盾构管片的生产质量控制及修补措施--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

盾构管片的生产质量控制及修补措施

发表时间：2021/5/25 来源：《基层建设》2021年第2期作者：王利

[导读] 摘要：传统管理模式下，管片生产通常是现场操作人员一边生产一边手工录入当前的生产状况。

        中铁十四局集团房桥有限公司北京 102412
        摘要：传统管理模式下，管片生产通常是现场操作人员一边生产一边手工录入当前的生产状况。隐蔽工程等关键工序的验收依赖验收人员的综合素质及能力，且验收信息不对称，各层级管理人员和相关部门无法及时确切地了解生产过程中的各道工序信息，无法做到实时监控。而且，在质量追溯时，很难快速、准确地追溯到个人，造成责任不明确。因此，管片的预制虽然实现了工厂化生产和部分自动化作业，但并未形成智能化控制。取而代之的应该是一种更先进、更科学、更严格的基于信息化技术的生产管理模式，从而实现对管片预制生产的智能化控制和全生命周期的信息化管理。
        关键词：盾构管片；生产质量；控制；修补措施
        引言
        随着现代化城市建设的持续推进，我国的地铁工程飞速发展，盾构法在地铁施工中的应用越发广泛。作为隧道预制衬砌环的基本组成部分，盾构管片的质量与隧道施工质量密切相关。在生产盾构管片的过程中，最常遇到的问题便是表面的气泡以及收缩裂缝，这两大通病会严重影响管片的抗渗能力与抗压强度，而且还增加了后期的修补工作量。本文分析了盾构管片在生产过程中气泡产生和脱模后裂缝的形成原因，继而探讨了有效地处理措施。
        1概述
        盾构管片生产线一般由控制系统、模具运行系统、浇筑系统、振捣系统、养护系统、监控系统等组成，比较成熟的盾构管片自动化生产线有通窑式管片生产线和固定窑式管片生产线。通窑式管片流水线采用油缸牵引＋顶推模式，模具带钢轮，生产线整个控制系统稳定性好、安全性高，在国内具有较多的成功案例。自动化生产线具有简化盾构管片生产布局，减少人工成本，缩短生产周期，提高产品质量，降低生产成本，改善劳动条件等功能。与此同时，管片自动化生产线存在生产线设计、安装成本高、生产中组织管理要求高、生产工人活动范围较大、操作维护人员技术水平要求高等特点。目前，国内外盾构管片生产线的核心技术多掌握在设备厂家手中，管片生产单位自身设计研发的生产线甚少。笔者介绍了对盾构管片生产线智能控制技术进行的研究。
        2盾构管片的生产质量控制及修补措施
        2.1确保钢筋骨架制作精度
        在钢筋骨架制作过程中，按照流水作业方式进行布局。采用全自动弯箍机对直径为6～10mm的钢筋进行一次加工;采用自动传送切断机对直径为16～28mm的钢筋进行加工。采用钢卷尺检查受力钢筋长度、主筋弯折点位置、箍筋内净尺寸、分布钢筋长度，允许偏差为±5mm。每班的同一设备生产15环同类型钢筋骨架，应抽检不少于5根。采用钢模形式加工钢筋骨架胎模，与其他形式相比，该方法具有精度更高、稳定性更强的优势，可以保证钢筋骨架在实际生产加工中两端都能处于良好的控制状态，促使两端时刻处于相同平面上，提升其入模之后保护层的均匀性。
        2.2提升保护层混凝土的施工质量
        盾构管片是地铁工程施工中常用的材料。盾构管片施工属于隐蔽性工程，施工完成之后，从表面难以看到盾构管片的样式和结构，难以对其进行维护。对盾构管片而言，其保护层混凝土常年和地下水接触，若保护层混凝土存在质量问题，极易发生渗漏，从而影响地铁工程的质量和安全性。因此，为保证混凝土的质量，需要专门设计混凝土搅拌站。在本案例工程中，采用了具有良好搅拌性能和高度稳定性的 HZN － 120 型搅拌站。其搅拌能力计算公式为: 式( 1) 中，V 为搅拌后产生的混凝土量( m 3 /min) ; Q 为搅拌机拌和的理论量( m 3 /h) ，在本案例工程中取值为 120 m 3 /h; T 为每盘搅拌的时间( min) ，取值为 3 min; η 为机械利用系数，取0．8;t 为每天搅拌的时间 ( h) ，本工程中取值为20 h 。将相关数值代入公式中，可计算出该搅拌站搅拌能力 V =640 m 3 /min。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        2.3RFID系统
