我国预制混凝土衬砌管片生产技术及标准现状.pdf

2 0 1 1 年第 2期 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS 2 01 1 N0 2 Fe b r u a r y 我国预制混凝土衬砌管片生产技术及标准现状 谈永泉 ， 杨鼎 宜 ， 俞 峰 ， 许 晓东 ( 1 苏州混凝土水泥制品研究院有限公 司， 2 1 5 0 0 4 ； 2 扬州大学 ， 2 2 5 0 0 9 ) 摘 要 ： 在对 国 内预制混凝土衬砌 管片生产进行调研 的基 础上 ， 介绍 了我 国管 片的生产技术及 质量标 准现 状 ， 结 合 预 制 混 凝 土 衬 砌 管 片 生 产过 程 控 制 对 管 片 国 家标 准及 管 片 生 产 工 艺技 术 规 程 行 业 标 准 具 体 内容 进 行 了叙 述 。 关 键 词 ： 预 制 ； 混凝 土 ； 衬 砌 ； 管 片 Abs t r a c t ：On t he b a s i s o f i nv e s t i g a t i n g p r e c a s t c o nc r e t e l i n i n g s e g me n t s pr o duc t i o n i n Ch i n a，t he pr o du c t i o n t e c h n o l o g y a n d q u a l i t y s t a n d a r d s t a t u s o f s e g me n t s i n C h i n a a r e i n t r o d u c e d C o mb i n i n g w i t h p r o d u c t i o n p r o c e s s c o n t r o l o f p r e c a s t c o n c r e t e l i n i n g s e g me n t s ， t h e d e t a i l s o f n a t i o n a l s t a n d a r d s a n d i n d u s t r i a l s t a n d a r d s i n p r o d u c t i o n p r o c e s s r u l e s o f p r e c a s t c o n c r e t e l i ni ng s e g men t s a r e i n t r o d uc e d Ke y wo r ds ：Pr e c a s t ；Co n c r e t e ；L i n i n g ；S e g me nt s 中图分类号 ： T U 5 2 5 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 1 ) 0 2 2 5 0 7 0前 言 我国从 1 9 6 5年开始修建地下铁道 ，至今 已有 北京 、 天津 、 上 海 、 广 州 、 深 圳 、 南京 六 个 城 市建 成 部 分地铁。 目前 ，除上述城市在继续修建地铁外 ， 西 安 、 沈 阳 、 成 都 、 杭 州 、 苏 州 、 重 庆 、 武汉 、 宁 波 、 郑州 、 哈尔 滨 、 无 锡 等 城 市也 正在 建 地铁 ； 大连 、 长 春 、 青 岛等城市也即将或将要修建地铁( 至 2 0 0 9年 6月 ， 国务 院获批 建设 轨道 交通 的城市 2 2个 ) 。 我国的地铁建设 主要经历了三个 阶段 ： 第一阶 段 为 起 步 建设 阶段 ( 1 9 6 5年 至 1 9 9 8年 ) ； 第 二 阶 段 为平 稳 发展 阶段 ( 1 9 9 9年 至 2 0 0 4年 ) ； 第 三 阶 段 为 快 速建设 阶段 ( 2 0 0 5年 至今 ) 。 1 城 市轨 道建 设概 况 进 入 2 1 世 纪 ，我 国地 铁 建 设 步入 了快 速 发展 的阶段 ，各大城市地铁建设项 目竞相开工 。截 至 2 0 0 8年底 已有 1 0个 城市 拥有 共 2 9条城 市 轨 道交 通运 营线 路 ，运营 里程 达到 7 7 6 k m，年客运 总 量达 2 2 1亿次 。而据 不 完 全统 计 ， 北 京 、 上 海 等 1 5个 城 市共 有约 5 0条 ， 1 1 5 4 k m轨 道交 通线 路 在建 。 