和韌性，缺點就是型腔光潔度稍差，焊接變形不易控制，構件熱處理困難。預制模具整體結構形式也采用所謂的單管預制，即每次預制一條預制管件。

2.2 材料工藝選擇

通過比較各種預制模具的優缺點，結合RPC預制管的材料、尺寸形狀和生產要求等因素進行研究，筆者選用金屬材料進行制作。為了克服金屬模具存在的脫模黏結等缺陷，模具設計時提高型腔內壁表面光潔度，并對型腔內壁采用淬火加中溫回火的熱處理工藝，促進預制件順利脫模。為了適應熱處理工藝，模具通常使用65Mn、50B、T8、T12、40Cr和45等金屬材料，本預制模具設計選用45號優質碳素結構鋼。

2.3 模具的結構確定

2.3.1 RPC注漿管預制模具總成結構。本裝置主要包括模具上座、模具底座、固定中模、左（右）活動邊模、芯模、震動電機、模具套墊和連接螺栓等，如圖2所示。

2.3.2 RPC注漿管預制模具主要結構及功能。一是模具上座、模具底座、固定中模與左右活動邊模與8根心模共同組成PRC澆筑材料成型型腔，并通過合模連接螺栓的緊固連接安裝和拆卸該模具，模具上座設置有澆筑冒口和與八個型腔相通的漿液通道。二是芯模是為了保障PRC管中心孔道成型而設置的，直徑根據PRC管內徑確定，設計成略帶錐度的圓柱長條結構、便于PRC管脫模后的抽拔模。

三是為了便于合模型腔準確定位及克服預制澆筑過程中注漿料的晶粒長大產生的模具漲裂內力，模具整體面上設置有5組帶導套的合模連接螺栓。四是震動電機采用小功率電動震動器，主要作用是使RPC注漿料在澆筑過程中更加順利地流入型腔，更加密實，保證預制管的致密性。五是模具套墊是為了調整PRC管預制長度而單獨設計的一種塑料元件，設計有50～100mm倍率長度的多個圓柱體結構。通過一系列模具套墊的組合，人們可以利用一套模具預制出多種長度的PRC管。

3 RPC注漿管模具的使用方法

3.1 安裝流程

RPC注漿管模具裝置主要包括模具上座、模具底座、固定中模、左（右）活動邊模、芯模、震動電機、模具套墊和連接螺栓等構件。安裝流程如下：在模具底座上安裝好固定中模、震動電機;安裝左（右）活動邊模并用合模連接螺栓緊固;根據預制管長度要求，在模具孔道內放入調節微型預制管長度的模具套墊;安裝模具上座并用連接螺栓緊固在固定中模、左（右）活動邊模上部螺栓孔位置;將芯模插入該模具孔道內，完成整套模具安裝。

3.2 預制生產流程

模具安裝完成以后即可進行預制管管件預制工作，具體流程如下：按照微型預制管長度要求，拼裝好微型預制管模具，連接好震動電機電源;調配好微型預制管漿液材料;啟動微型預制管模具震動電機，進行微型預制管材料漿液灌注，直到孔道注滿，停止震動電機震動;靜置一段時間，直到微型預制管漿液料凝固，松開模具連接螺栓，拆卸模具上座及左右活動模具，取出RPC微型預制管。

4 結論

該模具可以根據不同長度規格的需要預制100～1 000mm等不同長度系列的微型預制管，而不再需要制造多套模具，減少了模具的制作數量，也大大節約了模具的制造成本。通過優化RPC管材料配合比和測定最優的脫模時間，RPC預制管脫模既快速又順利，實現了RPC預制管生產的簡單化、標準化和工廠化，大大提高了預制作業的生產效率和經濟效益，為梅汕和蒙華等鐵路工程隧道拱頂帶模注漿工藝實施提供了有力的物質保障支持。

參考文獻：

[1]龔成明，朱嘉斌，佘海龍.鐵路隧道襯砌臺車拱頂帶模及時注漿工藝研究[J].現代隧道技術，2017（1）：180-185.

[2]中國鐵路總公司工程管理中心.關于推廣鐵路隧道襯砌施工成套技術的通知（工管質安涵[2016]233號）[Z].2016.

[3]中國鐵路總公司工程管理中心.隧道襯砌拱頂帶模注漿技術要求[Z].2016.