專利名稱：地鐵專用盾構管片預制施工工法的制作方法
技術領域：
本發明涉及土木施工領域，尤其是地鐵隧道盾構管片的預制施工方法。
背景技術：
近幾年來，地鐵建設規模的不斷擴大，盾構施工技術在地鐵建設中得到越 來越廣泛的應用，管片作為地鐵盾構施工的主要混凝土預制構件，其生產工藝 較復雜，精度要求越來越高。以前地鐵盾構管片的施工精度只能達到lmm，目前 已要求成品達到0.5mm，因此迫切需要一種精度水平很高的地鐵盾構管片施工方 法。
隨著國內各大城市的管片生產廠家不斷增多，我國也已經制定了關于地鐵 施工技術規范。然而由于對管片的生產要求仍然未形成統一的工法，而各管片 生產廠家的生產工藝也不盡相同，管片模具的周轉效率低，生產速度不夠快， 鑒于此，地鐵管片生產行業急需要一個比較成熟的生產工法來指導生產，提高 生產效率。換言之，精度與效率是地鐵盾構管片預制施工的重要問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種成熟的地鐵專用盾構管片預制施工方法，工藝布 局合理，管片精度高，生產流暢，資源投入少，生產能力大，生產效率高，自 動化程度高，有利于形成規模化的管片生產線。
地鐵專用盾構管片預制施工工法，包括鋼筋骨架的制作和安裝，模具的組 裝，混凝土的攪拌、運輸和澆搗，管片拾面，蒸汽養護，拆模，管片養護步驟。
所述蒸汽養護的步驟，在管片拾面后靜置一個小時，其對脫模前的管片進 行養護，首先覆蓋蒸汽養護罩；然后進行無壓蒸養，升溫時間1-2小時，升溫速 度控制在10-20'C/小時；恒溫時間2-3小時，最高溫度控制在55'C以下；降溫 階段卜2小時，降溫速度控制在10-20'C/小時；管片出槽時表面溫度與環境溫度 之差不大于2CTC。本發明對蒸汽養護的工藝進行了改進，無壓蒸養不需要高壓 釜，只需要帆布作為蒸汽養護罩覆蓋預制管片，工藝操作簡單，帆布可重復利 用。在本發明的溫度范圍以及升溫降溫的速度內，管片能夠最快速達到設計強
度。例如采用普通養護手段24小時內管片模具只能周轉一次，而采用本發明的 預制施工方法后可周轉兩次，顯著地提高了生產速度及模具的周轉率。
所述管片養護的步驟，包括水池養護和噴淋養護兩種工藝形式。本發明的 預制施工工法管片養護的步驟實行雙控指標，脫模后的管片靜置要達到30-60 分鐘，而且也要待管片表面與水池溫度差不超過15'C時再將管片吊入水池進行 水池養護。在施工實踐中管片構件基本可以同時達到這兩個指標。水池養護不 少于7天；然后將管片轉運至噴淋養護堆場進行噴淋養護，通過加壓水泵對管 片進行自然噴淋養護。
所述蒸汽養護罩為帆布，彩條布或活動棚架。
所述混凝土攪拌的步驟中，攪拌時間不少于2分鐘，材料允許誤差為水 泥±2%;粗細骨料±3%;水和添加劑±2%。坍落度對于管片構件表面的外觀質量 具有重要影響，本發明的預制施工工法將坍落度嚴格控制在50土20mm,能顯著 降低管片外表的粗糙和產生氣泡的程度。
采用的管片模具寬度精度為土0,25隨。
所述鋼筋骨架的安裝歩驟中，鋼筋綁扎采用C02焊。
所述混凝土的澆搗步驟，其采用下料斗進行澆注，采用插入式振動棒振動 成型，每個振動點的振動時間控制在20秒以內，振實后拔出振動棒；全部振動 成型完成后，抹平中間處混凝土。