国家有关部 门规定 人 口 3 0 0万以上 、 G D P值 1 0 0 0亿元以上 、 年财政收入 1 0 0亿元 以上的城市可 以建地铁 ，轻轨的标准 只要达到上述条件 的 6 0 即可 ， 实 际上 达到 或接 近 这个 标 准 的城 市 已有 近 5 0 个 。 地铁工程的造价一般在 5亿元 k m左右 ， 国家审 批 手续 严 格 。截 至 2 0 0 9年 底 ， 有 约 2 7个 城 市 正 在 筹 备建 设 城 市轨 道 交通 ，其 中 2 2个 城 市 的轨 道交 基金项 目： 国家 自然科学基 金资 助项 目( 5 0 4 7 8 0 3 8 ) 。 通 建设 规划 已经获得 国务 院批 复 。 至 2 0 1 5年前 后 ， 北 京 、 上 海 、 广 州 等 2 2个 城 市 将 建 设 7 9条 轨道 交 通 线 路 ， 总 长 2 2 5 9 8 4 k m， 总 投 资 8 8 2 0 0 3亿元 。2 0 1 5年前后 ， 我 国建成和在建轨 道 交通 线路 将达 到 1 5 8条 总 里程 将超 过 4 1 8 9 k m。 伴 随 我 国经 济建 设 的发 展 ， 大 中城 市 的膨 胀 趋 势也相 当惊人 ， 公 共交通需求急剧上升 ， 修建地 铁 和 轻轨 已是各 大 城 市基 础 建设 的必 要 内容 ， 是 现代 化大都市的标志 ， 而且是 ： 早规划 ， 早 主动 ； 早筹备 ， 早 成 功 ； 早 动 工 ， 早见 效 。作 为一 种 低 能耗 、 低 环 境 污染 、 低 出行 费用 、 低 土 地 占用 的交 通方 式 ， 轨 道 交 通 是 体 现 以人 为 本 原 则并 对 环 境 友 好 的 “ 绿 色 交 通 ” 。在 2 0 0 4年 6月 的 “ 中 国隧 道 与地 下 空 间发 展 研 讨 会 ” 上 中国 工 程 院 院士 王梦 恕 先 生 就 提 出 2 1 世纪是我国地下空间时代。 伴 随我国地铁建设 规模 的不断扩大 地铁修建 技 术 得 到 了不 断 的发 展 地 铁 施 工 方 法 已 由原 来 单 一 的 明挖 法 发 展 到现 在 的 明挖 法 、 盖 挖 法 、 矿 山 法 、 盾构法等多种方法并存。其 中盾构法由于具有 经济安全 、对地面 自然条件和建筑物依赖较小 、 施 工工期较短等优点 ， 在我国地铁建设中得到 了迅速 的发展。另外 ， 我国越江道路 、 输气和市政排水隧洞 等工 程 中也采 用盾 构法 。随着盾 构法 研究 的深 入及 应用 工 程 的增 多 。 盾 构 法 目前 已成 为 我 国地铁 隧道 工程 的一 种 主要施 工方 法 隧道 衬 砌环 由数 块 管 片组 合 而 成 ， 管 片是 盾 构 法施工的隧道结构衬砌主体 ， 对 于整个隧道 的质量 和使用寿命起着关键作用。 目前 ， 管片的类型主要 一 25 2 0 1 1 年第 2期 混凝 土与水 泥制 品 总第 1 7 8期 有球 墨铸 铁管 片 、 钢管 片 、 复 合管 片 、 纤 维混 凝 土管 片和钢 筋混凝 土管 片等 ， 几 种管 片 的比较如 下 。 球 墨铸 铁 管 片 ： 强 度 高 、 延 性 好 、 易铸 成 薄壁 结 构， 管片重量轻 ， 搬运方便 。 管片精度高 ， 外形准确 ， 防水性好 ， 但加工设备要求高 、 造价大 ， 需翻砂成型 后 用 大 型 金属 切 削机 械 加 工 ， 脆 性 、 不 宜承 受 冲击 荷 载 ， 目前 已较少用 。 钢 管片 ：主要 用型 钢或 钢 板 焊接 加工 而 成 强 度高 、 延性好 、 重量轻 ， 运输安装方便 ， 精度稍低于 球墨铸铁管片 ， 但刚度小 ， 施工时在施工应力作用 下易变形 ， 在地层内也易锈蚀。 造价较高。 复合 管 片 ： 外 层用 钢 板 制 成 、 在 钢 壳 内浇 注 混 凝 土 的复 合结 构 ，重量 比预制 混 凝土 衬砌 管 片 轻 ， 刚度 比钢 管 片 大 ， 金 属 消耗 比钢 管 片 少 ， 缺 点 是 钢 板 耐蚀性差 ， 加 工复 杂 。 纤 维混 凝 土管 片 ： 在混 凝 土 中掺 高弹 模 的钢 纤 维 ，或者复掺高 弹模 的钢纤维和低 弹模 的合成纤 维 目前 在 国内还是 属于起 步试验 阶段 。 钢筋 混 凝 土 管 片 ： 以钢 筋 、 混凝 土 为 主 要 原 材 料 制 成 的管片 ， 有 一定 强 度 ， 加工 制作 比较容 易 ， 耐 腐蚀 、 造价低 ， 是最 常用 的管片形式 ， 但较笨重 ， 在 运输 、 安装施工过程中易损坏。 