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预制钢筋混凝土管片生产工艺工法是啥样

时间:2020-06-18 10:43:08

1 前言

目前,隧道盾构钢筋混凝土管片施工方法从工艺流程上来讲分为两种,一种为固定台座式施工方法,一种为自动化流水线式施工方法,前者由于效率低、成本高,近年逐渐被后者取代,本工法主要介绍自动化流水线式生产的施工工艺。

固定式台座式生产是通过模具在固定场地设置模具来实现生产全过程,脱模、混混凝土输送浇筑、振捣、收面、养护等生产流程。

自动化流水线式生产是通过模具在流水线上运行来实现生产全过程,脱模、混混凝土输送浇筑、振捣、收面、养护等生产流程都在全自动控制下有序运行。

2 工法特点

2.0.1 固定式台座及流水线式生产均采用高精度钢模、低坍落度混凝土、气动振捣和蒸汽养护技术,生产高质量的隧道盾构钢筋混凝土管片。

2.0.2 固定式台座生产需要多措转运,管理分散人为干扰因素较多,生产周期较长;流水线式生产实施工厂化自动流水线作业,管理相对集中,人为干扰因素少,生产更快捷安全,质量更稳定。

2.0.3 流水线式生产较固定式台座式生产节约人力,节约能源,提高工效。

2.0.4 流水线式生产更易实现施工作业规范化、程序化、标准化。

3 适用范围

本工法适用于隧道盾构钢筋混凝土管片的生产,对于其他精度要求比较高的混凝土预制构件的生产也有一定指导作用。

4 主要技术标准

《预制混凝土衬砌管片》、《预制混凝土构件质量检验评定标准》、《钢筋焊接及验收规程》、《普通混凝土配合比设计技术规定》、《地下工程防水技术规范》、《地下铁道工程施工质量验收标准》、《盾构法隧道施工及验收规范》等。

5 施工方法

盾构钢筋混凝土管片生产工法是利用钢筋加工设备、混凝土搅拌振捣设备、高精度模具、蒸汽养护设备、吊运设备等按照设计要求(包括配筋设计、混凝土抗渗、抗压设计要求等)制作成型钢筋混凝土管片的施工方法。

固定式台座生产以人员设备配合为主,通过人为现场指挥机械操作加强各工序合作,完成管片生产整个流程。

自动化流水线是以主控室为中心,通过液压推进和平移小车使模具在轨道上循环经过各工位,来完成整个盾构管片的生产流程。

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自动化流水线示意图

以中铁X局集团某构件厂流水线为例:流水线采用4+2的组合模式,即2条生产线+4条蒸养线,同时蒸养线分为静养区和蒸养区;混凝土通过自动输送平台运输到振动房进行浇筑,共配置14套模具,每个工位节拍为8分钟。

6 工艺流程及操作要点

6.1 固定式台座施

工工艺流程

模具组装→模具调校→钢筋骨架入模及预埋件安装→混凝土浇筑成型→蒸汽养护(自然养护)→脱模→成品检验、修补及标识→运至水池养护。

6.2 自动流水线式施工工艺流程

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钢筋混凝土管片自动化流水线生产工艺流程图

6.3 操作要点

6.3.1 生产准备

1 生产线布置应符合工艺要求,并根据产能配置生产设备。

2 将模具安装到生产线上后,进行质量验收,包括精度、强度等各方面指标。

3 安装、调试混凝土搅拌设备,并检定各种计量器具、设备。

4 通过试配,确定混凝土设计配合比。

6.3.2 原材料性能要求

原材料进场必须附有质量证明,经复试合格后方可使用。所有原材性能应符合如下要求:

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材料性能要求(以武汉地区要求为例,供参考)

6.3.3 混凝土配合比设计

配合比宜根据实际情况选择采用粉煤灰、矿粉单掺或双掺技术,并采用低塌落度和低水胶比,管片高性能混凝土配合比设计主要指标如下(参考):

1 混凝土强度等级C50,抗渗等级P12,塌落度控制在30~70mm;

2 控制水胶比不超过0.36,最大氯离子含量不超过0.06%;

3 使用非碱活性骨料,当使用碱活性骨料时,最大碱含量不超过3kg/m3。

4 在满足以上条件的情况下,还应考虑和易性、气泡的控制、初凝时间以及蒸汽养护等因素与生产工艺的适应性,下表是中铁一局集团某构件厂混凝土盾构管片的生产配比:

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参考混凝土设计配合比(kg/m3)

6.3.4 盾构管片模具

盾构管片模具材质为Q345钢材,主体由底模、两侧侧模、两端端模经附件连接组成。侧模开模方式为平移开合,端模采用翻转式开合。为保证精度在使用过程中应注意以下几点:

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盾构管片模具示意图

1 模具精度控制

模具在进场和每周转100次时要进行精度检验,允许偏差和检验方法应符合下表规定:

