盾構隧道混凝土管片預制工藝及質量控制

方仙聰

（福州市恒強偉業工程構件有限公司，福建 福州 350001）

0 前言

在當前我國不斷推進城市化進程的過程中，道路交通建設身為城市基礎設施，對于整個城市穩定運行具有至關重要的作用。隧道施工身為當前我國道路交通建設中的重要組成部分，在具體施工過程中需要克服地形等因素的阻礙，為了提高道路交通的時效性奠定基礎。盾構施工身為機械化程度較高的一種方法，能夠有效提高施工效率，減少人為因素帶來的影響。預制管片作為盾構隧道工程施工建設活動的基礎，對于隧道成型以及工程后期運行質量有著諸多影響。基于此，該文主要內容研究盾構隧道混凝土管片預制工藝具有十分重要的現實意義。

1 盾構隧道混凝土管片的相關概述

圖1 管片生產工藝流程圖

結合當前我國道路交通建設情況來看，因為地域廣闊的關系，各區域之間的地形特點不同，不少特殊區域都需要克服地形進行建設，隧道是其中一種類型。根據隧道建設情況來看，在具體施工活動中，需要克服山地地形的需求，滿足道路交通的時效性需求。管片身為盾構法施工建設過程中的主要襯砌材料，對于隧道工程成型以及后期運行質量有著較大影響。目前在我國有關盾構隧道管片的尺寸標準為內徑540 cm、外徑600 cm、厚度為30 cm。一般情況下，管片在應用過程中，環向由6塊構成，其中3塊為標準塊，兩塊為相鄰塊，最后一塊為封頂塊。管片的應用途徑一般有4個，分別為通用環、標準環、左轉彎環以及右轉彎環。根據我國現存的管片設計標準來看，該構件的使用期限為100年。

2 盾構隧道混凝土管片的生產工藝

2.1 生產工藝流程

為了滿足隧道工程的需求，有關混凝土管片的工藝要求較高，管片的尺寸、質量以及性能都要滿足工程需求。現階段混凝土管片預制工作主要通過工廠化工藝開展，充分發揮預制管片本身的經濟優勢以及簡單方便的特點。并且有關預制工藝可控性較高，確保管片精度能夠符合相關要求，性能有所保障，達到高經濟效益、高質量的目的。有關管片生產工藝流程圖如圖1所示。

2.2 常見的管片生產工藝

目前，我國有關盾構隧道混凝土管片的生產工藝有3種常見模型，分別為自動化流水線法、機組流水法以及固定臺座法。從管片生產活動的開展情況來看，管片生產工藝的應用在一定程度上決定了生產活動的投資規模、生產效率、建設周期以及經濟效益，因此，單位在開展管片生產活動時，要結合實際情況，合理選擇施工工藝，確保管片生產活動順利的開展。以下內容詳細論述了3種常見的管片生產工藝。

2.2.1 固定臺座法

在采用固定臺座法的方式生產混凝土管片時，工作人員首先要以固定模具為中心，將管片混凝土從澆筑到養護，一直到管片脫模，在此期間，模具要始終保持不動，否則將會嚴重影響管片質量。完成上述工作后，利用叉車、橋吊等方式運輸管片。在此過程中會涉及模具、攪拌站、叉車、養護罩子、橋吊以及養護池等設備。

振搗工作作為管片生產過程中的重要施工環節，工作人員需要根據實際情況，采取科學合理的混凝土振搗方式，以便于能夠保證混凝土質量，為獲得高質量管片奠定基礎。常見的混凝土振搗方式包括插入式振搗器、附著式振搗器2種。

該施工工藝具有操作方便、工藝簡單、投資小等特點。并且采取模具生產的方式有助于工作人員控制管片質量。缺點在于人力資源投入大、車間占用空間大并且模具利用率不高。比較適用于一次性項目[1]。

2.2.2 機組流水生產法

在應用機組流水生產法生產管片時，主要是以振動臺為中心，在完成管片混凝土澆筑工作后，將模具吊離振動臺。工作人員在對模具養護的過程中，不要擅自移動模具。在該生產活動中，使用的設備包括振動臺、攪拌站、模具、叉車、橋吊以及養護池。

與固定臺座法混凝土振搗方式不同，機組流水法的混凝土振搗方式為插入式振搗器以及振動臺。

從該工藝的應用方式來看，機組流水法可以兼容其他產品的生產加工活動，并且整個施工工藝轉換性較強，可以不用配置專業的混凝土攪拌站。但是缺點在于要帶模具起吊，導致橋吊負荷量大，并且模具在起吊的過程中極易變形，不利于后續生產活動有序的開展。該生產工藝通常適用于廠房改造、擴建工作。

