隧洞混凝土襯砌預(yù)制管片生產(chǎn)質(zhì)量控制

王竹強(qiáng)

（山西省水利建筑工程局 山西太原030006）

1 預(yù)制管片生產(chǎn)質(zhì)量要求概述

預(yù)制管片襯砌是TBM掘進(jìn)機(jī)施工中重要的一道工序，尤其是對(duì)于水工隧洞來(lái)講，襯砌的砌筑質(zhì)量以及襯砌本身的質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)隧洞使用，因此管片生產(chǎn)的質(zhì)量控制管理也是TBM施工中很重要的一部分。

預(yù)制管片生產(chǎn)是工廠化生產(chǎn)、流水線作業(yè)。預(yù)制管片的混凝土標(biāo)號(hào)一般都是高標(biāo)號(hào)混凝土（一般在C35F50 W8以上），而且混凝土的耐久性要求也很高，由于洞內(nèi)襯砌采用管片拼裝，管片拼裝的好壞直接關(guān)系到襯砌的質(zhì)量，因此管片的外觀質(zhì)量要求很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前規(guī)范所規(guī)定的要求，預(yù)制管片也是目前我國(guó)所有類型的混凝土構(gòu)件中對(duì)外觀質(zhì)量要求最嚴(yán)格的，甚至達(dá)到金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件的精度要求。因此預(yù)制管片的生產(chǎn)工藝、精度要求、混凝土標(biāo)號(hào)都給預(yù)制管片生產(chǎn)的質(zhì)量控制管理帶來(lái)了很大難度和新的挑戰(zhàn)。

2 預(yù)制管片生產(chǎn)工藝流程

預(yù)制管片的生產(chǎn)是在工廠內(nèi)進(jìn)行流水線施工，各道工序緊密相連（生產(chǎn)工藝見(jiàn)圖1），大體可以分為以下三大塊：一是鋼筋籠制作；二是生產(chǎn)線生產(chǎn)，三是管片吊運(yùn)存放。生產(chǎn)線生產(chǎn)是整個(gè)預(yù)制管片廠生產(chǎn)的關(guān)鍵，每道工序都由生產(chǎn)線控制臺(tái)自動(dòng)控制，每個(gè)工位需要在規(guī)定的時(shí)間完成任務(wù)，這就需要操作手有熟練的技能。

圖1 預(yù)制管片生產(chǎn)流程圖

3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

根據(jù)管片生產(chǎn)程序，管片生產(chǎn)質(zhì)量控制主要圍繞以下三大塊進(jìn)行：一是管片的原材料及鋼筋籠的制作；二是生產(chǎn)線工序的控制，即管片混凝土入倉(cāng)澆筑、蒸汽養(yǎng)護(hù)等；三是預(yù)制管片外觀質(zhì)量及外形尺寸的檢查和控制。原材料的質(zhì)量變異、生產(chǎn)工藝、各工序所用生產(chǎn)設(shè)備性能的變異、檢驗(yàn)檢測(cè)儀器質(zhì)量變異，以及操作人員技術(shù)素質(zhì)的變異等，均對(duì)管片質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，因此，應(yīng)對(duì)管片生產(chǎn)的各道工序進(jìn)行質(zhì)量控制，以保證管片質(zhì)量。

4 工序質(zhì)量控制

4.1 鋼筋制安工序質(zhì)量檢查

鋼筋制安工序主要檢查的內(nèi)容有：鋼筋規(guī)格尺寸、鋼筋型號(hào)、鋼筋間距數(shù)量、鋼筋籠變形等，鋼筋籠的制作是否規(guī)格，關(guān)系到能否入模進(jìn)行混凝土澆筑，由于模具的精密要滿足管片外觀尺寸要求，因此鋼筋籠制作要嚴(yán)格執(zhí)行我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（表1、表2、表3）。為保證鋼筋籠制作精度，鋼筋籠制作要有專門的制作平臺(tái)，平臺(tái)在使用前要進(jìn)行測(cè)量檢查。

表1 加工后鋼筋的允許偏差

表2 鋼筋安裝的允許偏差

表3 綁扎接頭的最小搭接長(zhǎng)度

4.2 入模工序質(zhì)量檢查

鋼筋籠入模工序主要檢查模具清理情況和脫模劑涂刷情況、鋼筋籠變形情況以及保護(hù)層厚度。鋼筋籠入模前（后）必須要清理模具，涂刷脫模劑，將邊角處富裕的脫模劑清除。模具未清理或未涂脫模劑嚴(yán)禁鋼筋籠入模。模具清理要及時(shí)、方法要得當(dāng)，否則會(huì)使模具損壞變形，導(dǎo)致管片外形尺寸不合格而報(bào)廢。