目前 ，国内应 用最 广泛 的是 钢筋 混凝 土 管 片 。 北京 、 上海 、 广州 、 深圳 、 等所有城市地铁工程 ； 西气 东送穿越长江段 ( 隧道 ) 等盾构施工均采用 了钢筋 混 凝 土 管 片 ， 另 外 在 建项 目还 包 括 上 海 、 武 汉 等 地 大 型公 路过 江 隧道 和 引大 济黄 、 南 水 北调 中线穿 黄 工 程等 大型 隧道工程 也都采 用 了钢筋 混凝 土管 片。 目前 ， 国内管 片 的价 格 一 般 在 1 8 0 0 2 0 0 0元 m3 o用钢 量一 般在 1 5 0 1 8 0 k g m 。 下文 所称 的管片均 指 钢筋 混凝 土管 片。 2地铁建 设 的标 准情 况 随着我 国 隧道建 设事 业 的发展，我 国隧道 建设 相关规 范制 订工作 不断得 到完 善 。现有 与管 片相关 的工 程建设 规 范 、 标 准 主要有 ： G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2 ( 混凝 土结构设计规范 、 G B 5 0 1 0 8 2 0 0 8 ( 地下工程防水技 术 规 范 、 G B 5 0 1 5 7 2 0 0 3 地 铁 设 计 规 范 、 G B 5 0 2 0 4 2 0 0 2 混凝 土结 构 工程 施工 质量 验 收规 范 、 G B 5 0 2 9 9 1 9 9 9 地 下铁 道 工 程 施 工及 验 收规 范 ( 2 0 0 3版 ) 、 G B 5 0 4 4 6 2 0 0 8 盾 构 法 隧道 施 工 与 验收规 范 。 现 有 工 程 建 设 标 准 存 在 的 主 要 不 足 有 ： G B 5 0 1 5 7 2 0 0 3 ( 地铁设计规范 、 G B 5 0 2 9 9 1 9 9 9 ( 地 下铁 道工 程施 工 及验 收 规 范 和 G B 5 0 4 4 6 2 0 0 8 ( 盾 构法 隧道 施 工与 验 收规 范 是 三个 工 程 建设 类 国家 一 2 6一 标 准 ， 对 地铁 工程 和 盾构 法 隧道施 工 具有 广 泛 的指 导 意义 ， 尽 管 涉及 管 片 相 关 内容 。 但 这 三 个标 准 没 能 将 预制 混 凝 土 衬 砌管 片 作 为 一 个产 品来 加 以规 范 ， 相关管片的内容十分简单 。由于管片产品的特 殊性 ， 难于包涵在 G B 5 0 2 0 4 2 0 0 2 ( 凝土结构工程 施工 质量验 收规 范 中。 苏州 混凝 土 水泥 制 品研 究 院根 据市 场 的需 求 ， 提 出 了 制 订 管 片 国家 标 准 的 建 议 ， 2 0 0 4年 立 项 2 0 0 7年完成制标工作 。G B T 2 2 0 8 2 2 0 0 8 ( 预制混凝 土衬砌管片 国家标准于 2 0 0 8年 6月发布 ， 2 0 0 9年 4月正式 实施 。 完成 了 国家 标准 的编制 工作后 ， 苏州 混凝 土水 泥 制 品研究 院 提 出了制 订 预 制混 凝 土衬 砌管片生产工艺技术规程行业标准计划 ， 2 0 0 7年 立项 ， 2 0 0 9年 4月通 过审议 。 在标 准 编制过 程 中 ， 编 制组 对 国 内管片 生产 企业 进 行 了实地 走 访 ， 及 时 了 解 了行业 现状 。 3 国 内管片 生产的 现状 2 0多年来 我 国预制混凝土衬砌管片的企业数 量 、 产 品 质量 、 生 产技 术 水 平 、 生 产 工艺 装 备 、 行 业 管 理 水平 等 得 到 了大力 的 发展 。附 着 式 高 频振 动 器 、 隧道 养 护 技 术 、 自动 化 流 水作 业 等 一 批 先进 的 生产 技术形 式在 管片生 产企 业得到 推广 。 3 1 我 国管片 生产企 业分 布情况 管 片 自重大 。 运输距 离有 限 。 目前 ， 我 国开展地 铁 建设 的城 市 。 包 括北 京 、 天 津 、 上 海 、 广 州 、 深 圳 、 南 京 、 西 安 、 沈 阳 、 成 都 、 杭 州 、 苏 州 、 重 庆 、 武 汉 、 宁 波 、 郑州 、 哈尔滨 、 无锡 、 昆明 、 南 昌等城市都建成了 管 片生产 基 地 ， 其它 规划 建设 轨 道 交通 的 城市 也在 筹建管片生产企业 。