管片施工工藝探討

徐亞平 中國鐵路上海局集團有限公司工程質量監督站

1 工程概況

滬通鐵路太倉至四團段吳淞口長江隧道段位于上海市寶山區、浦東新區境內，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站站前工程生產預制高性能混凝土襯砌管片。襯砌管片環外徑10 300 mm，內徑9 300 mm，環寬2 000 mm，壁厚500 mm，管片強度等級為C50，抗滲等級為P12。襯砌圓環分為8 塊：即標準塊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

鋼筋進場要有該批鋼筋的質量保證書，鋼筋原材料復試按標準檢測頻率取樣，復試單位由具有資質的廠內試驗室或外送第三方檢測機構進行測試，并出具有效的測試報告。經工程師確認后，該批鋼筋掛牌標識進入待用狀態。

（2）鋼筋材料運輸和堆放

鋼筋吊運不得損傷鋼筋，嚴禁鋼筋自落卸車和運輸途中被污染。鋼筋進場后，要分類、整齊堆放在水平支架上，標識狀態，確保鋼筋不發生畸變。

（3）鋼筋骨架制作

嚴格按設計圖紙要求加工，不得隨意更改；管片鋼筋應全部采用滿焊或點焊，不得使用綁扎；焊縫不得出現咬肉、氣孔、夾渣現象，焊縫長度、厚度必須符合設計要求，焊接后氧化皮及焊渣必須清除干凈。成型后的鋼筋骨架質量須有專人負責檢查，并按規格整齊堆放。

（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→環箍放置→面筋安裝→主筋焊接→主筋和環箍焊接→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行嚴格的質量檢查，主要內容包括：外觀、焊接和尺寸精度3 個方面，檢查合格后可掛牌標識進入成品堆放區待用。

（5）鋼筋骨架成品儲運

鋼筋骨架成品堆放應按照經批準平面布置圖分類整齊堆放，并呈拱形堆放在指定區域內，堆放高度不允許超過規定的高度。

（6）預埋鋼筋接駁器安裝。

2.2 管片鋼模清理、合模

鋼模進入施工現場，應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行清理。然后，使用端板和側板對鋼模進行固定、合攏。最后，對鋼模尺寸精度進行檢測。加強鋼模的日常檢查和保養工作。

2.3 鋼筋骨架入模

鋼筋骨架應放于鋼模平面中間，其四個周邊及底面須扎有高強度保護層墊塊、墊塊厚度符合設計規定的混凝土保護層厚度。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，不得有松動現象，所有預埋件必須按照設計要求準確就位，并應固定牢靠，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場監理工程師認可；混凝土攪拌系統處于正常狀態和振搗器能正常運作等條件。澆筑過程中應注意：

（1）混凝土應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）振搗時振搗捧應避免碰鋼模芯捧、鋼筋、鋼模及預埋件；

（4）混凝土澆筑應連續進行，如因故必須間斷，間斷時間應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、鋼筋骨架及預埋件情況，如發生變形或移位，立即停止澆筑，盡快在已澆筑混凝土凝結前整修好；

（6）外弧面收水，先用括板括去多余混凝土，并使外弧面沿鋼模弧度平整，然后將混凝土表面油光；

（7）混凝土初凝前應轉動一下模芯捧，但嚴禁向外抽動；當混凝土初凝后再次轉動模芯捧，待1.5 h 后才能拔出模芯捧，以防止坍孔或變形現象產生；預埋螺栓的鋼模緊固裝置嚴禁松動。

2.5 蒸汽養護、脫模、養護

收水結束待混凝土表面達到初凝狀態后開始蒸汽養護，流水線管片采用蒸汽養護窯蒸汽養護，地模管片使用移動式蒸汽養護罩蒸汽養護。管片蒸汽養護后達到強度達到15 MPa便可脫模，脫模后應放入水池中進行7天水中養護，入池時需注意管片與水的溫度差不得大于15℃。

2.6 管片養護及修補

2.6.1 管片養護

在管片滿足進養護池的條件后，立即將管片駁運至養護池進行7 天水養護（圖1）。在駁運和下池過程中注意操作，防止人為的因素損傷管片。在管片進養護池水養后，要隨時注意養護池的水位，養護池的水必須能夠浸沒管片。結束7天的水養護后，由行車及短駁車把管片吊運至堆場進行自然養護。

2.6.2 管片修補

（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；然后用修補砂漿配以適量的水配成修補漿，用抹刀將修補漿抹到經過處理的氣泡上；干燥后，用細砂皮打磨修補面，使修補處和管片整體平整、光滑成一體，減小修補處與管片本體的色差。

（2）裂縫

發現裂縫后，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；對0.05 mm～0.20 mm的裂縫進行修補；若發現＞0.20 mm 的裂縫，應由監理組織由業主、設計進行評定，根據評定意見進行處理。

△修補材料：水泥基滲透結晶型防水材料

△修補方法：

修補前，首先必須對裂縫處混凝土表面進行預處理，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、麻面的松動石子應剔除，對于裂縫、缺陷，應先按相關規定進行修補，然后用水充分浸透基層混凝土，而不能僅僅是表面潤濕。

然后配制修補劑，按干粉：水＝5：2 拌制，涂料應攪拌均勻，并嚴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 內用完，在施工過程中，應不時地攪拌混合料，嚴禁向已經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，涂到經處理的修補表面，控制涂層的厚度，均勻地涂刷，管片經過一定時間的靜放干燥后，即可按常規的儲存堆放要求進行貯存。