所述管片拾面的步驟，在混凝土澆搗后，其使用鋁合金壓尺刮平去掉多余 混凝土或填補凹陷處，并進行粗磨；然后使用灰匙將表面抹光。
所述拆模的步驟，相同條件養護的試件經試壓，其強度達C18，則可進行拆模。
本工法適用于地鐵專用5.4m內徑盾構施工用混凝土管片的預制施工，地下 大口徑管道盾構使用的混凝土環片預制施工也可參考。
合理配置管片成型車間的生產設備，充分發揮各生產設備在管片生產中的 作用，將工藝流程中的各道工序有效地結合起來，實現了由原材料進場、生產 過程控制、質量嚴格監控、產品合格驗收到產品出場的資源優化配置。
本發明的有益效果是
1、 工藝布局合理，生產流暢，資源投入少，生產能力大，生產效率高。
2、 自動化程度高，有利于形成規模化的管片生產線。
3、 質量水平嚴格，管片精度高，外觀質量好，有利于規范產品質量驗收標
準，產品質量滿足地鐵盾構工程需要。
4、該工法采用工廠化預制施工，具有環保、節能、施工更安全的特點。
圖1為本發明的地鐵專用盾構管片預制施工工法的流程框圖。
具體實施例方式
一、 鋼筋骨架的制作
鋼筋骨架的制作與檢査鋼筋骨架的制作在鋼筋車間內進行，鋼筋原材經 過切斷、彎曲、彎弧等工序后，采用C02弧焊機在定尺模具上進行焊接成型，然
后將制作好的鋼筋骨架放入標準靠模內檢查，鋼筋骨架經過檢査合格后使用叉 車從鋼筋車間運往管片成型車間。
1作業時應按設計工程師下達的鋼筋加工大樣圖紙進行，如有變更應按變更 通知執行。鋼筋特定形狀的長度計量方法、彎曲尺寸計量方法應符合圖紙要求。
2鋼筋開料工人應按鋼筋工長下達的作業表對鋼筋進行切斷加工，開料前必 須熟悉下料清單，對鋼筋下料變更通知應及時了解并對變更做出明顯標識。
3開料必須根據編制的開料程序進行，每次調整尺寸均應試切料，核準量度
尺寸后、方能進行連續切斷操作，鋼筋切斷長度誤差要求受力鋼筋長度允許 誤差不得超過ilOmm，彎曲鋼筋的彎折位置允許誤差不得超過土lOmm，箍筋的 部位長度允許誤差不得超過ilOmm。
4鋼筋彎曲應嚴格按設計圖紙要求，并按鋼筋工長下達的鋼筋彎曲作業表對 鋼筋進行彎曲加工。
5鋼筋彎弧過程應保持平穩、均速，防止平面翹曲，成型后表面不得有裂縫。
6鋼筋骨架成型必須在符合設計要求的靠模上制作，骨架首先必須通過試生 產，以檢驗合格后方可批量焊接成型及制作。
7使用C02弧焊機進行鋼筋骨架焊接成型時，焊縫不得出現咬肉、氣孔、夾 雜現象。鋼筋焊接按設計施工和現行國家標準，焊縫高度必須符合規范要求， 焊接后必須將氧化皮及焊渣清除干凈。
二、 模具的組裝
將管片模具內的殘余混凝土清理干凈，拼裝好模具，然后，采用噴霧方法
在模具內均勻涂上脫模劑，安裝鋼筋骨架和各種預埋件。
1組裝模具前必須認真清理模具，把模具上的混凝土殘積物全部清除，清潔 后的模具內表面的任何部位不得仍積有混凝土殘積物。模具內表面使用海棉塊 及膠片配合清理。清理模具外表面時，特別要注意清除測量水平的所有位置的 混凝土殘積物。混凝土殘積物全部被剝落后，應由專人使用高壓空氣噴射，把 全部雜物從模具內表面清理干凈，不得有任何殘留雜物。
2由專人負責噴涂脫模劑，噴涂脫模劑之前，必須先檢査模具內表面是否留 有混凝土殘積物，如有應通知清模人員返工清潔。先使用霧狀噴霧器噴涂一薄 層，然后用拖布均勻抹，務必使模具內表面全部均布薄層脫模劑，如兩端底部 有淌流的脫模劑積聚，應用棉紗清理干凈。
