盾构隧道衬砌制作与施工工艺隧道工艺标准系列之十九.doc

19 衬砌制作与施工工艺

19.1 总则

19.1.1 合用范围
本标准合用于采用盾构法施工的公路与地下铁道隧道工程。
19.1.2 编制参考标准、规范
19.1.2.1 地下铁道工程施工及验收规范(GB 50299-1999)。
19.1.2.2 公路隧道施工技术规范(JTJ042－94)。
19.1.2.3 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(GB 175-1999)。
19.1.2.4 钢筋焊接及验收规范（JGJ 18-2023）。
19.1.2.5 混凝土外加剂（GB/T 8076-97）。
19.1.2.6 混凝土拌和用水标准(JTJ 63-89)。
19.1.2.7 混凝土强度检查标准（JGJ 63-89）。
19.1.2.8 混凝土质量控制标准（GB 50164-92）。
19.1.2.9 高强度混凝土结构技术规程（CECS 104-99）。

19.2 术语

19.2.1 管片
采用盾构法施工的隧道，目前多采用装配式衬砌，这种装配式衬砌的预制构件通常称为管片。除特殊地段外，管片的材料为钢筋混凝土。

19.3 施工准备

19.3.1 技术准备
19.3.1.1 根据工程特点、工程目的、隧道结构、环境条件及其保护等级、施工设备的性能、工程所处地质条件设计好衬砌与接头形式。
19.3.1.2 对管片生产厂家的资质和质量管理及质量保证体系提出了规定。预制厂家推行全过程质量控制是保证管片质量稳定并不断改善的最基本的条件。
19.3.1.3 编制施工组织设计和技术方案的目的是使管片生产有序、合理安排，采用各种预控措施，保证质量。对涉及结构安全和人身安全的内容，应有明确的规定和措施，这些技术文献应按程序审批。
19.3.1.4 工程材料用量与使用计划、劳动力组织和使用计划。
19.3.2 材料准备
19.3.2.1 管片制作材料：钢筋、石子、砂子、水泥、水、外加剂等。
19.3.3 重要机具
19.3.3.1 管片制作钢模。
19.3.3.2 管片质量检查仪器。
19.3.4 作业条件
19.3.4.1 提出模具设计的基本规定。
19.3.4.2 明确了管片生产在基础设施、技术准备、人员培训、材料准备等方面应具有的条件。
19.3.5 劳动力组织
劳动力组织 表19.3.5
钢筋混凝土管片制作劳动力组织
工 种
人 数
工 作 地 点
职 责 范 围
车间主任
1
生产办公室
负责跟班组织施工管理工作、协助总 指挥工作等
工 班 长
2
管片生产车间1人
钢筋笼做作车间1人
负责跟班组织施工，协调各工种交叉作业等
技 术 员
1
生产办公室
负责跟班解决施工中的技术问题、编写技术措施等
安 全 员
1
管片生产车间
负责跟班检查安全措施、安全措施的执行情况及安全教育工作，对安全生产负责。
质量检查员
1
管片生产车间
负责跟班检查工程质量，组织各工种交接及质量保证措施的执行情况 ，对工程质量负责
钢 筋 工
8
钢筋笼做作车间
负责制作管片。
混凝土拌和工
5
混凝土拌和场
负责管片混凝土的上料、拌和、等工作。
桁车司机
2
管片生产车间
负责管片混凝土时向各钢模内的运送与浇灌
管片制作工
12
管片生产车间
负责管片的生产的振捣、膜平、养护、拆模、搬运等。
电 工
2
各车间
负责生产车间的动力、照明、电器系统的维修保护
试 验 工
2
实验室
负责管片混凝土各种原材料的材质、配合比与密实度、强度的抽样实验工作
机 械 工
3
管片生产车间
负责管片钢模的维修保养
材 料 员
1

