盾構(gòu)隧道混凝土管片預(yù)制工藝及質(zhì)量控制

方仙聰

（福州市恒強(qiáng)偉業(yè)工程構(gòu)件有限公司，福建 福州 350001）

0 前言

在當(dāng)前我國不斷推進(jìn)城市化進(jìn)程的過程中，道路交通建設(shè)身為城市基礎(chǔ)設(shè)施，對于整個城市穩(wěn)定運(yùn)行具有至關(guān)重要的作用。隧道施工身為當(dāng)前我國道路交通建設(shè)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(chǔ)。盾構(gòu)施工身為機(jī)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(yù)制管片作為盾構(gòu)隧道工程施工建設(shè)活動的基礎(chǔ)，對于隧道成型以及工程后期運(yùn)行質(zhì)量有著諸多影響?；诖?，該文主要內(nèi)容研究盾構(gòu)隧道混凝土管片預(yù)制工藝具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 盾構(gòu)隧道混凝土管片的相關(guān)概述

圖1 管片生產(chǎn)工藝流程圖

結(jié)合當(dāng)前我國道路交通建設(shè)情況來看，因為地域廣闊的關(guān)系，各區(qū)域之間的地形特點不同，不少特殊區(qū)域都需要克服地形進(jìn)行建設(shè)，隧道是其中一種類型。根據(jù)隧道建設(shè)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(gòu)法施工建設(shè)過程中的主要襯砌材料，對于隧道工程成型以及后期運(yùn)行質(zhì)量有著較大影響。目前在我國有關(guān)盾構(gòu)隧道管片的尺寸標(biāo)準(zhǔn)為內(nèi)徑540 cm、外徑600 cm、厚度為30 cm。一般情況下，管片在應(yīng)用過程中，環(huán)向由6塊構(gòu)成，其中3塊為標(biāo)準(zhǔn)塊，兩塊為相鄰塊，最后一塊為封頂塊。管片的應(yīng)用途徑一般有4個，分別為通用環(huán)、標(biāo)準(zhǔn)環(huán)、左轉(zhuǎn)彎環(huán)以及右轉(zhuǎn)彎環(huán)。根據(jù)我國現(xiàn)存的管片設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來看，該構(gòu)件的使用期限為100年。

2 盾構(gòu)隧道混凝土管片的生產(chǎn)工藝

2.1 生產(chǎn)工藝流程

為了滿足隧道工程的需求，有關(guān)混凝土管片的工藝要求較高，管片的尺寸、質(zhì)量以及性能都要滿足工程需求?，F(xiàn)階段混凝土管片預(yù)制工作主要通過工廠化工藝開展，充分發(fā)揮預(yù)制管片本身的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢以及簡單方便的特點。并且有關(guān)預(yù)制工藝可控性較高，確保管片精度能夠符合相關(guān)要求，性能有所保障，達(dá)到高經(jīng)濟(jì)效益、高質(zhì)量的目的。有關(guān)管片生產(chǎn)工藝流程圖如圖1所示。

2.2 常見的管片生產(chǎn)工藝

目前，我國有關(guān)盾構(gòu)隧道混凝土管片的生產(chǎn)工藝有3種常見模型，分別為自動化流水線法、機(jī)組流水法以及固定臺座法。從管片生產(chǎn)活動的開展情況來看，管片生產(chǎn)工藝的應(yīng)用在一定程度上決定了生產(chǎn)活動的投資規(guī)模、生產(chǎn)效率、建設(shè)周期以及經(jīng)濟(jì)效益，因此，單位在開展管片生產(chǎn)活動時，要結(jié)合實際情況，合理選擇施工工藝，確保管片生產(chǎn)活動順利的開展。以下內(nèi)容詳細(xì)論述了3種常見的管片生產(chǎn)工藝。

2.2.1 固定臺座法

在采用固定臺座法的方式生產(chǎn)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(yǎng)護(hù)，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(yán)重影響管片質(zhì)量。完成上述工作后，利用叉車、橋吊等方式運(yùn)輸管片。在此過程中會涉及模具、攪拌站、叉車、養(yǎng)護(hù)罩子、橋吊以及養(yǎng)護(hù)池等設(shè)備。

振搗工作作為管片生產(chǎn)過程中的重要施工環(huán)節(jié)，工作人員需要根據(jù)實際情況，采取科學(xué)合理的混凝土振搗方式，以便于能夠保證混凝土質(zhì)量，為獲得高質(zhì)量管片奠定基礎(chǔ)。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(chǎn)的方式有助于工作人員控制管片質(zhì)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(jī)組流水生產(chǎn)法

在應(yīng)用機(jī)組流水生產(chǎn)法生產(chǎn)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(yǎng)護(hù)的過程中，不要擅自移動模具。在該生產(chǎn)活動中，使用的設(shè)備包括振動臺、攪拌站、模具、叉車、橋吊以及養(yǎng)護(hù)池。