鋼筋籠起吊要在規(guī)定起吊點(diǎn)上，以免鋼筋籠變形；鋼筋籠吊運(yùn)過(guò)程中要做到“穩(wěn)、準(zhǔn)、快，注意避免鋼筋籠來(lái)回遙擺、碰撞，使鋼筋籠變形或模具、人員的損傷。

鋼筋籠放置好后及時(shí)調(diào)整鋼筋籠，立即安裝已經(jīng)做好的混凝土墊塊、管片吊裝孔、定位銷套管、道釘?shù)阮A(yù)埋塊，按照?qǐng)D紙進(jìn)行安裝，安裝完成后要經(jīng)監(jiān)理工程師檢查。

保護(hù)層墊快、預(yù)埋件、道釘安裝好經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后方可將模具合攏。模具的合攏嚴(yán)格按照模具操作手冊(cè)進(jìn)行作業(yè)，嚴(yán)禁違章作業(yè)，合攏后要檢查模具各部件聯(lián)結(jié)是否正常，各部位閉合密封是否緊密，各螺絲是否緊固等。

4.3 混凝土澆筑工序質(zhì)量檢查

4.3.1 原材料質(zhì)量檢查

對(duì)于所有混凝土工程而言原材料的質(zhì)量都是關(guān)鍵，所有的原材料進(jìn)廠均應(yīng)按批次提供廠家的品質(zhì)試驗(yàn)報(bào)告，無(wú)合格證的原材料不得進(jìn)場(chǎng)，進(jìn)場(chǎng)后工地試驗(yàn)室應(yīng)按國(guó)家和行業(yè)的有關(guān)規(guī)定，對(duì)原材料進(jìn)行取樣檢測(cè)。不合格的材料嚴(yán)禁使用到工程中。

4.3.2 混凝土澆筑質(zhì)量檢查

混凝土澆筑工序是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中最重要的一步，混凝土質(zhì)量直接關(guān)系到管片質(zhì)量。本工序主要檢查混凝土拌和情況、混凝土入倉(cāng)及振搗、混凝土拌和物的陷度和含氣量檢查等指標(biāo)、倉(cāng)口收面檢查。

由于混凝土澆筑連續(xù)作業(yè)，每班應(yīng)根據(jù)骨料含水率變化和超遜徑等情況進(jìn)行配合比調(diào)整。料場(chǎng)應(yīng)采取措施使原材料變化不應(yīng)過(guò)快，如遇雨雪天氣應(yīng)密切注意原材料的變化，并及時(shí)調(diào)整配合比。

混凝土入倉(cāng)前下料斗里要儲(chǔ)存2m3的熟料，下料時(shí)下料斗的張開(kāi)度要與倉(cāng)內(nèi)混凝土流動(dòng)速度一致，下料斗里的熟料不能超過(guò)30 min。混凝土一入倉(cāng)立即開(kāi)始振搗，混凝土料全部入倉(cāng)后振搗時(shí)間不小于20 s，總振搗時(shí)間控制在3min左右，混凝土表面達(dá)到下列情況，才能停止振搗：①混凝土表面平整，有浮漿析出；②混凝土表面停止下沉；③氣泡基本停止排出?；炷翝仓戤?，要將倉(cāng)口混凝土清理，并進(jìn)行壓面。

澆筑過(guò)程中試驗(yàn)人員及時(shí)對(duì)混凝土坍落度、含氣量、拌和均勻性等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。

4.3.3 混凝土拌和物取樣

預(yù)制管片生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)制備足夠數(shù)量的試件按分別進(jìn)行3d、7d、28d同程養(yǎng)護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)，以確定將要安裝管片的合適齡期。

預(yù)制管片混凝土的取樣次數(shù)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)速度確定，一般為每生產(chǎn)50塊混凝土管片取一組（三塊）抗壓強(qiáng)度樣品?？估瓘?qiáng)度試樣為抗壓強(qiáng)度試樣取樣次數(shù)的1/10?？箖?、抗?jié)B每季度取樣1～2組，試驗(yàn)樣品（試塊）應(yīng)當(dāng)按同條件蒸養(yǎng)后轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件，以28d為準(zhǔn)。

4.4 蒸氣養(yǎng)護(hù)工序質(zhì)量檢查

管片蒸汽養(yǎng)護(hù)是保證管片質(zhì)量的關(guān)鍵措施，蒸汽養(yǎng)護(hù)的主要目的是使管片混凝土早期強(qiáng)度提高，這樣既能滿足管片出模吊裝的要求又可以提高管模的周轉(zhuǎn)利用率。蒸汽養(yǎng)護(hù)窯一般分預(yù)養(yǎng)區(qū)、升溫區(qū)、恒溫區(qū)、降溫區(qū)，必須控制這些升溫速度、恒溫溫度、降溫速度等關(guān)鍵性參數(shù)，處理好生產(chǎn)速度和質(zhì)量保證二者之間的關(guān)系。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得隨意延長(zhǎng)或縮短。到達(dá)預(yù)定時(shí)間及時(shí)出養(yǎng)護(hù)室。