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模具质量控制标准

2 每次打开钢模吊出管片后和闭合钢模准备浇筑管片前,均需使用相应工具(推荐使用竹、木、棉布类工具)及压缩空气等将钢模内外表面清理干净,以免影响模具拼装精度。

3 每周需检查钢模所有的定位、螺栓连接、紧固、转动部位的润滑。紧固螺栓、定位机构、弯螺栓每周都需要加注油脂,否则会影响模具的开合,降低工作效率,影响模具使用寿命。

4 对移动件要进行定期清扫(每月至少一次),除去用旧的润滑油,并检查表面的伤痕、咬伤、异常磨损,处理完后,须抹上新的润滑油。除此之外端模与底模、端模与侧模、侧模与底模接触部位也要定期涂油,不能出现干涩现象。

6.3.5 钢筋加工与骨架制作

1 钢筋骨架采用高精度钢胎卡具拼装,保证钢筋骨架两端面平齐,使钢筋骨架入模后其保护层均匀。

2 钢筋按批准的钢筋图制备,符合图表中标明的钢筋形状、直径、长度、编号和重量。

3 钢筋骨架成型采用低温焊接工艺(二氧化碳气体保护焊),且主筋与箍筋固定采用二氧化碳气体保护焊点焊代替扎丝绑扎工艺。

4 HRB400级钢筋末端需作90°或135°弯曲时其弯曲半径应大于4倍钢筋直径,而中间部位弯曲时弯曲半径应大于5倍钢筋直径。

5 焊接过程中焊缝不得出现咬肉、假焊、夹渣现象,且点焊牢固,防止在吊运时钢筋骨架松动变形。

6 严格按照规范要求对成品钢筋骨架进行质量检验,合格后挂牌标识进入成品堆放区待用。

7 钢筋骨架安装时不得与模具发生碰撞,由专人安放钢筋部件、预埋配件。

8 主筋成形质量控制措施

主筋呈圆弧状,加工时要保证送料平台、弯弧机构、接料平台在同一平面上,避免主筋出现扭曲、不在同一平面上的现象,影响钢筋骨架成形质量。

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盾构管片主筋形状示意图

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钢筋骨架加工、制作允许偏差值

6.3.6 模具清理

1 按照先内后外,先中间后两边的顺序,将模具内外围和底部混凝土残留物清理干净。

2 检查模具外围密封圈是否清洁好、安装是否正确。

3 模具清理时采用钢丝球对模具内腔棱角部位灰浆进行打磨。

6.3.7 涂刷脱模剂

1 要求薄而均匀、无积液和流淌现象,注意模板拐角、棱角处不能漏涂。

2 脱模剂涂刷时采用质地柔软、吸水性强的棉布或棉纱,涂抹均匀、不漏涂。

3 涂刷完后应有专人检查模具拐角、棱角、手孔盒处脱模剂是否有漏涂现象,若有应补涂。

6.3.8 模具合拢

1 按先端头模板、后纵向模板的顺序合模,关闭两个纵向模板应首先抽出侧上边的所有螺栓,防止卡碰导致模板扭曲,拼装标准:模板拐角拼缝处严密、无缝隙。

2 合模时应注意检查拼缝部位是否粘有杂物,及时清理,保证模具拼装精度。

3 模具螺栓拧紧时采用力矩扳手,控制在300N·M。

4 合模后采用内径千分尺检测钢模宽度,合格后进入下一工序。

6.3.9 钢筋骨架安装

1 安装钢筋骨架时,应确保钢筋不得与模板磕碰。

2 安装模具弯螺栓时应涂上脱模剂,且检查密封圈确保良好。

3 检查钢筋骨架保护层,安装预埋件,合格后方可盖上模具盖板。

4 安装弯芯棒时应打紧、打严,检查弯芯棒后面紧固装置是否顶紧,避免浇筑振捣时,弯芯棒脱位,弯螺栓孔变形。

6.3.10 混凝土浇筑振捣

1 搅拌系统必须定期检验,包括电子称量系统的精确度。

2 混凝土通过高、低料斗输送轨道进入振动台上方进行浇筑,分三次下料,每次1/3,分批启动模具自带气动振动器,先开启中间两个气动振动器导流,待注满后四台气动振动器同时开启;空模时禁止启动振动器,否则将导致模具损坏。振动时间视混凝土流动性而定,控制在4~5min。

3 振动过程须目视检查紧固螺栓和固定螺栓底座、联接螺栓底座、注浆孔螺栓底座。

4 如出现下列情况时说明混凝土已振捣好:混凝土表面停止沉落或沉落不明显、混凝土表面气泡不再明显发生或已泛出灰浆、混凝土已将模板边角部位充实并有灰浆出现。

6.3.11 混凝土成型抹面

1 全部振捣成型后,拆除盖板,进行抹面。抹面分粗、中、细三个工序,粗抹面(收水):使用高强钢板刮尺,刮平去掉多余混凝土,并进行粗磨。中抹面:待混凝土收水后用钢抹子进行抹面,使管片外弧面平整、光滑。精抹面:力求表面光亮无抹子印,管片外弧面平整度的误差值不大于±2mm。