负责现场材料供应及管理
杂 工
3

负责管片原材料的搬运及现场清理等
总 计
44
注： 此表为一个作业班施工配备人员，未计后勤、行政等人员。

19.4 工艺设计和控制规定

19.4.1 技术规定
19.4.1.1 合模与脱模
(1) 模具清理和脱模剂涂刷质量直接影响成型后的管片外观质量，因此，模具必须清理干净，并喷涂脱模剂。
(2) 由于不同厂家生产的模具合模方法也许不同，因此，应按说明书规定合模。合模完毕后应检查合模标记并对模具尺寸进行量测。
(3) 管片各预留孔与模板接触部位不漏浆、埋件与混凝土粘接良好。
(4) 由于混凝土强度局限性容易导致拆模时管片缺棱掉角、开裂和粘模等缺陷，为保证结构的安全、使用功能和管片外观质量，提出了脱模时对混凝土强度的规定。该强度为同条件养护混凝土试件的强度。
(5) 管片表面及棱角损伤会影响其防水功能，故脱模时应做好产品保护，避免损伤。同时，也应保护模具，以保证模具精度并延长模具使用寿命。
(6) 为尽也许减少温差裂缝，应减小出模时管片与环境的温差。
(7) 管片模具周转一定次数后也许会超过规定的偏差，因此，应对模具进行量测及整修。
19.4.1.2 钢筋加工
(1) 管片钢筋必须严格按设计图纸加工，不得随意改动。
(2) 管片主筋呈弧形，加工时应防止出现翘曲，以免影响骨架质量。
(3) 对钢筋弯钩、弯折和箍筋的弯弧内直径、弯折角度、弯后平直部分长度提出了规定。上述各项对于保证钢筋与混凝土协同受力非常重要。
(4) 以盘条供应的钢筋使用前需要调直。调直宜优先采用机械方法，以有效控制调直钢筋的质量；也可采用冷拉方法，但应控制冷拉伸长率，以免影响钢筋的力学性能。
19.4.1.3 混凝土浇筑
(1) 管片混凝土必须连续浇筑，遇特殊情况（停电、设备故障等）间断时间不得超过已浇筑混凝土的初凝时间。
(2) 初凝前压面有助于减少混凝土表面的塑性裂缝。
19.4.1.4 混凝土养护
目前，在非冬季施工期间重要有水中养护和喷淋养护两种方法。在条件允许时，优先采用水中养护，一般是在水中养护7天后进入贮存养护。实践证明，采用喷淋法养护时，通过对喷淋时间间隔、喷淋方式等加强控制可以避免干湿交替养护，也可达成预期的养护效果。
19.4.2 材料质量规定
19.4.2.1 所有原材料的选用均应满足设计及相关规范的规定，并进行复验。
19.4.2.2 管模加工保证措施
（1）选择线长系数小的钢材，通过精心的结构强度和刚度设计，保证模具在使用过程中变形小，且能生产出高精度管片；
（2）钢模加工允许的尺寸误差必须控制在允许偏差范围内；
（3）每块管片模具在生产过程中，要经常对模具进行清洗和尺寸检查，保养和更换易损件，保证管模各部尺寸精度在允许范围；
19.4.2.3 钢筋骨架采用焊接方法成型后，其钢筋连接牢固，骨架强度高，不变形。由于弧形骨架加工尺寸不易保证，所以规定骨架必须试制，检查合格后才干批量制作，且应当在预先制作好的胎具上进行骨架成型，以便于保证骨架的成型精度。
19.4.2.4 混凝土
(1) 混凝土应根据实际采用的原材料进行配合比设计并按普通混凝土拌合物性能实验方法等标准进行实验、试配，以满足混凝土强度、耐久性和工作性的规定，不得采用经验配合比。同时，应符合经济、合理的原则。低坍落度有助于减少管片裂缝的出现，坍落度不宜大于70mm。随着混凝土技术的发展，当有可靠的技术保证时也可采用大流动性混凝土。
(2) 防水混凝土的水泥用量不得少于280kg/m3。
(3) 对混凝土中碱含量和氯离子含量加以限制和保证管片的抗渗等级是保证管片耐久性的有效措施。现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010、《混凝土结构工程施工质量验收规范》和《混凝土碱含量限值标准》CECS53：93对此都有明确的规定，应遵照执行。
19.4.3 职业健康安全规定
19.4.3.1 管片制作过程中，安全员应随时检查安全情况。
19.4.3.2 所有操作人员必须通过培训后方可上岗。
19.4.4 环境规定
19.4.4.1 制作管片时的废水、废料应严格管理。
19.4.4.2 应控制制作管片时的噪声。