3將環向側模板中間螺栓用手旋緊定位，后用專用工具均衡用力擰至牢固， 特別注意嚴格使吻合標志完全對正位，并擰緊螺栓，不得用力過猛。把縱向側 模板中間螺栓用手擰緊后再用專用工具擰緊，由中間位置向兩端順序擰緊，嚴 禁反順序操作，以免導致模具變形精度損失。
4鋼模組合好后核對吻合標志，由專人負責對模具內弧面進行寬度測量。檢 驗結果要報告監理工程師認可，方可進行下一步的工序。
三、鋼筋骨架安裝
1在鋼筋骨架上的指定位置裝上保護層墊塊后，由橋吊配合專用吊具按規格 把鋼筋骨架吊放入模具。操作時橋吊司機與地面操作者應密切配合，兩端由操 作者扶牢，以明確手勢指揮，對準確位置輕吊、輕放，不得使鋼筋骨架與模具 發生碰撞。
2鋼筋骨架放入模具后要檢查模側、底部保護層是否勻稱，任何導致保護層 大于規定公差，或嚴重扭曲的鋼筋骨架都不得使用，應吊離模具運走。使用塑 料專用卡，鋼筋的保護層厚主筋50mm，次筋25mm。
3鋼筋骨架入模后，按標準要求對每只鋼筋骨架一一進行校正。對橫向、縱 向的螺栓孔位置、保護層等進行校正、實測，經驗收合格后，方可進行管片混 凝土的澆搗。
4固定在模板上的預留螺栓孔、灌漿孔、預埋件不得遺漏，安裝必須牢固， 位置準確，預埋件及預留螺栓在管片鋼筋位置時，應將其焊接腳就近鋼筋位置 而進行焊接。
四、 混凝土攪拌和運輸
混凝土經過攪拌后，卸入電瓶運輸車上的下料斗內，將攪拌好的混凝土運 送到已組裝好的模具位置，進行混凝土澆搗。
1攪拌系統必須按規定定期檢驗，稱量系統嚴格按規格要求進行操作，并按 規定定期校驗電子稱量系統的精確度。混凝土配合比必須經過試配，澆制兩組 試塊按規范進行試驗，試驗結果須經監理審批確認合格后方可使用，每次攪拌 前，由儀器自動測定砂石含水率，并根據含水量的變化進行調整，不準隨意更 改配合比。
2材料允許誤差水泥±2%;粗細骨料±3%;水和添加劑±2%。攪拌時間不
小于2分鐘，坍落度控制為50±20mm。
3混凝土試件制作，按同一配合比每灌注5環制作抗壓強度試件一組，每 10環制作抗滲壓力試件一組的規定執行；且抗壓試件還要滿足每班最少抽一組 混凝土試件。
五、 混凝土澆搗
混凝土澆注采用下料斗下料的方式進行澆注，使用橋吊將下料斗吊起，混 凝土入模澆鑄。采用插入式振動棒振動成型，每個振動點振動時間控制在10-20 秒內，振實后振棒必須慢慢拔出。全部振動成型完成后，應抹平中間處混凝土。
1澆筑前必須按規定對組裝好的模具進行驗收，確保模具的尺寸公差符合規 定的要求。
2混凝土澆注采用下料斗下料的方式進行澆注，混凝土下料斗采用雙料口控 制出料，可以增加料斗的下料速度。
3混凝土要分層次灌注，要特別注意使混凝土在模具內勻布。
4采用插入式振動棒振動成型，振動至混凝土與側板接觸處不再有噴射狀 氣、水泡，并達到均勻為止，要特別注意勿使振動棒撞擊模板。混凝土振實后， 振棒必須慢慢撥出。
5只有被確認坍落度在允許的范圍內才可使用，否則要廢棄。采用振動棒振 動成型時，必須嚴格控制振動時間。
6振動成型完成后，應抹平中間處混凝土，使用鋁合金壓尺，刮平去掉多余 混凝土 (或填補所凹陷處)磨平。然后使用灰匙進行光面，使管片表面平整、 光滑。使用長灰匙精工抹平，以使表面光亮無灰匙印跡。