        RFID处理系统的核心是RFID技术，其贯穿于整个管片的预制流程。它的应用实现了在管片“物联网”平台下管片的智能识别、信息的采集处理甚至是自动控制等功能。该系统由超高频抗金属芯片、手持移动读写终端、信息采集固定终端、管片建档智能一体机和管片标识管理智能一体机组成，这些终端和一体机均可通过无线WIFI、5G或有限局域网与盾构管片预制管理系统数据库相连，实现信息的互联和共享。（1）从管片钢筋骨架形成开始即通过管片建档智能一体机为管片建立初始的档案，智能一体机自动产生唯一标识号和该钢筋骨架的可视标签，并匹配RFID芯片（该标签粘贴在芯片牌上，标签上记录了管片钢筋骨架的基本信息），将芯片外挂在骨架上；在骨架进入模具后，将芯片悬挂在模具的外侧；（2）随模具在流水线上的推进，质检员采用移动手持读卡终端完成对管片的隐蔽验收。而布置于混凝土浇注室一侧和管片预蒸养区域前的RFID信息采集固定终端可完成对管片的质量信息、位置信息及时间信息的自动采集和处理，并与智能温控系统中的温度信息相关联；（3）当管片进入脱模工位后，将悬挂于模具上的管片芯片（身份标识牌）放在管片标识管理智能一体机读卡处，读取该管片的信息，并自动生成该管片的二维码标签，至此完成对管片智能识别的转换，即由RFID芯片自动识别及信息处理转变为二维码标签的被动识别和信息处理。标签一旦打印出来，管片芯片就失去识别号，可再次重新进行应用。
        2.4韧性
        聚丙烯网状纤维可以承受部分拉应力而提高基体的抗拉能力，并且吸收部分开裂处的能量，因此具有更好的韧性。实验表明，聚丙烯网状纤维混凝土盾构管片的抗压韧性与弯曲冲击韧性相比传统混凝土盾构管片增加几倍，抗弯韧性与冲击韧性可以增加到几十倍。对比不同系列的聚丙烯网状纤维混凝土的Load－CMOD曲线，发现聚丙烯网状纤维在发生脱粘、拔出和拔断的过程中会吸收更多的能量来抑制裂缝的扩展;经过研究发现聚丙烯网状纤维喷射混凝土具有较好的韧性，在开裂后不会发生脆性破坏，可应用于隧道初期支护施工中;对软弱围岩隧道聚丙烯网状纤维混凝土衬砌承载特性进行试验，发现参入聚丙烯网状纤维的衬砌韧性增强，相较素混凝土与钢筋混凝土可承受更大的变形;进行混凝土四点抗弯性能试验，发现混凝土的韧性和等效曲挠强度在掺入聚丙烯网状纤维后提高达300%～500%。
        2.5裂缝的防治措施
        （1）合理控制坍落度。通过加入适量的添加剂将坍落度控制在合理范围内，振捣时保持坍落度的均匀，让各部位的混凝土均匀地分布、均匀的凝固，可有效减少裂缝。（2）合理控制温度。从以下三方面着手减少温度给混凝土造成的影响。①用冰块来降低混凝土的温度，减少坍落度的损失。②选择温度较低的时间段浇筑混凝土，比如上午10点前，下午4点后。③做好管片的早期养护，浇筑结束到脱模之前的阶段，混凝土会在凝固过程中释放大量热量，要降低混凝土水分过快丢失，让混凝土均匀凝固，减少裂缝。（3）合理养护。蒸汽养护后再脱模，可以让混凝土更快的硬化，保证水泥可以水化充分，让管片强度满足脱模要求，以避免收缩裂缝的形成。混凝土振捣成型2小时之后，在模具上套上蒸汽养护帆布套，和地面接触的帆布套要用方木压实，然后在帆布套预留的小孔内置入温度计用来通入蒸汽。由于大量小孔分布在模具底部的蒸汽管路上，蒸汽会从各小孔内喷出，保证模具的温度均匀提升，温度每小时大约升高15℃~20℃，最高的养护温度为50℃~60℃，恒温养护3h~4h。脱模后等待管片冷却至常温后，进行七天浸泡水养，水养后再进行七天喷淋自然养护后，能有效地控制裂纹和裂缝的发生。
        结语
        聚丙烯网状纤维混凝土盾构管片相较于钢筋混凝土管片具有更加优良的力学性能与经济优势，采用聚丙烯网状纤维混凝土管片替代传统钢筋混凝土管片可以大大节省钢筋绑扎和劳动力成本，具备进一步投入应用的可能性，目前需要做好实验和理论研究，以提出一种完整的管片设计和施工方法，并结合经济性，在保证其性能和使用要求的前提下降低成本;同时应加快制定行业规范速度，为国内聚丙烯网状纤维混凝土的推广打下基础。
        参考文献
        [1]纪铭锐，李栋.盾构隧道施工管片上浮因素分析及控制措施[J].智能城市，2019（6）：146-147.
        [2]陈小卫，詹洋，毛代红.盾构法空推施工管片上浮原因分析及控制措施[J].珠江水运，2020（12）：9-10.