19.5 施工工艺

19.5.1 工艺流程
见图19.5.1。

19.5.2 操作工艺
19.5.2.1 管片钢模
（1）钢筋混凝土管片精度是以钢模加工和合龙振捣后的精度作保证的，因此钢模在正式投入管片制作前必须通过四阶段检测。即加工装配精度检测、运送到厂钢模定位后的精度复测、试生产后的钢模精度同实物精度对比检测及管片三环水平拼装精度的综合检测。
（2）在正常生产状态下，对钢模实行两种检查的管理，即浇捣前的快速检查和钢模定期检查。浇捣前的快速为暂定检查周期。如有特殊情况，可缩短其检查周期或作针对性检查。
（3）对管片脱模和起吊后的钢模，必须在不损伤钢模本体的前提下进行彻底清理。保证钢模内表面和拼接缝不留有残浆和微小颗粒，以保证钢模合龙的精度。
（4）脱模剂应用专门工具均匀喷刷在混凝土所有接触面上，要不留有影响管片质量的隐患，保证脱模剂喷刷质量。
19.5.2.2 管片钢架制作和入模
（1） 钢筋原材料检查
① 根据采购程序控制对钢筋供应商进行严格评审，选择信誉好、质量优、价格合理的钢筋供应商，并提交工程师审核认可后，再正式拟定供应商。
② 每批钢筋进场要有该批钢筋的质量保证书，且必须是相同钢筋等级、相同直径、相同铸造号码、相同批号(堆号)方可称为同一批。
③ 钢筋原材料复实验检测频率以每≤60t为一单位，样本从不同堆按检查规定取相应的尺寸和数量，按国家规范规定项目和规定进行测试。
④ 测试单位由业主指定的有资质的第三方进行测试，并出具有效的测试报告。经工程师确认后．该批钢筋挂片牌标记进入待用状态。
（2） 钢筋材料运送和堆放
钢筋吊运不得损伤钢筋，严禁钢筋自落卸车和运送途中被污梁。钢筋进场后，要分类、整齐堆放在水平支架上，标记状态，保证钢筋不发生畸变。
（3） 钢筋断料和变曲成型
① 进入断料和弯曲成型阶段的钢筋必须是标记可用状态的钢筋。
② 断料、弯曲成型之前必须要有通过具体翻样确认的尺寸、形状明细表，并准备好样棒和校核基模，以保证在断料、弯曲成型过程中快速检测。
③ 切断和弯曲工序的操作和公差控制应遵从有关条款的规定。切断和弯曲成型后的钢筋应分类存放在支架上，并标记状态。
（4）钢筋骨架总装
① 根据管片钢筋骨架制作的精度特殊性，规定各单体部件制作成型精度必须满足总装精度规定。为此根据各单体部件和总装工艺的精度，专门加工相应的制作靠模，来达成各自规定和总装的精度规定。
② 各单体部件和总装工序中钢筋连接均采用低温焊接工艺。焊接操作工应通过培训、考核合格后凭证上岗。
③ 按照设计和规定的规定对总装完毕的钢筋骨架严格进行质量检查，重要内容涉及：外观、焊接和精度(公差)三个方面，检查合格确认后可挂牌标记进入成品堆放区待用。
（5）成品堆放和运送
① 钢筋骨架成品堆放应按批准的施工平面布置图分类整齐．并呈拱形堆放在指定区域内。堆放高度不允许超过规定的高度。
② 钢筋骨架吊装采用横担式专用工具，保证骨架在吊装过程中不产生变形。
③ 钢筋骨架运送采用手推支架车的运送方案．以保证钢筋骨架运送的速度能满足管片制作的需要。
（6）钢筋骨架入模
① 钢筋骨架的隔离器采用专用塑料支架。选用标准：应符合厚度、承受力和稳定性规定，承载力和耐久性不低于管片混凝土，支架颜色同管片混凝土保持基本一致，并经工程师检查认可。
② 隔离器根据不同部位分别选用齿轮形和支架形两种。其中支架形用于内弧底部，对称设垫6只，封顶块底部对称设垫4只；齿轮形用于侧面和端面．除封顶块外每块两侧面设垫6只、封顶块设垫4只，端面每块两侧设垫均为8只。隔离器设垫位置对的、布设均匀。
③ 钢筋骨架入模条件：应当是经检查合格认可的骨架，形状同钢模相符合的，钢筋骨 架表面是符合规定的(一直要保持到混凝土浇捣前)。若钢筋骨架表面有恶化，不符合使用标准，则应采用工程师无异议的方法解决．解决后经工程师认可，方能进行下道工序作业。
④ 钢筋骨架入模位置应保持对的，骨架任何部分不得同钢模、模芯等相接触，并应有规定的间隙。入模工序所有完毕后，必须经工程师检查认可，方能进行混凝土浇筑工序。
19.5.2.3 管片混凝土浇筑