2.2.3 自動化流水線法

自動化流水線法與機組流水生產法十分相似，都是以振動臺為中心。完成管片混凝土澆筑工作后，模具會通過流水線進行轉送，從模具養護到后期管片脫模都會發生移動。該生產活動中經常應用到的設備有養護池、攪拌站、流水傳達線、振動臺、模具、養護窯、叉車和橋吊等。

在開展混凝土振搗工作時，自動化流水線只有振動臺一種振搗方式。根據自動化流水線法的應用情況來看，該工藝能夠有效提高管片的生產效率，節省人力資源成本，并且在生產管片時，養護溫度也較易控制。缺點在于投資過大，并且回收周期較長，風險較大。比較適用于連續生產、生產任務多的專業管片生產工廠?？偟膩碚f，不同的生產環境決定了生產方式，科學合理的施工技術對于提高生產活動質量與效率都具有十分重要的作用。

3 盾構隧道混凝土管片生產質量控制措施

根據當前我國盾構隧道混凝土管片生產活動的開展情況來看，想要保證管片生產質量，提高生產效率，相關企業需要結合自身實際情況，從管理體系入手，嚴格控制每個生產流程，重視管片的防腐保存工作，確保管片能夠在后續隧道施工活動中有效應用。以下內容詳細論述了有關盾構隧道混凝土管片生產質量控制措施。

3.1 建立完善的質量控制制度以及質量管理體系

管片生產企業在運行發展過程中，需要嚴格根據質量管理要求以及制度，結合自身發展情況，建立科學合理的管理體系以及管理制度，以便能夠對管片生產過程進行全流程控制。在此過程中，企業還要對工作人員以及管理人員定期開展質量控制教育，使工作人員能夠從思想上重視生產過程中的質量控制工作，提高工作人員的專業素養。此外，工作人員還需要嚴格遵守材料進廠檢驗制度，貫徹落實自檢、互檢等工作，使管片生產活動能夠實現規范化質量管理，保證管片的生產質量。最后，質量管理組織要有效實施計劃、執行、檢查、改進質量控制過程，提高企業經濟競爭力，為取得良好效益奠定堅實的基礎，促進企業實現可持續發展。

3.2 制定科學合理的管片生產質量控制標準

在管片生產活動中，有關50446-2008《盾構法隧道施工與驗收規范》中做出了明確規定，生產企業一定要嚴格按照國家要求有序開展質量控制工作，根據企業實際發展情況，制定完善的生產質量控制標準，有效落實到生產活動中，保障管片生產質量，為后續隧道工程建設活動順利開展奠定基礎[2]。

3.3 施工過程中的工藝質量控制要點

想要通過控制施工工藝提高整個隧道工程的施工質量，需要結合項目實際情況，從原材料入手，嚴格把控施工活動中的各個環節，對鋼筋骨架成型質量進行控制，排除一切質量不合格的管片模具，為提高隧道工程施工質量奠定堅實的基礎。

3.3.1 原材料進場質量控制

想要有效地控制盾構隧道混凝土管片的生產質量，首先要從制造管片的原工藝入手。采購部門在采購石子、水泥、鋼筋以及外加劑的過程中，要選擇信譽良好，資格證件齊全的廠商。所有材料的規格、品種都要符合混凝土工程設計圖紙以及相關規范要求。在原材料進場后，工作人員要按照規定開展取樣、送檢、實驗工作，合格后才能夠正式投入使用，對于不合格的原材料產品要堅決禁止其進入場內，以免誤用到生產活動中，對工程項目質量造成難以挽回的后果[3]。

3.3.2 鋼筋骨架成型質量控制

鋼筋骨架身為提高管片尺寸精確度的重要保障，在加工鋼筋骨架的過程中，一定要保證管片加工的精確度。并且要在正式應用過程中對骨架開展定期校驗工作，防止鋼筋骨架變形，對管片質量造成難以挽回的后果。為了確保鋼筋骨架的精確度，工作人員還要從下料準確度、加工精確度入手，對鋼筋彎弧機進行定期檢查與調試，確保鋼筋加工弧度能夠滿足后續管片生產的需求。在制造鋼筋骨架的過程中，一定要保證骨架底部用支架支撐，不能直接將骨架疊放在地面，并且鋼架的堆放層數不能超過4層，防止骨架出現變形現象，不利于后期生產活動順利開展，更不利于隧道工程的后期發展。