六、 管片拾面
使用鋁合金壓尺，刮平去掉多余混凝土 (或填補所凹陷處)，并進行粗磨。 然后使用灰匙進行光面，使管片面平整、光滑。使用長灰匙精工抹平，力求使 表面光亮無灰匙印。
七、 蒸汽養護
采用蒸汽養護方式對脫模前的管片進行蒸汽養護，以提高模具的利用率。 養護蒸汽的溫度控制采用溫度控制器，通過模具內的溫度傳感器感應蒸汽溫度 的變化，以調節電磁閥自動控制供汽量的大小，使混凝土的蒸汽養護溫度控制 在設定的范圍內，確保管片的質量要求。
1當管片澆筑后，在靜養區內停放lh;并按要求做好粗面批抹，待表面收 水時再精細抹至光面。
2覆蓋管片蒸養罩，并做好蒸養罩的防止蒸氣外泄措施和測溫檢査孔的安全 性能。
3蒸汽養護過程必須嚴格遵守"靜停、升溫、恒溫、降溫"四個階段進行控 制，避免由于蒸汽溫度驟然升降而引起混凝土構件產生裂縫變形。采用無壓蒸 養方式(管片經光面后和混凝土靜養1小時后，用帆布蒸養罩覆蓋模具進行無
壓蒸養。升溫時間(1 2)小時，恒溫階段溫度控制在55°C (2 3)小時，降 溫階段控制(10 20) 'C/h(約1 2小時)。出槽構件表面溫度與環境溫度之差 不得大于2(TC，混凝土強度達C18可進行脫模。
4拆模或撤除保溫設施時，表面溫度與環境溫度之差不宜大于20° C。
5由持有勞動局發放特殊工種上崗證及經過實操培訓合格證的人員操作。專 人負責操作蒸汽閥門的開啟和關閉，記錄溫度等數據。
6混凝土管片試件的留置，除應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》 (GB50204-2002 )第4.6.6和4.6.7條規定外，尚應增設不小于兩組與管片同條 件養護的試件，分別用于檢驗管片脫模強度和轉入常溫養護28d的混凝土強度。
7為避免由于蒸汽溫度驟然升降而引起混凝土構件產生裂縫變形，必須嚴格 控制升溫和降溫的速度，這一點對管片質量的影響至關重要。
8管片脫模后被吊入水池進行泡水養護，必須控制管片脫模時的表面溫度與 水池的水溫差，溫差一般不大于20度。
八、 拆模 當管片蒸汽養護達到脫模強度時，對管片進行吊裝脫模。在管片吊裝脫模 過程中，采用專用管片吊具將管片吊離模具，運送到管片翻轉機上，進行下一 道管片翻轉工序。
1依據經相同條件養護試件經試壓強度達C18，則可進行拆模。 2拆模順序為先拆卸縱向兩端螺栓，向中方向擰松中部螺栓，再擰松開合 螺栓。先拆卸灌漿管的固定螺栓及定位蓋，清抹干凈，放在指定位置。先拆卸 縱向旁模與底模固定螺栓，后拆卸環向側模與底模連結螺栓，拆卸順序不得顛 倒。
3拆模中嚴禁錘打、敲擊等野蠻操作，脫模必須使用專用吊具，由專人向橋 吊司機發出起吊信號進行脫模。
九、管片翻轉及轉運
當管片脫模后，吊運至管片專用翻轉機上翻轉90° ，管片的翻轉采用一次 性翻轉90°的管片翻轉機，該設備采用液壓自動控制，可根據需要自動調節其 翻轉速度，使管片快速完成90°翻轉。然后采用專用吊具將管片吊運至電動運 輸車上，將管片從成型車間運往管片養護場地進行水池養護或噴淋養護。
十、管片養護
包括管片的水池養護和噴淋養護兩種工藝形式，剛脫模的管片需要靜置 30-60分鐘，待管片表面溫度與水池溫度接近(溫度差一般不超過20度)時將 管片吊入水池進行水池養護，水池養護時間一般不少于7天。然后將管片轉運 到噴淋養護堆場進行噴淋養護，在噴淋養護堆場的兩側布置水管噴頭，通過加 壓水泵加壓，對管片進行自然噴淋養護。
