浅谈地铁盾构管片生产中的若干技术问题

随着各大城市轨道交通系统的迅猛发展，盾构管片的使用数量越来越大，其生产过程中的机械化程度和质量性能要求也越来越高。在这个过程中，必须把握好施工过程中的各个作业环节，确保地铁盾构管片具有较强的质量的性能。本文结合北京地铁16 号线01 标段直径6.4m 盾构管片的生产过程，对模具加工和生产工艺流程进行了研究与分析。

1 模具要求

针对于预制混凝土构件来说，模具质量非常重要，直接关系到构件的生产成本、生产效率、性能质量、使用寿命、通用性等各个方面，甚至决定着整个构件生产结果的成败。因此，在生产模具的过程中，具有以下要求：

1.1 强度、刚度和稳定性要求

在浇筑混凝土的过程中，必然会对模板产生一定的侧压力，而且在生产预制构件时，混凝土振捣是一个必不可少的重要环节。因此，模具不仅承受着来自于混凝土的侧压力，同时还承受着振捣力。北京地铁16 号线01 标段直径6.4m 盾构管片A 片最大弦长为3869.9mm，宽度为1200mm，厚度300mm，总重量约3.2t。另外，采用的是模内振动器自振形式，振动频率为217Hz，离心力为47kN。根据以上数据，计算得出侧压力为7.2kN/m2，模具同时承受217Hz 的震动力和47kN 的离心力。由此可见，混凝土浇筑对于模具的强度、刚度、稳定性都提出了较高的要求。

1.2 构造要求

在预制构件的过程中，时常会遇到产品无法脱模或者啃边等情况，其主要原因在于模具构造存在问题。要想避免此问题，应在生产过程中注意以下问题：首先，模具必须具备足够的脱模倒角。当预制构件中含有预留孔洞时，在预留孔脱模方向禁止出现阴角，同时，为了方便出模，还需要预留出一定的脱模倒角。例如在生产6.4m 直径的盾构管片时，最小的脱模角应为3.18°，如果没有达到此角度，势必会导致构件无法脱模；其次，通过防漏胶条的合理设置，可有效减少或避免漏浆问题，从而避免出现蜂窝麻面现象。特别是在侧模与底模接合的部位，必须对防漏胶条进行科学设置。

2 生产工艺控制措施

2.1 模板检测

在正式进行管片制作之前，需要对管片三环水平拼装精度进行综合检测，并且通过试生产对钢模精度与实物精度进行比对，确保各项检测指标均在允许的公差满园之内方可正式投产。需要注意的是，在进行钢模检测的过程中，应将各项检测值及时准确的填写在检查表中，从而确保检测工作的有效性和可追溯性。

2.2 钢筋笼骨架的制作

钢筋笼骨架主要包含以下制作步骤：首先，按照构件配筋图，对每一种类型的钢筋均以编号的形式进行标示，并且确保每一个编号都是唯一的，为后续的下料及放样工作提供便利条件。不同种类的钢筋要分类堆放，便于管理及取用；其次，焊接作业需要在胎具内完成。在焊接的过程中，须按照胎具上的标识，正确摆放钢筋笼的主筋、箍筋及横筋。这样既可以方便焊接施工，又可以有效保证焊接的质量；最后，当焊接完毕后，在吊运的过程中，应按照每个钢筋笼的编号将同类型钢筋笼堆放在一起，为后续取用提供方便。

2.3 入模及预埋件的安装

在此环节，如果螺栓孔的位置与管片的环向缝隙及纵向缝隙过大，必然会形成隧道漏水隐患。因此，必须仔细确认螺栓孔的位置，确保其科学合理。同时，位于管片中心位置的预埋管既是管片吊装时的起吊孔又是注浆孔。如果预埋管在预埋时或者混凝土振捣时发生偏移或倾斜，将导致吊装孔不垂直。这一问题，必然会给吊装施工带来较大的困难，进而影响到管片的拼装质量。因此，施工人员必须对此类问题进行防范，确保预埋件位置的稳定性。

2.4 混凝土裂缝的控制

首先，对混凝土原材料的质量进行严格把关，从采购环节杜绝质量不合格的砂石、骨料及水泥原材料的流入，从源头上防范混凝土早期开裂；其次，确保混凝土配合比的科学合理性。对于混凝土来说，如果水灰比过大，多余水分必然会在混凝土中占据一定的空间，随着内外部水分的逐渐挥发，就会出现裂缝问题；如果水灰比过小，水泥与毛细管内水分发生反应，会产生一定的内部负压，同样也会形成裂缝。因此，在配合比设计中，必须计算出最佳的水灰比，还可以加入适量的粉煤灰掺合料，降低水化热量，从而达到减少混凝土收缩变形和温度裂缝的目的。需要注意的是，在确定混凝土配合比之前，有必要进行试配，以获取准确的养护时间和抗压强度；还需要对混凝土进行强度检测及抗渗性试验，从而确保混凝土强度及抗渗性符合建设需要；对管片吊装孔也要进行抗拔试验，确保其具有较强的抗拔能力；最后，混凝土的灌注及振捣是决定混凝土施工质量的关键环节。在浇筑之前，必按规定对模具进行检查，将验收合格的模具取走，并挂在钢筋笼上相对应的标志牌上，表示可以进行浇筑；在混凝土振捣环节中，直至混凝土与侧板接触部位不再有喷射状气泡、水泡、全部均匀为止。在这个过程当中，还要时常观察各紧固螺栓、螺杆以及其它预埋件是否发生位移，一旦发现问题，要立即停止浇筑及振捣，并且在已经浇筑完毕的混凝土凝结之前将其修整好。

2.5 管片养护

管片养护主要包含前期、中期、后期三个阶段：首先，在前期养护阶段主要采用罩式蒸汽养护。在蒸养的过程中，工作人员需随时检查、记录各测温点的温度变化情况，确保蒸养罩内温度达到相关要求，同时保证管片的均匀升温和降温。同时，还要观控制好各项工艺控制指标，一旦发现偏差，应对供汽量、控制温度、升降温速度进行及时调整。确保蒸养结束后，混凝土可达到事先规定的脱模强度；其次，管片中其养护主要是做好脱模控制。管片所采用的真空吸盘脱模强度需要达到15MPa 以上；在脱模时，其强度必须达到40%以上，并且确保其平稳、垂直起吊，不得出现单侧或者强行起吊等情况；在管片内弧表面注明生产日期、制造编号、管片编号、管片类型等信息，为后续施工提供便利条件。最后，管片后期养护。当管片表面温度与养护用水之间的温差小于20℃时，即可在水池内进行浸水养护。在养护用水中需掺入生石灰，使其形成Ca(OH)：溶液，并将pH 值控制在9-12 之间。

2.6 出模

在出模之前，一是要确保管片混凝土强度达到标准强度的40%，二是确认构件与模具之间无任何连接，方可出模。出模之后，需由检验人员进行检查，检查合格后方可视为成品进行存放。

3 结束语

盾构管片是地铁工程施工中一个非常重要预制构件，一旦其生产质量出现问题，必然会对整个地铁盾构施工质量和盾构隧道质量造成极其严重的影响。因此，相关技术人员有必须对盾构管片生产技术进行更一步的探索与研究，不断提高盾构管片的生产水平。

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