2 粗、中抹后立即覆盖塑料布,防止静养期间外弧面失水过快产生收缩裂缝。

3 抹面过程中要注意掌握恰当时间拔出模具弯螺栓,时间以用手压按混凝土表面,有不明显凹痕时为准。

6.3.12 管片蒸汽养护

1 浇捣结束后静停2.5~3小时开始升温蒸养(静停时间视不同气温作相应变化)。

2 蒸养温度控制:管片蒸养分静停T、升温S、恒温H、降温J四个阶段。升温速度每小时不得超过15℃速度,最高温度不超过55℃;恒温2小时以上,相对湿度不小于90%状态,恒温时间根据季节变化做相应调整;降温速度不超过每小时20℃,并匀速降温至与室温差不超过15℃。在整个蒸养过程中, 安排有专人负责,如实记录各测温点的温度变化值。

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管片蒸养制度示意图

6.3.13 管片脱模

盾构管片在同条件试件(蒸养)强度达到40%方可拆模。脱模应注意事项:

1 先拆端头板,再拆卸侧板,在脱模时严禁硬撬硬敲,以免损坏管片及钢模。

2 管片脱模采用直式钳夹吊具,平稳起吊,不允许单侧或强行起吊,起吊时吊具必须垂直(定期检查夹具配件和管片起吊保护装置)。

3 起吊的管片应在专用的翻转架上翻身,成侧立状态。

4 管片在翻身后拆除注浆孔模芯,并清除管片外露铁件表面的砂浆,拆除时应按规定进行,不得硬撬硬敲,以防止损坏模芯、附件及管片。

5 翻转架与管片接触部位必须有柔性材料予以保护。

6 脱模过程中遇有管片损坏,在获得监理工程师允许后按《管片缺陷修补方案》修补混凝土表面损坏处。经监理认可后,方可出厂。

7 管片脱模后应进行外观检验,并进行修补。

6.3.14 水养护

以中铁X局集团某构件厂为例,单层水养池深2.0米(2个),放置一层管片,存量220环(14天产量)。管片在水池中堆放排列整齐,并搁置在软质材料的垫条上,垫条厚度一致,每片管片下设三个支点(三根垫条)。水养14天后出池存放。

浸水养护要求:

1 管片脱模后,静停至管片温度与养护水温温差小于 20℃后,转运至养护池内浸水养护,管片进入养护池后养护水必须没过管片。

2 水池内养护用水应掺加生石灰,形成Ca(OH)2溶液,PH值控制在9~12。

6.3.15 成品检验

每块管片必须经过质量自检,经过监理验收符合表6.2.15单块衬砌管片质量检验标准规定才能出厂。

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单块盾构管片质量检验标准

6.3.16 管片三环试拼

管片试生产后必须经过三环拼装,检验合格确认后方可投入正式生产。投入正式生产后每200环中任意抽取3环进行水平拼装,监理检验合格后可继续生产。

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三环拼装允许误差和检查方法

6.3.17 管片堆放

1 在管片内弧面标明管片型号、生产日期。管片堆放排列对应整齐,并搁置在柔性垫条上,垫条厚度要一致,搁置部位与环向弯螺栓位置对应。每块下放置3根垫条,垫条采用100mm×100mm方木。

2 管片堆场应坚实平整,管片应整齐堆放,侧立状态堆放高度不超过3层。

3 管片在场内应小心搬运及堆放,由此引发的内应力不超过混凝土抗压强度的1/3。

7.主要安全风险分析

管片生产过程中吊运工作较多,施工作业人员应切实做好天车和龙门吊等吊运设备的维护、检修工作,规范操作,以防止高空坠落、物体打击发生;生产过程中使用电气设备较多,应防止触电发生。进场前必须经专业培训,取得特殊工种作业证,达到要求后方能进场作业。

8 应用实例

8.1 工程简介

中铁X局集团某构件厂负责生产6.2m*1.2m*0.35m规格。

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厂区实景图

该标段合同工期为2019年01月~2022年1月。管片自动化生产线由“1+4”模式组成,配置24套模具;2条自动化生产线,配置24套模具。从管片模具清理、合模、安装钢筋骨架,到浇筑、收面静养、蒸养、脱模整个循环用时8~9小时,单班日产量可达30~36环,单班年产量预计可达10800环(2、3#自动化流水线生产车间)。因为上线模具有多标段同时生产的情况,该线实际完成管片生产任务时间6个月,2019年06月至2019年11月,共计9580环。

8.3 工程结果评价

自动化流水线管片生产工艺较传统工艺节约人工约30%,生产能力可以提高50%,节约生产成本,为新技术、新工艺、新设备的合理使用。在施工过程中减少人为因素干扰,质量稳定,安全可靠。

8.4 建设效果及施工图片

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盾构管片生产流水线

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钢筋加工车间

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混凝土收面刮平

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来源:今日头条

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