（1）管片混凝土浇筑必须具有条件：钢模合拢精度和钢筋骨架入模均符合规定并已认可；混凝土搅拌系统处在正常状态和振捣器能正常运作。
（2）混凝土供料和运送
① 混凝土由搅拌站供应。搅拌上料系统和搅拌系统及实验室等辅助设施均应经工程师确认能满足本标段管片制作的规定。
② 管片混凝土搅拌配合比经模拟对比实验后，由工程师指定的配合比作为管片混凝土的基本配合比。天天混凝土开拌前根据气候、气温和骨料的含水量变化，出具当天搅拌的混凝土配合比。
③ 根据当天混凝土配比单，调整好称量、计量系统。称量、计量系统应定期校核，把称量、计量公差控制在允许公差之内，以保证上料计量系统始终在受控状态下工作。
④ 混凝土搅拌要充足、均匀，现场测试混凝土坍落度公差<±10mm>。
⑤ 混凝土试块留置每次浇捣不少于3组。其中2组进标养室标养，作28天强度实验(其中有1组作备用)；另1组同管片同条件养护，测得到吊时的抗压强度。
⑥ 混凝土倒入专用1m3贮料斗内，由汽车运送到管片车间内，经桁车作垂直提高运到浇筑位置，下料入模。
19.5.2.4 混凝土布料、振捣和成型
（1）开始阶段混凝土由贮料斗从钢模一侧均匀进行布料。当盖板封上后，混凝土从钢模中间下料。下料速度应同振动效果相匹配，特别是在每块钢模即将充满时，更要控制布料速度，防止混凝土溢出钢模外。
（2）振捣是管片成型质量的关键工序。振动时间、混凝土坍落度、布料速度和振动器的效率等是构成振捣效果的四大要素。因此在管片正式生产前．必须通过模块实验和试生产来拟定有关制作参数。
（3）成型后的管片外弧面的混凝土收水应根据气温间隔一定期间后进行，间隔时间一般以管片外弧面混凝土表面已达初凝来控制。收水的目的是使混凝土表面压实抹光，保证外弧面的平整和顺，因此该工序应有纯熟的抹面工来操作。
（4）钢模内侧面和端面螺孔芯棒，严禁向外抽动。当混凝土初凝后，对芯棒再次松动，直到混凝土达成自立强度后方可拆下螺孔芯棒(混凝土自立强度一般根据气温凭经验控制拆芯棒间隔时间)
19.5.2.5 管片脱模、养生
（1）在浇捣结束后静养2h后开始蒸养。
（2）升温速度：每小时不得超过15℃，最高温度为60℃。恒温时间2h，在恒温时相对湿度不小于90%。降温速度每小时不超过20℃。在整个蒸养过程中应有专人负责检查，并做好记录。
（3）整个蒸养过程中，蒸养控制室值班人员加强责任心，如实记录各温度测点的温度变化，保证同一蒸养窑内的温度的同一性，使管片均匀升温或降温。
（4）管片蒸养后达成规定的强度便可脱模，脱模应注意事项：
① 先拆卸侧板，再卸端头板，在脱模时严禁硬橇硬敲，以免损坏管片和钢模；
② 管片脱模要用专门吊具，平稳起吊，不允许单侧或强行起吊，起吊时吊具和钢丝绳必须垂直；
③ 起吊的管片应在专用翻身架上成侧立状态；
④ 管片翻身架上拆除螺栓手孔活络模芯及其它附件，并清除管片外露构件表面的砂浆，拆除时应按规定进行，不得硬撬硬敲，以防止损坏活络模芯、附件及管片。
⑤ 翻身架与管片接触部位必须有柔性材料予以保护；
⑥ 管片在内弧面醒目处应注明管片型号、生产日期和钢模编号。
⑦ 脱模过程中遇有管片混凝土剥落、缺损，大缺角应用SC--1混凝土粘结剂修补，密封垫沟槽两侧、底面的大麻点应用107号胶结剂加水泥腻子填平，并经监理认可后方可出厂。
⑧ 管片脱模后吊运至养护水池进行7天水养护，注意管片与水的温度差不得大于20℃。
19.5.2.6 管片出厂检查
（1）每块管片必须通过严格质量检查，并须逐块填写好检查表，检查合格后的管片应在统一部位盖上合格章以及检查人员代号，合格的管片才干运出。管片运到工地后，须经盾构施工单位验收合格后，方可认为管片出厂。
（2）管片出厂检查内容：
① 生产期达成28天，管片强度达成设计强度的100％才干出厂；
② 管片无缺角掉边，无麻面露筋；
③ 管片预埋件完好，位置 对的；
④ 管片型号和生产日期的标志醒目、无误。
⑤ 检查进场钢筋、水泥、石子等所有材料、成品
⑥ 按规定随机抽取材料样品，监督送样；
⑦ 监督做好试块、构件的强度实验、渗漏实验、管片拼装实验。

