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摘要：
盾构法目前在国内已经日趋成熟。管片生产是盾构中必不可少的一部分。在此作者以长株潭城际铁路一标的管片生产为例，介绍管片的生产工艺和控制要点。
关键词：
管片、原材料、配合比、生产、养护、拼装、检漏
Abstract:
Shield has matured in our country at present. Segment production is an essential part of the shield. In this article, the author introduces the segment production process and control points based on the city rail among the cities: Changsha Zhuzhou and Xiangtan.
Keywords:
segment、raw material、production、curing、place joint、check penetration
中圖分类号：D412.64文献标识码：A 文章编号：
引言：
盾构是有钢构保护的、在掘进中可提供平衡水土压力并能完成管片拼装作业的隧道掘进机。盾构法目前在国内已经日趋成熟，由于盾构施工在工期、质量、安全等诸多方面的优势，一些城市的其它地下工程(过江隧道、输水管道等)也越来越多的采用盾构施工。但是由于盾构在隧道内拼装的钢筋混凝土管片需要提前预制，而且需要很高的抗压、抗渗、耐久性等要求，一旦管片本身出现致命的缺陷，可能就会产生灾难性的后果。因此，管片生产是盾构工艺的重要一环。了解管片的生产工艺不仅仅是生产技术人员的责任，也是试验人员的任务。
一、生产管片的原材料：
管片生产的原材料主要是水泥、砂子、碎石、粉煤灰、矿渣粉、减水剂、纤维、水和钢筋。原材料质量的好坏直接影响到管片预制的质量，依据《高速铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010对管片的生产原材料进行过程控制，所有原材料均符合国家标准要求。
二、管片配合比：
管片配合比符合设计要求：隧道管片每环的体积较大、坍落度较小。浇筑后的管片凝固、硬化过程中会产生大量的水化热，分片浇筑时，如果外部环境温度较低，管片内外便会产生较大温差，管片的表面抗拉强度一旦达到极限，就会出现龟裂。所以，管片配合比在试配阶段应该考虑在满足设计强度及抗渗要求的前提下，尽量掺加粉煤灰或矿粉等掺和料，以减少水泥的用量，降低水化热量的产生。下表是长株潭城际铁路综合一标的盾构C50管片混凝土配合比（kg）：
水泥 粉煤灰 矿粉 砂 碎石 水 减水剂 纤维
PO42.5 一级 S95 中粗河砂 5～25mm 饮用水 聚羧酸 PPC
362 45 46 744 1117 133 4.53 1.8
坍落度mm 强度MPa R7 49.6 56d电通量：786C
65 R28 68.3 2.5h初凝，水化热较高。管片抗裂性能符合设计要求
混凝土配合比抗裂试件
确定施工配比：管片的施工配合比不仅关系到成品的强度、抗渗等设计指标，同时对表观质量也起很大的决定作用，因此必须每次开盘前进行砂、石含水率测定，在管片基准配合比的基础上通过理论计算，折合成管片施工配合比的用水量，并由试验室提供管片施工配合比通知单。另外，天气突变或降雨时，也应随时测定，并即时更新管片施工配合比。
三、管片预制的生产设备：
管片生产都是预制生产工艺，采用的生产设备主要是搅拌机、模具、附着式振动器、吊装机等。下面是长株潭城际铁路综合一标的盾构管片生产的部分设备。
模具
盛料斗蒸养窑
三、管片的生产过程
1、混凝土筑、收光
(1) 混凝土浇筑：由于管片为C50混凝土，水泥用量较普通混凝土用量大，在管片内部会产生大量水化热，因此必须尽量缩小浇注时间，使得整片管片混凝土终凝前内外温差缩小到最小，减少温度应力造成的表面裂纹。另外大体积管片需要混凝土的方量较多，尽量保持同片管片混凝土塌落度的一致，也是裂纹减少的有力措施之一。
(2) 混凝土收光：混凝土在浇注完毕到终凝开始蒸养存在较长的时间，除了可能因为内外温差产生温度收缩裂纹以外，混凝土表面水分的流失也会造成千缩裂纹的出现，因此收光工艺按第一、二次抹压、第三、四次收水操作程序进行抹面收水，在每次抹压收水后用厚塑料膜覆盖以利混凝土保温保湿，可以最大程度的避免裂纹的出现。
抹面
蒸养：
蒸养是提高管片混凝土早期强度，加速管片脱模和管片模具周转的重要措施；同时，由于蒸养措施的使用，大大缩短了管片的生产工期，提高了工作的效率，是管片生产过程中最重要的一环。然而，蒸养也是裂纹出现几率最大的时段，过程控制的好坏直接关系到管片的最终质量。
一般情况下，蒸养温度越高，早期强度提升的便越快，但是后期强度损失的就越多。应尽量降低蒸养温度，减少与混凝土水化热的叠加，降低温差裂纹的出现几率，这一点在大体积管片上体现的愈加明显。经对两环管片采取不同的蒸养温度进行对比实验，结果发现温度较低的一环出现裂纹的几率大大低于另一环。另外，在升降温阶段管片更加容易出现裂纹，必须制定严格的升降温制度，并严格执行。对体积越大的管片，蒸养的最高温度应越低，升降温的速率应越慢。管片蒸汽养护温度控制如下：① 管片静停时间：2—6 h(根据季节温度定)；② 升温梯度：10～15℃/h；③ 蒸养最高温度：≯40℃；④ 恒温时间：1．5 h(根据季节温度定)；⑤ 降温梯度：≯10℃/h；⑥ 脱模时与外界的温差：≯20℃。