管片的使用领域包括了地下铁 路隧道 、越江公路隧道 、水利工程隧道等。在 G B T 2 2 0 8 2 2 0 0 8 ( 预制混凝土衬砌管片 国家标准( 以下 简称 国家 标准) 中 ， 对 产 品的应 用范 围描述 为 轨道交 通 、 公路 、 铁 路 、 水 工 、 电力 、 市 政等 隧道工 程 。 目前 ， 国内生产 企业有 6 0多家 。 3 2 各 地企业 管 片的生产 规模 目前管片的生产企业一般根据地铁施工进度 安 排 生产 。 由于地 铁施 工 进度 不 同 ， 管 片 的 生产 规 模 不一 具 体 的生产 规 格与 当地 隧 道施 工 的产 品要 求相 对应 。 3 3生产工艺 目前 ， 国 内管 片企业 生 产工 艺 主要 有 固定 模具 法 、 固定振动 台法和流水传输线法 ， 表 1 是对管片 生 产工艺 的 比较 。 3 4管片结构 形式 国 内 8 0 还 采 用 直 线 段 管 片和 曲线 段 管 片 进 谈永泉 ， 杨鼎宜， 俞峰 ， 等 我国预制混凝土衬砌管片生产技术及标准现状 表 l 管 片 主 要 生 产 工 艺 及 比较 模 具 位 置 相 对 固 定 桥 吊 或 运 输 车 运 送 混 凝 特点土进 行 浇筑 ， 成 型 后 加 养 护 罩 或 养 护 盖 进 行 养 护 振 动 台 和 混振 动 台 和 混 凝 土 浇 凝 土 浇 筑 位筑 位 置 相 对 固 定 ， 置相对 固定 ，模具 由轨道 输送 至 模 具 由 桥 吊振 动 位 置 浇 筑 成 吊 至 振 动 台 ， 型 ， 形 成 成 型 、 静 成 型 后 吊至停 、 蒸 汽 养护 、 脱 模 养护 区养护 一条龙的形式 设备模具+ 桥 吊 组成+ 养护罩 模 具 + 振 台+ 模具 + ( 振 动 ) + 传送 桥 吊+ 养护池线+ 养护窑+ 桥吊 塞 嘉 茭 霎 振 动 台 霎 著 霎 羹 睁 髫 行组合铺设 ， 2 0 左右是通用管片。 然而国外 已经大 量采 用 通 用 管 片 ， 这 给 设 计 、 生 产 和 施 工 都 能 带 来 方便 和较 好 的经 济 效 益 。模 具投 入 成 本 低 ， 通 用 管 片是今 后 发展 的方 向 。国 内隧 道工 程现 有采 用通 用 环管片的有 ： 深圳地铁 1 、 2 、 3 、 4号线全部 ， 5号线大 部分 ； 广深港客专线 ； 南水北调中线穿黄工程 ； 宁波 地 铁工 程等 。 3 5 养护 方式 管片养 护 方 式基 本 采 用蒸 汽 养 护 加 浸水 养 护 、 喷淋养护或喷涂养 护剂 的方式 。在南方地 区， 以蒸 汽养 护 加水 养 护 居多 。北 方地 区 由于冬 季 施 工 时 ， 无法 进 行水 养 护 大 部分 企 业 采用 蒸 汽 养 护加 喷涂 养护剂。从调研 到的企业实际情况看 ， 1 0 0 的企业 均 采 用 蒸 汽养 护 ； 后 续 的养 护 方 式 中 ， 广 州 安 德 为 蒸汽养护后进行喷淋养护 ， 北京建工 、 辽宁兴荣 昌、 北京 港 创 为喷 养 护剂 养 护 ， 其余 均 是 水 中继续 养 护 7 1 4 d ， 达到 2 8 d后 出厂 。 3 6 质 量控 制情 况 由于产品的重要性 各地业 主 、 监理单位 等对 管片的生产均进行了严格质量控制。一般对地铁管 片原 材料 、 配 合 比 、 管 片钢 筋 笼 制作 和 入 模 、 管 片 的 浇 捣 和成 型 、 管 片 的养 护 、 管 片 的堆 放 、 钢 模 和 管 片 的检验等均作出严格规定 。 4管片 生产 工艺 流程 及质 量控 制 4 1 管片生产工艺流程 管片生产工艺流程如图 l 所示 。 4 2 管片生产质量控制 钢筋混凝土管片是高精度 的混凝土预制构件 。 是 隧 道 结 构 的 主 体 ， 需 承受 外 界 土层 压力 ， 地 下 水 l 脱 模 剂 喷 涂l 钢 筋 笼 制 作 H 废 弃 或 返 工 1 =亡 k J 丁一 l钢筋笼安装 I 钢筋笼检验 L I 匾匦 叵匦一 匾匦 臣 图 1管 片牛 产 下 流 程 图 压力以及隧道 内的各种动荷载冲击 ， 其质量直接关 系隧道整体使用安全。其预制技术主要包括八个方 面： 钢模控制； 钢筋骨架制作 ； 混凝土配制搅 拌； 成型； 蒸汽养护； 脱模修补 ； 二次养护； 产品检验。 