19.6 质量标准

19.6.1 管片混凝土制作
(1) 做好浇注前的准备工作，涉及对各种机械设备(混凝土搅拌站、运送、浇注、蒸汽养护设备)进行检查，以保证整个工作日施工过程中正常运转；
(2) 钢模内清理干净，表面无混凝土残屑粘附；脱模剂稠稀适当，表面均匀；
(3) 钢筋骨架净保护层厚度要符合设计规定，允许偏差值为±5mm；
(4) 混凝土工序质检员应将入模后合格钢筋骨架、预埋件等检查验收，资料应在混凝土浇注前准备好，供监理工程师随机检查；
(5) 在混凝土浇注过程中，混凝土工序质检员应随机检查混凝土的坍落度、流动性、和易性，并做好记录，以备检查；
(6) 应采用对的的浇捣方法，不漏振、欠振或过振．达成外光内实，管片外型平整光洁，螺栓孔保持光滑。
① 特别强调浇捣时保证混凝土表面密实，振捣之后应进行两道收水；
② 管片的制作将接受监理工程师的检查，监理工程师在整个合理的时间内应有权进入正在制作管片的场地，可以自由地在任何阶段来检查管片的制作，观测所需的实验．对不符合规定的材料应停止使用于管片生产中，对巳使用的，应采用必要措施，并等待解决；
③ 水泥、骨料、混凝土、外加剂等取样及实验，按规范及标书规定执行。在管片制作过程中，应按监理工程师规定单独进行有关实验或测试；
④ 管片混凝土浇注完毕后．应静置一段时间。注意做好蒸汽养护工作，蒸汽养护温度不高于60℃，严格执行养护程序；
⑤ 管片脱模后须具体检查成型管片的质量，涉及管片外观尺寸，有无出现小裂缝、气孔、蜂窝、麻面，管片不能因蒸汽养护等因素产生大于规定的裂缝等缺陷，如孔洞直径小于3mm或深度不超过2mm，裂缝长度小于50mm，棱角或缝宽≤0.2mm，边角损伤在50mm、深30mm范围内，可自行修补；修补时，应及时做好记录并告知监理工程师解决；
⑥ 脱模后管片须在养护池内养护7d。立方体试块28d强度达成设计规定，管片才可使用在工程中。

19.7 成品保护

19.7.1 管片堆放
19.7.1.1 管片应按生产日期及型号排列堆放整齐，并应搁置在柔性垫条上，垫条厚度要一致，搁置部位上下一致。
19.7.1.2 管片堆场坚实平整，管片应内弧面呈元宝形堆放整齐，堆放高度以四块为宜。
19.7.2 管片运送
19.7.2.1 管片出厂到工地时，管片应内弧面向上平稳地放于有专用支架的运送车辆的车斗内。
19.7.2.2 在同一车装运两块以上管片时，管片之间应附有柔性材料的垫料。
19.7.2.3 配备能满足盾构施工需要的管片运送车辆，保证盾构推动连续性。

19.8 安全环保措施

19.8.1 制作管片钢筋笼的边角料，应集中回收，不得随意堆弃。
19.8.2 制作管片混凝土后的废水，应经解决后，排入排污管道。

19.9 质量记录

19.9.1 钢筋混凝土材料的抽样检查质量记录。
19.9.2 混凝土配合比抽样检测记录。
19.9.3 管片制作密实度抽样检查质量记录。
19.9.4 管片混凝土养护时间记录。
19.9.5 管片制作精度抽样检查质量记录。
19.9.6 管片混凝土强度检查记录。
19.9.7 管片防水性能抽样检查质量记录。