3.3.3 管片模具質量控制

在開展管片生產活動前，工作人員在組模環境一定要全面清理模具，尤其是模具的邊角位置、凹槽位置等容易積累污物的地方。完成清理工作后，模具內部不能存在任何污物。完成上述工作后，工作人員需要噴涂脫模劑，并且要保證脫模劑噴涂均勻，不能出現積聚形象。在開展模塊組裝工作后，工作人員一定要嚴格按照組裝流程進行，嚴禁反順序組裝，避免模具出現變形情況，不利于后期應用。

3.3.4 混凝土澆筑質量控制

在混凝土澆筑階段，有關配合比一定要符合工程設計的要求，混凝土的工作性能要滿足管片的后期生產工藝需求。配合比經過調試后，明確各項材料參數，工作人員在后期施工過程中一定要嚴格按照配合比要求開展管片生產活動。當前，混凝土攪拌工作已經實現了機械化發展，工作人員要定期對電子稱量的精確度進行檢驗，確?；炷猎牧戏Q量準確，保證混凝土質量。在澆筑管片的過程中，一定要連續、均勻、分層開展，從模具兩端向模具中間布料，在振搗棒振動成型后，每蓋一層板布一層料，將其振搗密實之后，才能開展下一階段的布料工作。在開展振搗工作時，工作人員一定要注意不能碰撞模具、鋼筋骨架等?；炷恋恼駬v時間一定要控制好，通常情況下振搗時間為2 min～3 min，振動到側板接觸處與混凝土不再存在噴射狀氣泡為止[4]。

3.3.5 管片養護質量控制

完成管片混凝土澆筑工作后，需要根據氣候變化情況靜停1 h～2 h。在開展蒸養工作時，要嚴格控制升降溫度，每小時要控制在10 ℃～15 ℃。完成蒸養工作后，要保證環境溫度與管片表面溫度差不能大于20 ℃，避免蒸養過程中出現溫度裂縫。在管片脫模工作中，強度要始終處于20 MPa以上，如果強度不夠，嚴禁開展脫模工作。完成脫模工作后，工作人員要對管片進行保濕降溫，避免因為失水問題導致管片出現裂縫。在降溫后要應用水樣14 d以上，使管片混凝土強度有所增加，提高管片混凝土質量。

在北方地區的冬天開展管片生產活動時，要嚴格控制室內溫度，一般情況下溫度處于10 ℃～15 ℃，就能夠保證管片模具的周轉次數。完成蒸養工作后，工作人員需要開展管片的保溫、保濕養護工作，使管片實現均勻降溫。切記不要將管片直接暴露在冷空氣中。在水池養護過程中，要保證水溫始終處于18 ℃～22 ℃，可以根據氣候溫度，適當地延長水養時間，就能夠保證管片質量，為隧道工程建設活動的順利開展提供保障[5]。

3.3.6 管片的缺陷修補

在進行管片修補工作時，一定要使用鋼絲刷或者加壓水將管片清除干凈，將管片表面相對薄弱的混凝土鑿下，而后用水沖洗干凈。工作人員要對需要修補的缺陷位置采用比混凝土強度高一等級的砂漿進行抹平與修補，完成修補工作后注意養護。保證修補部位的牢固性，缺陷部位與管片的其他位置顏色也要保持一致，避免影響工程美觀度，為隧道工程實現持續發展奠定堅實的基礎[6]。

4 管片的防腐與存放

在完成管片生產工作后，存放防腐工作也是保證管片質量的重要措施。在管片廠生產完管片之后，需要利用止水條將其黏貼好，然后使用水泥基滲透結晶防水涂料，均勻地涂抹到管片混凝土的外側。然后利用毛細孔與混凝土裂縫產生的氧化鈣反應生產結晶[7]。完成上述工作后，將管片的縫隙封閉好，能有效提高管片的抗腐蝕能力。在保存管片的過程中，可以采取側立的形式，按照管片型號進行堆放保存。在此過程中需要注意的是，管片的堆放層數不宜超過4層，管片之間要使用截面＞3×13.33 cm，長度＞1.5 m的木方進行襯墊，以免管片之間的間距過小，出現損壞的現象，不利于后續盾構法隧道施工建設活動順利開展[8]。

5 結語

綜上所述，從當前我國盾構隧道混凝土預制工藝的應用情況來看，工作人員需要根據企業的發展情況，合理選擇管片的生產工藝，以便能夠有效提高該生產活動的經濟效益。想要提高管片質量，企業首先要從制度方面入手，構建完善的管片生產質量管理制度以及控制標準，重視每一項生產環節，做好管片修補工作以及防腐存放工作，確保管片能夠有效地應用于隧道建設活動中，為提高隧道工程整體質量以及運行效率奠定堅實的基礎。