4 2 1 钢模控 制 管 片精 度关 系着 盾 构 隧道 的拼 装质 量 ， 影 响隧 道整体 的防漏性能 、 结构 安全性 等使用性 能 ， 管片 精度主要 由钢模具本身精度决定 。 一 般情况下 管片钢模正式投产前经过四阶段 检测 ， 即加工装配精度检测 ， 运输到厂钢模定位后 的精度检测 ， 试生产的钢模精度 同实物精度对 比检 测 ， 以及试生产 中管片随机三环拼装精度 的综合检 测 。各 项指 标符 合 要求 后才 可投 入 生产 。 在 正 常 生产 状 态下 企业 通 过 对 钢模 进 行 浇 捣 前 的快 速 检 查 和 钢 模 的定 期 检 查 等 实 施 模 具 的 控 制。快速检查是用专用的快速测量工具对钢模 中心 宽度和能显示钢模正确合拢的项 目进行测试 。钢模 定期检查是保证钢模在允许公差范 围内进行管 片 制作 ， 从而保证管片尺寸的准确性。正常情况下 检 查周 期 以每套 制作 2 0 0环管 片 为准进 行 三环 拼装 。 目前 。 国内使用 的模具大体可分 为三类 ， 一类 是配备 附着振动器的整体振动式模具 ： 一类是用插 入式振动器成型的人工振捣式模具 ； 另外的就是振 动台用模具。 对钢模的控制主要从钢模尺寸偏差 、 脱模剂的 选择 、 钢模组合和钢筋笼 的安放四个方面进行。 ( 1 ) 高精度钢模尺寸允许偏差见表 2 。 一 27 2 0 1 1 年第 2期 混凝 土与水 泥制 品 总第 1 7 8期 表 2 管 片 钢模 寸 允 许 偏 差 每套模具使用 2 0 0次后 需进行全面的检测， 以保证模具的精度要求。模具停止使用时要进行润 滑防锈处 理 。 ( 2 ) 脱 模剂 的选择 应 选用 质 量稳 定 、 无气 泡 、 适 于喷 涂 、 脱 模效 果 好 、 不影响构件外观颜色的脱模剂 。要求采用优质 水 溶性脱模 剂 。 ( 3 ) 钢模组合 模 具 清 理 禁 止 使用 砂 纸 等容 易 损 伤 模 具 表 面 的物品 ， 以免影响模具的精度。组模前必须认真清 理 模 具 ， 重 点 清 理模 具 侧 板 、 端板 、 底 板 的 接触 面 ， 清理侧模 、 端模的接触处 。模具清理顺序 ： 先 内后 外 ， 先 侧板 、 端 板再 底 板 ， 先 中间后 四周 。清 洁关 键 部 位 ： 止水 带 凹 槽 、 底 部 密 封 条 、 定 位 机 构 、 侧 端 板 连接部 、 侧端板下 口、 手孑 L 座眼、 椎形螺栓 四周。清 理 后 的模具 内表 面 的任 何 部位 都不 得 有残 留杂 物 ， 与 混 凝 土接 触 的钢 模 面 清理 时不 准 用 锤 敲 和 凿 子 凿 ， 严防损害钢模表面。 目测及触摸检查无微小污 物后方可涂油合模。严格遵守先端模后侧模 的合模 顺 序 按照 模具 手册 要 求 的扭矩 紧 固相 应 螺 栓 注 意 固定 螺丝 从 中问位 置 向两 端顺 序 拧 紧 ， 严 禁 反顺 序 操 作 ， 注 意 侧 板 受 力均 匀 ， 以 免模 具 变 形 造 成 精 度损 失 。合 模后 的尺 寸误差 应符合 表 2的要求 。 钢模 清 理 完 毕 后涂 刷 脱 模 剂 ，涂 刷 应 均 匀 一 致 ， 不得 出现有 漏刷 、 积油 和淌 油现象 。每套钢 模及 其 配 件 均应 编号 ， 组 装 时必 须 对 号 入 座 ， 禁 止 相 互 混用。组模前应检查模具各部件 、 部位是否洁净， 脱 模 剂喷涂 是 否均匀 ， 不足 的地方 要清抹 、 补 喷涂 。在 钢 模合拢 前应 查看模 底与侧 模接 触处 是否 干净 。 钢模合 拢 后 ， 用 内径 千分 尺在 快 速校 验 刻 痕点 对 组 装后 的模 具进 行 宽度 校验 ， 若 超 过误 差 允许 范 围 必须重新调整直至符合要求。 ( 4 ) 钢 筋笼 的安 放 钢 筋骨 架在 搬运 和 入模 时 不得 碰撞 ， 保 证钢 筋 骨 架 完整不 变 形 。钢筋 骨架 人模 后 ， 应 检查 钢筋 骨 架 位置是 否正确 ， 如有 移位 ， 应及 时调整 。钢筋 骨架 四周或底部 应按 设计 规定设 置保护 层垫 块 。 钢 筋骨 架应 放 于钢 模平 面 中 间 ， 其 四个 周边 及 一 2 8一 底面须卡绑垫块 ， 垫块厚度应符合设计混凝土保护 层 厚度 要 求 。钢 筋 骨架 不 得 与 螺 栓 手 孔模 芯相 接 触 。安装螺 栓棒必 须 到位 ， 不 得有松 动现 象 。 