管片出窯后，由于環(huán)境溫度與養(yǎng)護(hù)窯的溫度有一定溫差，因此在室內(nèi)至少還要養(yǎng)護(hù)2d，特別是冬季，溫差較大要采取保溫措施，室內(nèi)溫度也要控制到20℃。

4.5 管片出窯檢查

起吊時(shí)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，嚴(yán)禁違規(guī)操作。管片吊運(yùn)中要做到“穩(wěn)、準(zhǔn)、快、”，控制管片吊運(yùn)高度和速度，注意避免管片來(lái)回?fù)u擺、碰撞，使管片碰壞或造成人員的損傷。翻轉(zhuǎn)吊運(yùn)至規(guī)定的管片堆放場(chǎng)堆放，要堆放整齊。

在室內(nèi)堆放場(chǎng)堆放期間（2d）要及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，從冷卻到常溫開(kāi)始灑水養(yǎng)護(hù)，每1h灑水1次。在室內(nèi)堆放場(chǎng)堆放2d后用16t叉車和20 t平板車轉(zhuǎn)移至室外堆放場(chǎng)。

4.6 管片外觀質(zhì)量和外型尺寸檢查

管片外觀主要檢查：漏筋、孔洞、蜂窩、裂縫、連接部位缺陷、外形缺陷，外表缺陷和外表沾污。質(zhì)量要求及檢驗(yàn)方法見(jiàn)表4。

表4 項(xiàng)目質(zhì)量要求檢驗(yàn)方法

4.7 管片出廠驗(yàn)收檢查

本工序主要檢查止水條、預(yù)埋件的安裝情況、缺陷修補(bǔ)處理等。管片出廠驗(yàn)收是管片生產(chǎn)質(zhì)量控制的最后一道環(huán)節(jié)，因此要對(duì)管片進(jìn)行全面質(zhì)量檢查，合格的管片可以出廠，需要處理的管片，處理后要重新檢查，報(bào)廢的管片嚴(yán)禁使用到工程中去。

5 管片質(zhì)量評(píng)定驗(yàn)收、資料匯編

5.1 管片生產(chǎn)質(zhì)量評(píng)定

管片質(zhì)量評(píng)定按月進(jìn)行評(píng)定，評(píng)定分為鋼筋籠制作、管片模具、管片外觀三個(gè)工序。

（1）鋼筋籠制作：鋼筋籠的制作檢查，在生產(chǎn)初期要逐榀檢查，隨著生產(chǎn)工藝的成熟和生產(chǎn)的熟練，采用抽檢的辦法，抽檢的頻率根據(jù)生產(chǎn)能力確定，但最大不能超過(guò)評(píng)定的頻率。

（2）管片模具：日常檢查以生產(chǎn)的管片外觀尺寸進(jìn)行控制，檢查頻率同管片尺寸的檢查頻率，若管片誤差超出允許偏差范圍，用模具專用工具對(duì)模具進(jìn)行檢查復(fù)核。

（3）管片外觀：管片外形尺寸每周抽查1～2次，每次抽查3～5片，管片外觀逐片進(jìn)行檢查。

（4）綜合分析抽樣檢查結(jié)果，對(duì)檢查的每片管片的鋼筋籠、模具、外形尺寸的檢查點(diǎn)數(shù)分別有70%及其以上符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的，即此管片評(píng)為合格。管片缺陷經(jīng)處理合格的此管片評(píng)為合格。

（5）每月內(nèi)所有管片都合格，則本月管片評(píng)定為合格，即當(dāng)月管片質(zhì)量總評(píng)定為合格。

5.2 混凝土拌和物及砂石骨料質(zhì)量評(píng)定

（1）砂石、骨料取樣檢查頻率按前述要求進(jìn)行。質(zhì)量分析、評(píng)定按月進(jìn)行，若當(dāng)月組數(shù)小于10組則與下月一起評(píng)定。

（2）綜合分析抽樣檢查成果及評(píng)定時(shí)，應(yīng)分規(guī)格評(píng)定質(zhì)量。凡抽樣檢查中主要檢查項(xiàng)目全部符合標(biāo)準(zhǔn)，任一種規(guī)格的其他檢查項(xiàng)目有90%及其以上的檢查點(diǎn)符合上述標(biāo)準(zhǔn)的，即評(píng)為優(yōu)良；有70%及其以上的檢查點(diǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)的即評(píng)為合格。

