浅谈盾构管片的生产工艺

曾鸿海

湖南三一技术装备有限公司研究院    湖南长沙    410011 

摘要：介绍盾构管片的生产工艺，综合整理说明盾构管片的生产流程、模具、布料、养护等各个工艺阶段的要点和关键控制点。

关键词：盾构管片；生产工艺；模具

盾构管片(图1)是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片也是盾构法隧道的永久衬砌结构，盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能。国内自上世纪90年代以来，随着隧道施工技术的不断改进，隧道施工质量得到了很大的提高，对管片的精度、质量要求也大幅度提高。以普通的地铁管片为例，对钢筋笼精度要求达到5mm，对成型管片的精度要求更是达到1mm，特别是对管片的宽度则要求误差在0.5mm以内。这样的精度要求，对于预制混凝土的稿件来说是非常高的。鉴于业内对管道精度的高要求，迫使管片生产单位改进施工工艺，采用先进设备，以确保其生产的管片满足施工要求。

管片制作基本要求：

采用高强抗渗混凝土

可靠的承载性

防水性能

成型精度高

管片尺寸有多种，基本已标准化。

以最常见管片为例：

外径：6m；

内径：5.4m；

环宽：1.5m；

组成：3个标准块+2个邻接块+1封顶块；                   图1：盾构管片

单环体积：8m3；

总重量：>20t。

单环中封顶块最后安装；

每环6个连接块相互之间用螺栓紧固；

环与环之间用螺栓紧固；

环与环错缝安装（表1、2）。

作者简介：曾鸿海（1985-），男，汉，湖南娄底人，硕士，机械工程师，工程机械

序号	检验内容			检测要求		允许误差(mm)
1	外形尺寸	宽度	测3点		±0.5
		弧长	测3点		±1
		厚度	测3点		-1，+3
2	混凝土强度				≥设计标号
3	混凝土抗渗				≥设计标号

表1 单块管片成品质量标准

项目	检测要求	检测方法	允许误差(mm)
环向缝间隙	每环测6点	插片	2
纵向缝间隙	每环测3点	插片	2
成环后内径	测4条(不放衬垫)	用钢卷尺	±0.5
成环后外径	测4条(不放衬垫)	用钢卷尺	-2，+6

表2 管片水平拼装检验允许误差表

图2管片生产工艺

一、管片生产工艺各阶段要点介绍（图2）

1.模具组装

组装完成后需由专职模具检测人员对其宽度、弧度等进行检测，不合适处要及时调校。

2.钢筋笼制作（表3）

检查项目	允许误差(mm)
主筋间距	-10，+10
弯起钢筋的弯折点	-10，+10
箍筋的部位长度	5
分布筋长度	-10，+10
分布筋间距	-5，+5
骨架长、宽、高	-10，+5
主筋保护层	-3，+5
箍筋间距	-10，+10
环、纵向螺栓孔	畅通，内表面平整

         表3 钢筋骨架成品允许误差

3.混凝土搅拌、运输、布料、振捣

混凝土塌落度一般控制在30-70mm；

采用混凝土运输车进行输送；

采用附着式整体振动器振捣。

4.抹面

一般浇筑完成后45min开始抹面，分为粗、中、细三个阶段。

5.蒸汽养护（表4）

项目	参数
管片静置时间	2h
升温梯度	(10～15)℃/h
蒸养最高温度	≤60℃
恒温时间	1.5h(根据季节温度)
降温梯度	≤10℃/h
脱模时与外界的温差	≤20℃

图4管片蒸汽养护制度表

6.水池养护

   养护时间一般28天，养护池内的水需进行酸碱度控制。

二、盾构管片模具（图3）

盾构管片模具结构较为复杂，四面可打开，底部带行走轮在钢轨上行走，无驱动装置；

盾构管片模具自带振动装置，通过快接启动，振动时有隔振装置将模具托起脱离轨道；

一环6个管片各用一种模具，6个模具为一套，生产线模具数量按套计数；

盾构管片模具精度要求较高，对加工精度有较高要求，需配备维修人员，对模具进行检修；

一般7个小时即可拆模完成一个循环，根据产能需求配置模具数量；

盾构管片模具结构基本已标准化。

 

图3盾构管片模具

三、混凝土运输及布料（图4）

一种结构功能较为简单的喂料机，或提斗式布料机；

无需多门开合，搅拌等装置，直接快速往模具中卸料；

配备混凝土运输机从搅拌站供料；

布料有固定式或带行走装置用于跨线作业；

作业线上设计有隔振平台。通过隔振平台，将模具抬升，模具轮子悬空，并把模具小车锁在振动平台上，以免在振动时模具小车跑位，偏离浇注口；

可设置浇筑振动隔音室。

 

图4混凝土布料

四、轨道系统（图5）

模具在轨道上行走，每个模具之间保持一定的距离，由外部机构牵引进行间歇式行走；

模具行走装置的动力来源为6 米以上行程的液压油缸，采用杆式传动方式，杆式传动装置上每隔一个工位距离安装有一个单向牵引装置。

 

图5轨道系统

五、横移小车（图6）

用于抓取模具并横移至不同工位。

横移车上方2根轨道，停靠时与地面轨道对齐；

中间带抓取钩的链条，电机驱动；

底部有定位油缸， 将定位块退出卡在坑道壁的V形槽内，可实现精确定位及锁定小车防止移动。

 

图6横移小车

六、养护窑（图7）

管片在蒸汽养护窑内共进行蒸汽养护3-4 小时。

窑体为混凝土结构，单层养护

窑体顶部可做人工作业或钢筋笼等物料存储区域，节省工厂空间

图7养护窑

七、结论

    盾构管片对制作精度和质量有极高的要求，而其生产工艺比较复杂；在具体生产时，需要结合工程需求特性，采用先进的生产工艺和设备，才能在提高生产效率的基础上，保证盾构管片的生产质量和精度，从而确保地铁工程施工质量，助推我国地铁工程持续不断的发展。

参考文献：1董铁良，关于盾构管片生产工艺流程的研究，北京港创瑞博混凝土有限公司。

         2 杨磊，盾构管片的生产工艺分析，中铁十八局集团第四工程有限公司。