安装 灌浆 孔 ( 吊装孔 ) 预埋 件 时 ， 其底 面必 须 紧 密贴 于安 装 面 ， 不 能 产生倾 斜 和 位置 错 动现 象 。所 有 预埋件 必 须按 照设 计要 求 准确 就位 。 并 应 固定 牢 靠 ， 防止混凝土振捣时产生移位现象 。如是钢质预 埋 件 ， 应 与钢 筋 骨 架 连 接 焊 牢 ， 暴 露 在 混凝 土 外 的 面应进行 防腐 处理 。 钢筋 和预埋 件不 得沾有 油污 和脱模 剂 。检 查钢 筋 骨 架 入模 质量 ， 确认 合 格 后 ， 由质量 检查 员 和 施 工操作人 员签 字后 才允许 浇注 混凝 土。 4 2 2 钢筋 骨架制 作 管片是隧道主要受力构件 其承载力 主要由钢 筋 骨架 和 配 筋 所 决 定 钢 筋 骨 架 成 型 制作 至关 重 要 。钢筋 骨架 成 型需 从断 料 、 部件 弯 曲安 放 、 焊接 、 测量等 环节严 格控 制 。为保 证钢 筋骨架 尺寸 的准确 性 。 要 求 管 片生产 企业 钢 筋骨 架 的组 装 和焊 接在 靠 模上进行 。靠模的形式与管片的形式相适应 。为消 除普 通 电弧 焊产 生 的大量 焊渣 提高 混凝 土 对钢 筋 的握裹力 ， 要求生产企业采用 C O 气体保护焊机对 钢筋骨 架实施 焊接 。 ( 1 ) 钢筋 加工 钢筋 配料 及制 作应 严 格按 设 计 图纸 要求 ， 不得 随意 更改 。钢 筋 的断 料应 先进 行 放样 试 切 ， 经检 测 尺 寸 无 误 后 方 可 连 续 断 料 。 钢 筋 调 直 应 符 合 G B 5 0 2 0 4的相关规 定 钢筋 加工 尺寸偏差 应符 合表 3的规 定 。钢 筋进 入弯 弧机 时应 保持 平稳 、 匀 速 ， 弧 形 主筋加 工 时应 防止 平 面翘 曲 ， 钢筋 弯 曲成 型后 不 得 出现 裂纹 、 鳞落及 撕裂 现象 ， 且 成 型尺寸正 确 。 表 3 管 片钢筋加T尺寸允许偏差 钢 筋 的弯 钩 和 弯折 应 符 合 GB 5 0 2 0 4中的有 关 规定 。除焊 接封 闭环 式箍 筋外 ， 箍筋 的末 端 应作 弯 钩 ， 弯钩形式应符合设计要求 ； 当设计无具体要求 时 ， 箍筋弯钩的弯弧 内直径应符合 G B 5 0 2 0 4中的有 关规 定 ；箍 筋弯 钩 的弯 折 角度 应 为 1 3 5 0且 弯 后平 直部分 长度 不应小 于箍筋 直径 的 5倍 。 钢筋焊接前须消除焊接部位 的铁锈 、 水锈和油 污等 ， 钢 筋端 部 的扭 曲处 应矫 直 或切 除 。施 焊后 焊 缝表面应平整， 不得有烧伤 、 裂纹等缺陷。 谈 永泉 ， 杨鼎 宜 ， 俞峰 ， 等 我 国预制混 凝 土衬砌 管 片生产 技术 及标 准现 状 ( 2 ) 钢筋 骨架加 工 钢筋骨架的组装 、 焊接应在符合设计的靠模上 进行 。采用 C O 保护焊点焊方式施焊 。焊接以保证 焊 接 点 牢 固 不 伤 主 筋 为标 准 ， 四周 满 焊 ， 内部 要 求 至 少 隔点 点 焊 ， 不 得 漏 焊 、 假焊 ， 焊 点 表 面 不允 许 有 气孔 及夹 渣 。每个 钢筋 骨架 内主 筋对 焊焊 接点 数量 不 应超 过 2个 ， 其位 置 应在 弧 面钢 筋 层 上 且不 在 骨 架最 外层 四周钢 筋上 ，其 他焊 接 质 量还 应符 合 G B 5 0 2 0 4的规定 。检验合格 的钢筋 骨架应做好标 识 以方 便 下 一道 丁 序 使用 。钢 筋 骨 架 的 尺寸 应 符 合表 4的要求 。 表 4骨架制作 尺寸允许偏差 管 片钢 筋 骨架 为 弧 型 ， 弧 型钢 筋 的 加 工存 在 不 易 成 型 、 尺 寸 不 易 控 制 等 难 点 ， 同 时 受 国 内 钢 筋 材 质 的影 响 加工 后 的钢 筋 成 品会 随 着 时 间 的变 化 而 反 弹变形 ， 可采取 的 措施 有 ： 引进 自动化程度高 、 加工精度高的钢筋加工 设 备 ， 加 丁精 度要 求+ 5 ram。 按 照先成型钢筋小 梁后成型整体骨架 的顺 序完成 管 片钢筋 骨架 的制 作 。钢 筋骨 架成 型 的胎具 上设 置 弯 螺 栓 孔 位 置 、骨 架 宽 度 和 骨 架 长 度 定 位 点 ， 采用 跳点 法焊 接工 艺一 次成 型 。 采用 C O 气体保护焊焊机进行焊接 ， 焊接质 量 高 ， 可有 效避 免 焊接 缺陷 。 