（3）混凝土拌和質(zhì)量評(píng)定。混凝土拌和質(zhì)量評(píng)定按月進(jìn)行評(píng)定，凡主要檢查項(xiàng)目符合優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，其他檢查項(xiàng)目符合合格標(biāo)準(zhǔn)的，即評(píng)為優(yōu)良；凡主要檢查項(xiàng)目符合上述合格標(biāo)準(zhǔn)，其他檢查項(xiàng)目基本符合標(biāo)準(zhǔn)的，即評(píng)為合格。

強(qiáng)度檢測(cè)的質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：參見(jiàn)現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范要求。

6 展望及建議

TBM預(yù)制混凝土管片生產(chǎn)具有工廠化施工、流水線式作業(yè)的特點(diǎn)，各道工序同時(shí)施工，銜接緊密，而管片質(zhì)量尤其是外型尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前我國(guó)各種混凝土構(gòu)件的質(zhì)量要求。由于管片生產(chǎn)有以上的特點(diǎn)和特殊性，如果仍然采用常規(guī)施工質(zhì)量控制的方法是無(wú)法滿足管片生產(chǎn)質(zhì)量的要求，因此需要按新的質(zhì)量管理思路進(jìn)行控制才能滿足要求，作者經(jīng)過(guò)實(shí)踐提出以下建議：

6.1 要建立“動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理”的思路和方法

目前，我國(guó)各類工程施工質(zhì)量管理實(shí)際采用“靜態(tài)質(zhì)量管理”為主的思路和方法，每一道工序施工單位必須嚴(yán)格實(shí)行“三檢”制，在實(shí)際工程施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制中實(shí)際上是“四檢”，施工單位經(jīng)過(guò)“初檢”、“復(fù)檢”、“終檢”后，再經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師經(jīng)過(guò)檢查復(fù)核合格后方可進(jìn)行下一道工序的施工，這顯然不能滿足預(yù)制混凝土管片生產(chǎn)的需要，因此必須建立“動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理”的思路和方法才能滿足要求，所謂“動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理”實(shí)際就是將各項(xiàng)質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)和施工參數(shù)建立相應(yīng)的圖表，通過(guò)圖表變化來(lái)掌握每道工序的質(zhì)量波動(dòng)情況，進(jìn)一步來(lái)控制每一道工序質(zhì)量。例如：管片廠生產(chǎn)正?；?、操作手操作熟練后，由于管片生產(chǎn)的設(shè)備、人員、環(huán)境相對(duì)較為穩(wěn)定，因此，只要原材料質(zhì)量穩(wěn)定管片生產(chǎn)的質(zhì)量不會(huì)出現(xiàn)大的波動(dòng)，這也給人員造成麻痹思想，即使出現(xiàn)小的質(zhì)量偏差也不足以引起人們重視，直到出現(xiàn)大量成品不合格就會(huì)造成大量經(jīng)濟(jì)損失。因此建立健全“動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理”的思路和方法非常必要。目前我國(guó)已經(jīng)有對(duì)混凝土質(zhì)量控制管理圖的要求，隨著TBM在我國(guó)的應(yīng)用加強(qiáng)和科技的進(jìn)步，相信會(huì)有專門針對(duì)預(yù)制管片生產(chǎn)的軟件開(kāi)發(fā)出來(lái)。

6.2 建立原材料快速檢測(cè)的方法

管片生產(chǎn)的設(shè)備、人員、環(huán)境相對(duì)較為穩(wěn)定，因此，原材料質(zhì)量成為管片質(zhì)量的關(guān)鍵，管片生產(chǎn)各道工序同時(shí)進(jìn)行，每天原材料用量非常大，，而目前由于種種原因有些原材料質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)周期較長(zhǎng)，例如水泥非常重要的一項(xiàng)指標(biāo)抗壓強(qiáng)度需要28d抗壓強(qiáng)度值，等28d水泥結(jié)果出來(lái)管片早已成型，這根本無(wú)法滿足管片生產(chǎn)的需要，因此建立原材料快速檢測(cè)方法非常有必要。

6.3 設(shè)備要定期檢修

預(yù)制混凝土管片廠生產(chǎn)所用設(shè)備包括機(jī)械、電器、液壓、供暖等各類設(shè)備，設(shè)備的好壞也是管片生產(chǎn)質(zhì)量和安全的重要保障。因此必須要對(duì)各種設(shè)備定期檢查、維修、保養(yǎng)。

6.4 資料整理組卷信息化管理

隨著科技發(fā)展和電腦應(yīng)用的普及，采用電腦進(jìn)行資料整理是必然的發(fā)展趨勢(shì)，這樣既能節(jié)省大量人工整理，還能保證資料的系統(tǒng)、完整、一致、準(zhǔn)確。由于管片生產(chǎn)的高強(qiáng)度高質(zhì)量要求，每天會(huì)有大量的施工紀(jì)錄、質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)，到工程接近完工時(shí)資料非常多，因此采用電腦將每日的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析、保存、建立各種報(bào)表非常必要。