權利要求
1.地鐵專用盾構管片預制施工工法，包括鋼筋骨架的制作和安裝，模具的組裝，混凝土的攪拌、運輸和澆搗，管片拾面，蒸汽養護，拆模，管片養護步驟，其特征是所述蒸汽養護的步驟，在管片拾面后靜置一個小時，其對脫模前的管片進行養護，首先覆蓋蒸汽養護罩；然后進行無壓蒸養，升溫時間1-2小時，升溫速度控制在10-20℃/小時；恒溫時間2-3小時，最高溫度控制在55℃以下；降溫階段1-2小時，降溫速度控制在10-20℃/小時；管片出槽時表面溫度與環境溫度之差不大于20℃；所述管片養護的步驟，包括水池養護和噴淋養護兩種工藝形式，脫模后的管片靜置30-60分鐘，而且待管片表面與水池溫度差不超過15℃時將管片吊入水池進行水池養護，水池養護不少于7天；然后將管片轉運至噴淋養護堆場進行噴淋養護，通過加壓水泵對管片進行自然噴淋養護。
2. 如權利要求1所述地鐵專用盾構管片預制施工工法，其特征是，所述蒸 汽養護罩為帆布、彩條布或活動棚架。
3. 如權利要求1所述地鐵專用盾構管片預制施工工法，其特征是，所述混 凝土攪拌的步驟中，攪拌時間不少于2分鐘，材料允許誤差為水泥±2%;粗 細骨料±3%;水和添加劑±2%，坍落度控制為50士20測。
4. 如權利要求1所述地鐵專用盾構管片預制施工工法，其特征是，采用的 管片模具寬度精度不超過土O. 25mm。
5. 如權利要求1所述地鐵專用盾構管片預制施工工法，其特征是，所述鋼 筋骨架的安裝步驟中，鋼筋綁扎采用C02焊。
6. 如權利要求1所述地鐵專用盾構管片預制施工工法，其特征是，所述拆 模的步驟，相同條件養護的試件經試壓，其強度達C18，則可進行拆模。
7. 如權利要求1所述地鐵專用盾構管片預制施工工法，其特征是，所述混 凝土的澆搗步驟，其采用下料斗進行澆注，采用插入式振動棒振動成型，每個 振動點的振動時間控制在20秒以內，振實后拔出振動棒；全部振動成型完成后， 抹平中間處混凝土。
8. 如權利要求1所述地鐵專用盾構管片預制施工工法，其特征是，所述管 片拾面的步驟，在混凝土澆搗后，其使用鋁合金壓尺刮平去掉多余混凝土或填 補凹陷處，并進行粗磨；然后使用灰匙將表面抹光。
全文摘要
地鐵專用盾構管片預制施工工法，包括鋼筋骨架的制作和安裝，模具的組裝，混凝土的攪拌、運輸和澆搗，管片拾面，蒸汽養護，拆模，管片養護步驟，在管片拾面后靜置一小時，首先覆蓋養護罩，然后進行無壓蒸養，管片養護包括水池養護和噴淋養護，脫模后的管片靜置30-60分鐘，水池養護不少于7天，然后轉運噴淋養護場；地下大口徑管道盾構使用的混凝土環片預制施工也可參考本發明，其工藝布局合理，生產流暢，資源投入少，生產能力大，生產效率高，自動化程度高，有利于形成規模化的管片生產線。
文檔編號E21D11/10GK101338682SQ20081003007
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月8日 優先權日2008年8月8日
發明者丁昌銀, 何炳泉, 冼聰穎, 劉家杰, 葉彬彬, 李漢權, 柯德輝, 陳慕貞, 顏正新 申請人:廣州市建筑機械施工有限公司