钢筋骨架 的焊接须符合图纸要求 ， 弧型钢筋 骨架 的四周 主筋净 保护 层厚 度 必须 大 于 5 0 mm。 钢筋骨架堆放时超过规定要求 ， 钢筋骨架在 自重力作用下会发生变形。堆放时必须采用支架 ， 一 般叠 放层 数不 超 过 4层 。 4 2 3 混凝 土配 制及 搅拌 地铁设计寿命按百年设计 ， 要求地铁管片也具 有百 年 寿命 ，要 求 管 片用 混 凝 土也 具 有 百年 寿 命 ， 地铁管片还会受到地下水的腐蚀 ， 因此要保证其耐 久 性 。同时 ， 由于混 凝土 一般 为 C 5 0以上 ， 高 的水 泥 含量所带来的体积稳定性的下降会导致开裂 如何 减少水泥用量提高混凝土 的体积稳定性 同样要考 虑。管片成型时。 南于较高的钢筋配筋量 。 导致成型 比较困难 ， 要求管片用混凝土有 良好 的工作性。因 此 管 片 混凝 土需 具 有 高 耐久 性 、 适 当 高强 、 适 当 的 工作 性 和尺寸 稳定 性 。 作 为 混凝 土 预 制构 件 ， 混 凝 土 质 量直 接 影 响着 管片质量 ， 决定着管片的耐久性 、 抗渗性 、 力学性 能 等关键性能。混凝土质量控制需从原材料选择 、 配 合比设计 、 混凝土的搅拌等环节来控制。 ( 1 ) 混凝 土原 材料 水 泥 ：强 度等 级 不低 于 4 2 5级 的硅 酸 盐水 泥 、 普通硅酸盐水泥 ，其性能应符合 G B 1 7 5的规定 ， 放 置 时 间不 超 过 3个 月 ，过 期 或对 质 量 有 怀疑 时 ， 需 按规定重新检验 ， 并按检验结果使用。水泥 中的氯 离 子含 量不 得超 过 0 0 6 ， 碱 含量 不得 超过0 6 0 。 细 集料 ： 中砂 ， 细度 模 数 2 3 3 0 ， 含 泥量 不应 大 于 2 其 它 质量 应符 合 J G J 5 2的规 定 。 粗集料 ：碎 石或卵石 ，其最大粒径不宜 大于 3 0 mm 且不 应大 于钢 筋骨 架最 小净 间距 的 3 4 ， 针片 状 含量 不应 大 于 1 5 ， 含 泥量 不应 大 于 1 ， 其 它质 量应符合 J G J 5 2的规定。 拌合水 ： 符合 J G J 6 3中钢筋混凝土用水的规定 。 外 加剂 ： 质 量符 合 G B 8 0 7 6规 定 ， 严 禁使 用氯 盐 类外 加剂 或其 他对 钢筋 有腐 蚀作 用 的J b D N 。J l D u 剂应 经试 验 确定 ， J I- D N 剂 的应用 应 符合 G B 5 0 1 1 9的 规 定 。# t, D O N 的选 择应 与 管片生 产工 艺 相适应 。 粉煤灰应采用符合 G B 仃 1 1 5 9 6不低于 级技术 要求的粉煤灰 ，粉煤灰的应用应符合 G B J 1 4 6的规 定 。 矿渣粉 应采用符合 G B T1 8 0 4 6的不低于 $ 9 5级 技 术要 求 的矿 渣粉 。其它 掺合 料不 得对 管 片产生 有 害影 响 ， 使 用前 应进 行试 验验 证 。 ( 2 ) 混凝 土 配合 比设计 合理的混凝土配合 比设计是提高管 片耐 久性 的保证。要求混凝土设计强度等级和抗渗等级应符 合 工 程 设 计 要 求 。 混 凝 土 的 配 合 比 设 计 应 符 合 J G J 5 5的规 定 。 纤 维 混 凝 土 的 配 合 比设 计 应 符 合 C E C S 3 8的 规 定 。 混 凝 土 的 耐 久 性 设 计 应 符 合 G B 5 0 0 1 0和 C E C S 0 1的有关 规定 ，氯离 子 含量 不得 大 于胶凝 材 料总用 量 的 0 0 6 。混凝 土 的总碱 含量 应 3 0 k g m 。 投人生产前或混凝土设计 配合 比有调整时应 进行 混凝 土 抗 渗试 验 ，抗 渗试 验按 G B 5 0 0 8 2进 行 。 投 入 生 产前 或 混 凝 土 设 计 配 合 比有 调 整 时 应 进 行 混凝 土 总碱 量 和 混凝 土 氯 离子 含 量 的检 验 ， 混 凝 土 总碱量按 C E C S 5 3 ： 1 9 9 3进行检验 。 氯离子含量的检 验 按 相应 组 分 的氯 离 子 含量 试验 方 法 进 行 ， 总 氯 离 子含量 为各 组分 带人 的氯离 子含 量的 总和 混凝土配合 比及其耐久性设计 中主要 考虑以 下几 个 方 面 ： 混 凝 土 的抗 渗 性 能 ： 混 凝 土 的 抗 地 下 水 ( 抗 硫 酸盐 ) 腐 蚀 性 能 ； 混 凝 土 的抗 冻 性 能 ； 混 凝 一 29 2 0 1 1 年第 2期 混凝 土与水 泥制 品 总第 1 7 8 期 土的碱一 集料反应 ； 防止钢筋锈蚀 ； 碳化腐蚀等。 ( 3 ) 混凝 土搅 拌 首次使用的混凝土配合比应进行开盘鉴定 其工 作性应 满足设 计 配合 比要 求 。开 始生产 时至少 留置一组标准养护试件 ， 作为验证配合 比的依据。 在开盘前测定粗 、 细骨料 的含水率 ， 并据此 计算提出施工配合比。混凝土原材料计量偏差 ： 水 泥 、 水 、 外加 剂 、 掺合 料 1 ， 粗细集 料 2 。 第一次搅拌混凝土 ，搅拌机应充分湿润， 并 按配合比增加水泥用量 的 1 0 。混凝土应搅拌均 匀 、色泽 一 致 ，和 易性 良好 。搅 拌 时 间不 应低 于 1 2 0 s 。冬季生 产混 凝土搅拌 时 间应适 当延长 。 混凝土工作性应符合设计要求。浇筑前应进 行坍落度的检测 ， 并 目测检查混凝土粘聚性和保水 性 ；混凝 土 拌合 物性 能 的试 验 方法 应 符合 G B T 5 0 0 8 0的规 定 每天拌制的同配合 比的混凝土 ， 取样不得少 于一 次 ， 每次 至 少成 型三 组 强度试 件 。二组 试 件与 管 片 同条 件 养 护 测定 混 凝 土 脱 模 强度 和 出 厂强 度 管 片 出厂 时的混 凝 土强 度不 低 于设 计强 度 ： 另 一 组试件与管片同条件养护脱模后再进行 标准养 护至 2 8 d ， 检验设 计强 度 混 凝 土抗压 强度试 验方法 应符 合 G B T 5 0 0 8 1的规定 。混凝 土 2 8 d抗压 强度 的 评定 应符合 G B 5 0 1 0 7的规 定 。 混凝土的质量控制应符合 G B 5 0 1 6 4的要求。 上料系统计量装置 ， 必须按规定进行周期检 定并 作好记 录 。 4 2 4混凝 土浇 筑成 型 作 为混凝 土 预制 构件 ， 混凝 土 成 型质 量是 实 现 管 片 设计 、 体 现 管 片性 能 的保 证 ， 它 的优 良与 否 决 定着 管片最 终 的使用 质量 。成 型质量 控制需 根据 成 型工艺从混凝土施工质量等环节来控制 。 目前 ， 管 片 的 成 型方 式 主 要 有 三种 ， 分 别 是 插 入式 振动 器振 动成 型 、 附 着式 高频 振 动器 振 动成 型 和振动 台振动 成型 。 成 型过 程 中须 观察 各 紧 固螺栓 、 钢筋 骨 架及 预 埋 件 情况 ，如 发 生变形 或 移位 ，立 即停 止浇 筑 、 振 捣 。 尽快在已浇筑混凝土凝结前修整好 。振捣 时间 以混凝土表面停止沉落或沉落不明显 、 混凝土表面 气泡不再显著发生 、 混凝土将模具边角部位充实表 面有 灰浆 泛 出时 为宜 ， 不得 欠 振或 过 振 。成 型后 的 管 片外 弧 面 的 混凝 土收 水 间 隔 时 间 以管 片 外 弧 面 混 凝 土表 面 已达 到初凝 来 控制 。成 型 结束 后 ， 使 用 刮板沿着钢模外弧面刮除多余的混凝土 ， 使外弧面 沿钢模弧度平整 ， 然后压实压光 ( 特种要求 的管片 可不进行抹面 ) 。管片收水抹面后及时覆盖塑料薄 一 3 0一 膜 ， 避免管片出现失水龟裂。每次浇注混凝土后需 将钢模 外表 面清理 干净 ， 以免 影响钢 模组装 精度 。 为加强模具周转 提高模具使用效率 ， 可采用 自动 流水 线 组 织 生 产 。此 时应 注 意 各 工 序 衔接 严 密 ， 模具传递过程中应注意避免振动 。 4 2 5 蒸 汽养护 混凝 土 浇筑 成 型后 至开 模 前 。应覆 盖 保 湿 可 采 用蒸汽 养护或 自然 养护方 式进行 养护 。 当采 用 蒸汽 养护 时 ， 应 经试 验 确定 混 凝 土养 护 制 度 。管 片混凝 土 应进 行 预养 护 ， 静停 时 间不 小 于 1 h 。升温速度不宜超过 1 5 c c ， h ，降温速度不宜超过 2 0 l ， 恒温 最高温 度不 宜超过 6 0 。 管 片 的蒸汽 养护 可 采用 养 护罩 、 养 护 坑或 隧 道 养护窑养护 。蒸汽养护的设施必须完整无损 ， 以保 证蒸汽养护的质量 。管片在恒温阶段相对湿度应不 小于 9 0 。蒸养过程中要勤观察 ， 及时调节供汽量 、 控 制温度 、 升 降温速度 。蒸汽 养护结 束 ， 混 凝土应 能 达 到规定 的脱模 强度 。管片 在未脱 模前混