3 質量重點及技術措施

3.1 管片檢驗標準、檢測頻率及方法

3.1.1 管片鋼筋

鋼筋的規格、品種、焊接和制作加工等必須符合設計要求及現行標準規定；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計、招標技術文件和現行規范標準的規定；混凝土的配合比、原材料的計量和攪拌符合設計和招標技術要求；

材料和配合比應滿足防水和耐久性要求，管片混凝土試塊氯離子擴散系數符合設計要求。

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，并且由于管片結構左右對稱，因此要對管片的局部進行檢漏。若檢驗管片有1 塊不合格時，需加倍復驗，若復驗仍有1 塊不合格，則應對當天生產管片逐塊檢漏；發現檢漏不合格管片，未經處理并監理工程師驗證，不得用于工程中。

3.1.4 管片試拼裝

（1）管片試生產期間，每套鋼模都要進行試生產和試拼裝。試拼裝選用不同鋼模生產的管片進行混合拼裝，保證每套鋼模生產的管片之間的拼裝精度都能達到設計要求，滿足盾構推進的需要。

（2）管片試生產開始制作的6 環取3 環進行水平拼裝試驗，驗收合格后方可進行批量生產。

（3）正式生產階段需要對每套鋼模生產的管片按如下規定進行水平拼裝檢驗：開始生產的前50 環中，任意抽取兩環進行水平拼裝試驗，合格后進入正常生產期間，每生產100環進行一次水平拼裝檢驗1次。

3.2 管片質量控制

3.2.1 地模澆搗質量控制

做好澆搗人員的技術交底工作，對澆搗中要特別注意的問題，經常性的給予提醒。

重點控制管片收水質量，要求必須進行3次收水，收水間隔時間應根據天氣情況加以調整，成型后的管片外弧面的混凝土收水應根據現場實際溫度間隔一定時間后進行，間隔時間一般以管片外弧面表面已達初凝來控制。確保管片成型的外觀質量。

3.2.2 流水線施工質量控制

本工程管片以流水線配合車間地模組合生產作為管片預制的主要工藝方式，流水線主要由PLC 控制系統、監控系統、蒸汽養護系統組成，主要工藝質量控制措施如下：

（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。開模管片強度必須達到15 MPa 以上，依照鋼模開模順序將鋼模側模、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，將模具內側各個表面及各個接縫處的混凝土殘渣進行徹底清理，并用壓縮空氣吹凈。

（3）模具進入涂刷模劑工位后，操作人員對鋼模內腔表面均勻涂刷脫模劑，避免脫模劑滴淌現象，脫模劑嚴格按照相關要求進行配制。

（4）進入鋼筋骨架入模工位，在鋼模的側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度水泥基墊塊，墊塊根據設計要求保護層厚度均勻布置，鋼筋骨架入模過程嚴格控制行車升降速度，做到入模平穩。

（5）按照設計要求安裝各種預埋件，質檢人員對前道工序工位作業質量進行檢查確認，埋件數量、位置正確，固定牢靠，滿足振搗要求后，進入振搗工位。

（6）模具臺車和鋼模進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）模具進入收水工位，操作人員對表面進行初步抹面。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。根據氣溫，間隔一定時間進行管片外弧面收水工序。收水工序不得少于三次。

3.3 管片成品質量控制

使用高精度鋼模和優質脫模劑，保證管片成品在脫模時不會損傷；使用為大直徑管片特點專門設計和制造的吊具，確保管片成品在脫模、駁運過程中不會損傷；對缺棱掉角和存在大氣孔的管片成品在進入堆場后立即按規范進行修補；對管片成品脫模、駁運、養護等過程中涉及的操作人員全部安排熟練工，防止人為操作原因對管片造成傷害。

管片預制質量保證措施：

（1）鋼模檢測

采用定期檢測與快速檢測相結合檢測方法, 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，嚴格控制焊接質量，并由專人檢測、記錄、掛牌標識。在總裝時發現誤差，及時修正鋼筋骨架胎模在加工過程中所產生的變形。

（3）混凝土攪拌

嚴格控制混凝土原材料的質量, 混凝土攪拌系統采用自動攪拌系統，并且按規定要求進行定期計量校驗，保證校驗系統的準確性。加強對混凝土拌制質量檢測，專職人員用測試工具及目測對每拌料嚴格控制其坍落度?？刂苹炷翑嚢栀|量滿足設計規定要求。

（4）蒸汽養護

管片蒸汽養護由專人負責，嚴格按照“升溫、恒溫、降溫”三階段所規定的要求進行操作，并如實填寫蒸汽養護記錄。

（5）水養護

確保管片7天的水養護，為保證管片水養護質量，管片要全部沒入水中。

（6）砂石等原材料控制

選用定點礦，其指標必須符合招標文件中所規定的原材料要求，以確保管片達到高強度要求。原材料進廠驗收合格后，分倉堆放，嚴禁混倉。

3.4 管片預制過程管理制度

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

另外對預制的管片建立內業檔案，確保內業資料的可追溯性，對管片在各預制環節的質量情況進行記錄。

4 結束語

本文全面介紹了管片的生產工藝、質量重點及技術措施，可以有效的控制管片的施工質量，滿足施工要求，可供同類工程參考。