與固定臺座法混凝土振搗方式不同，機(jī)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(yīng)用方式來看，機(jī)組流水法可以兼容其他產(chǎn)品的生產(chǎn)加工活動，并且整個施工工藝轉(zhuǎn)換性較強(qiáng)，可以不用配置專業(yè)的混凝土攪拌站。但是缺點在于要帶模具起吊，導(dǎo)致橋吊負(fù)荷量大，并且模具在起吊的過程中極易變形，不利于后續(xù)生產(chǎn)活動有序的開展。該生產(chǎn)工藝通常適用于廠房改造、擴(kuò)建工作。

2.2.3 自動化流水線法

自動化流水線法與機(jī)組流水生產(chǎn)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(jìn)行轉(zhuǎn)送，從模具養(yǎng)護(hù)到后期管片脫模都會發(fā)生移動。該生產(chǎn)活動中經(jīng)常應(yīng)用到的設(shè)備有養(yǎng)護(hù)池、攪拌站、流水傳達(dá)線、振動臺、模具、養(yǎng)護(hù)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(jù)自動化流水線法的應(yīng)用情況來看，該工藝能夠有效提高管片的生產(chǎn)效率，節(jié)省人力資源成本，并且在生產(chǎn)管片時，養(yǎng)護(hù)溫度也較易控制。缺點在于投資過大，并且回收周期較長，風(fēng)險較大。比較適用于連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)任務(wù)多的專業(yè)管片生產(chǎn)工廠。總的來說，不同的生產(chǎn)環(huán)境決定了生產(chǎn)方式，科學(xué)合理的施工技術(shù)對于提高生產(chǎn)活動質(zhì)量與效率都具有十分重要的作用。

3 盾構(gòu)隧道混凝土管片生產(chǎn)質(zhì)量控制措施

根據(jù)當(dāng)前我國盾構(gòu)隧道混凝土管片生產(chǎn)活動的開展情況來看，想要保證管片生產(chǎn)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，相關(guān)企業(yè)需要結(jié)合自身實際情況，從管理體系入手，嚴(yán)格控制每個生產(chǎn)流程，重視管片的防腐保存工作，確保管片能夠在后續(xù)隧道施工活動中有效應(yīng)用。以下內(nèi)容詳細(xì)論述了有關(guān)盾構(gòu)隧道混凝土管片生產(chǎn)質(zhì)量控制措施。

3.1 建立完善的質(zhì)量控制制度以及質(zhì)量管理體系

管片生產(chǎn)企業(yè)在運(yùn)行發(fā)展過程中，需要嚴(yán)格根據(jù)質(zhì)量管理要求以及制度，結(jié)合自身發(fā)展情況，建立科學(xué)合理的管理體系以及管理制度，以便能夠?qū)芷a(chǎn)過程進(jìn)行全流程控制。在此過程中，企業(yè)還要對工作人員以及管理人員定期開展質(zhì)量控制教育，使工作人員能夠從思想上重視生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制工作，提高工作人員的專業(yè)素養(yǎng)。此外，工作人員還需要嚴(yán)格遵守材料進(jìn)廠檢驗制度，貫徹落實自檢、互檢等工作，使管片生產(chǎn)活動能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)范化質(zhì)量管理，保證管片的生產(chǎn)質(zhì)量。最后，質(zhì)量管理組織要有效實施計劃、執(zhí)行、檢查、改進(jìn)質(zhì)量控制過程，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)競爭力，為取得良好效益奠定堅實的基礎(chǔ)，促進(jìn)企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3.2 制定科學(xué)合理的管片生產(chǎn)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

在管片生產(chǎn)活動中，有關(guān)50446-2008《盾構(gòu)法隧道施工與驗收規(guī)范》中做出了明確規(guī)定，生產(chǎn)企業(yè)一定要嚴(yán)格按照國家要求有序開展質(zhì)量控制工作，根據(jù)企業(yè)實際發(fā)展情況，制定完善的生產(chǎn)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，有效落實到生產(chǎn)活動中，保障管片生產(chǎn)質(zhì)量，為后續(xù)隧道工程建設(shè)活動順利開展奠定基礎(chǔ)[2]。

3.3 施工過程中的工藝質(zhì)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(zhì)量，需要結(jié)合項目實際情況，從原材料入手，嚴(yán)格把控施工活動中的各個環(huán)節(jié)，對鋼筋骨架成型質(zhì)量進(jìn)行控制，排除一切質(zhì)量不合格的管片模具，為提高隧道工程施工質(zhì)量奠定堅實的基礎(chǔ)。

3.3.1 原材料進(jìn)場質(zhì)量控制

想要有效地控制盾構(gòu)隧道混凝土管片的生產(chǎn)質(zhì)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(yù)良好，資格證件齊全的廠商。所有材料的規(guī)格、品種都要符合混凝土工程設(shè)計圖紙以及相關(guān)規(guī)范要求。在原材料進(jìn)場后，工作人員要按照規(guī)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(chǎn)品要堅決禁止其進(jìn)入場內(nèi)，以免誤用到生產(chǎn)活動中，對工程項目質(zhì)量造成難以挽回的后果[3]。

3.3.2 鋼筋骨架成型質(zhì)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(yīng)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(zhì)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(zhǔn)確度、加工精確度入手，對鋼筋彎弧機(jī)進(jìn)行定期檢查與調(diào)試，確保鋼筋加工弧度能夠滿足后續(xù)管片生產(chǎn)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(shù)不能超過4層，防止骨架出現(xiàn)變形現(xiàn)象，不利于后期生產(chǎn)活動順利開展，更不利于隧道工程的后期發(fā)展。

3.3.3 管片模具質(zhì)量控制

在開展管片生產(chǎn)活動前，工作人員在組模環(huán)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(nèi)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(xiàn)積聚形象。在開展模塊組裝工作后，工作人員一定要嚴(yán)格按照組裝流程進(jìn)行，嚴(yán)禁反順序組裝，避免模具出現(xiàn)變形情況，不利于后期應(yīng)用。

3.3.4 混凝土澆筑質(zhì)量控制

在混凝土澆筑階段，有關(guān)配合比一定要符合工程設(shè)計的要求，混凝土的工作性能要滿足管片的后期生產(chǎn)工藝需求。配合比經(jīng)過調(diào)試后，明確各項材料參數(shù)，工作人員在后期施工過程中一定要嚴(yán)格按照配合比要求開展管片生產(chǎn)活動。當(dāng)前，混凝土攪拌工作已經(jīng)實現(xiàn)了機(jī)械化發(fā)展，工作人員要定期對電子稱量的精確度進(jìn)行檢驗，確?；炷猎牧戏Q量準(zhǔn)確，保證混凝土質(zhì)量。在澆筑管片的過程中，一定要連續(xù)、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(cè)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(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制

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

在北方地區(qū)的冬天開展管片生產(chǎn)活動時，要嚴(yán)格控制室內(nèi)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(zhuǎn)次數(shù)。完成蒸養(yǎng)工作后，工作人員需要開展管片的保溫、保濕養(yǎng)護(hù)工作，使管片實現(xiàn)均勻降溫。切記不要將管片直接暴露在冷空氣中。在水池養(yǎng)護(hù)過程中，要保證水溫始終處于18 ℃～22 ℃，可以根據(jù)氣候溫度，適當(dāng)?shù)匮娱L水養(yǎng)時間，就能夠保證管片質(zhì)量，為隧道工程建設(shè)活動的順利開展提供保障[5]。

3.3.6 管片的缺陷修補(bǔ)

在進(jìn)行管片修補(bǔ)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(bǔ)的缺陷位置采用比混凝土強(qiáng)度高一等級的砂漿進(jìn)行抹平與修補(bǔ)，完成修補(bǔ)工作后注意養(yǎng)護(hù)。保證修補(bǔ)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(xiàn)持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)[6]。

4 管片的防腐與存放

在完成管片生產(chǎn)工作后，存放防腐工作也是保證管片質(zhì)量的重要措施。在管片廠生產(chǎn)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(jié)晶防水涂料，均勻地涂抹到管片混凝土的外側(cè)。然后利用毛細(xì)孔與混凝土裂縫產(chǎn)生的氧化鈣反應(yīng)生產(chǎn)結(jié)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(cè)立的形式，按照管片型號進(jìn)行堆放保存。在此過程中需要注意的是，管片的堆放層數(shù)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(jìn)行襯墊，以免管片之間的間距過小，出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象，不利于后續(xù)盾構(gòu)法隧道施工建設(shè)活動順利開展[8]。

5 結(jié)語

綜上所述，從當(dāng)前我國盾構(gòu)隧道混凝土預(yù)制工藝的應(yīng)用情況來看，工作人員需要根據(jù)企業(yè)的發(fā)展情況，合理選擇管片的生產(chǎn)工藝，以便能夠有效提高該生產(chǎn)活動的經(jīng)濟(jì)效益。想要提高管片質(zhì)量，企業(yè)首先要從制度方面入手，構(gòu)建完善的管片生產(chǎn)質(zhì)量管理制度以及控制標(biāo)準(zhǔn)，重視每一項生產(chǎn)環(huán)節(jié)，做好管片修補(bǔ)工作以及防腐存放工作，確保管片能夠有效地應(yīng)用于隧道建設(shè)活動中，為提高隧道工程整體質(zhì)量以及運(yùn)行效率奠定堅實的基礎(chǔ)。