作者认为，蒸养只是工程界盲目追求短期效益的一种短视行为，应该本着对工程负责的态度，抛弃对进度的盲目追求，尽量降低蒸养温度和延长静停时间，从而有效地杜绝裂纹的出现。
3、脱模：当混凝土的强度达到脱模要求时应及时脱模，以提高模具的使用效率。脱模时应小心、仔细，避免对混凝土结构造成大的震动，使早期的混凝土产生内伤和外损，影响使用和观展。
脱模
4、管片修补：对在管片生产施工、养护静停以及管片脱模过程中，由于种种原因而导致管片表观出现的瑕疵诸如：气泡、蜂窝、狗洞、麻面等应及时采取措施，进行修补。修补措施：
修补
①可依据管片颜色，将水泥、白水泥按不同的比例加水调和成水泥净浆，用水泥净浆涂抹刚脱模的管片缺陷处，刮平，待凝固后放入养护水池水养。出池后，用水泥净浆掺入108胶进行二次修补。由于生产管片的水泥等原材每批颜色不一致，故修补配合比不固定。
② 用302混凝土界面处理剂配制成胶液，再拌合水泥进行修补。② 胶液配比：302混凝土界面处理剂甲组分：乙组分=1：3(体积比)。③ 修补材料配比：胶液：水泥=1：(1～2)(质量比)。
③也可以将配合比中的砂石骨料去掉，直接用配合比中的浆体修补。这种方法能够有效地保证与机体结构颜色的一致性，避免出现色差。
5、成品水养护和堆放：
水养是管片完成的最后一关，也是裂纹出现的最后机会，水养时间（一般不少于7d）、水养的水温和水质都会造成管片表面龟裂。管片必须严格降温或对养护水进行加温，使管片的温度和养护水的温度差不大于10℃才能保证避免温度收缩裂纹的出现。
盾构法目前在国内已经日趋成熟。管片生产是盾构中必不可少的一部分。在此作者以长株潭城际铁路一标的管片生产为例，介绍管片的生产工艺和控制要点。
关键词：
管片、原材料、配合比、生产、养护、拼装、检漏
Abstract:
Shield has matured in our country at present. Segment production is an essential part of the shield. In this article, the author introduces the segment production process and control points based on the city rail among the cities: Changsha Zhuzhou and Xiangtan.
Keywords:
segment、raw material、production、curing、place joint、check penetration
中圖分类号：D412.64文献标识码：A 文章编号：
引言：
盾构是有钢构保护的、在掘进中可提供平衡水土压力并能完成管片拼装作业的隧道掘进机。盾构法目前在国内已经日趋成熟，由于盾构施工在工期、质量、安全等诸多方面的优势，一些城市的其它地下工程(过江隧道、输水管道等)也越来越多的采用盾构施工。但是由于盾构在隧道内拼装的钢筋混凝土管片需要提前预制，而且需要很高的抗压、抗渗、耐久性等要求，一旦管片本身出现致命的缺陷，可能就会产生灾难性的后果。因此，管片生产是盾构工艺的重要一环。了解管片的生产工艺不仅仅是生产技术人员的责任，也是试验人员的任务。
一、生产管片的原材料：
管片生产的原材料主要是水泥、砂子、碎石、粉煤灰、矿渣粉、减水剂、纤维、水和钢筋。原材料质量的好坏直接影响到管片预制的质量，依据《高速铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010对管片的生产原材料进行过程控制，所有原材料均符合国家标准要求。
二、管片配合比：
管片配合比符合设计要求：隧道管片每环的体积较大、坍落度较小。浇筑后的管片凝固、硬化过程中会产生大量的水化热，分片浇筑时，如果外部环境温度较低，管片内外便会产生较大温差，管片的表面抗拉强度一旦达到极限，就会出现龟裂。所以，管片配合比在试配阶段应该考虑在满足设计强度及抗渗要求的前提下，尽量掺加粉煤灰或矿粉等掺和料，以减少水泥的用量，降低水化热量的产生。下表是长株潭城际铁路综合一标的盾构C50管片混凝土配合比（kg）：
水泥 粉煤灰 矿粉 砂 碎石 水 减水剂 纤维
PO42.5 一级 S95 中粗河砂 5～25mm 饮用水 聚羧酸 PPC
362 45 46 744 1117 133 4.53 1.8
坍落度mm 强度MPa R7 49.6 56d电通量：786C
65 R28 68.3 2.5h初凝，水化热较高。管片抗裂性能符合设计要求
混凝土配合比抗裂试件
确定施工配比：管片的施工配合比不仅关系到成品的强度、抗渗等设计指标，同时对表观质量也起很大的决定作用，因此必须每次开盘前进行砂、石含水率测定，在管片基准配合比的基础上通过理论计算，折合成管片施工配合比的用水量，并由试验室提供管片施工配合比通知单。另外，天气突变或降雨时，也应随时测定，并即时更新管片施工配合比。
三、管片预制的生产设备：
管片生产都是预制生产工艺，采用的生产设备主要是搅拌机、模具、附着式振动器、吊装机等。下面是长株潭城际铁路综合一标的盾构管片生产的部分设备。
模具
盛料斗蒸养窑
三、管片的生产过程
1、混凝土筑、收光
(1) 混凝土浇筑：由于管片为C50混凝土，水泥用量较普通混凝土用量大，在管片内部会产生大量水化热，因此必须尽量缩小浇注时间，使得整片管片混凝土终凝前内外温差缩小到最小，减少温度应力造成的表面裂纹。另外大体积管片需要混凝土的方量较多，尽量保持同片管片混凝土塌落度的一致，也是裂纹减少的有力措施之一。
(2) 混凝土收光：混凝土在浇注完毕到终凝开始蒸养存在较长的时间，除了可能因为内外温差产生温度收缩裂纹以外，混凝土表面水分的流失也会造成千缩裂纹的出现，因此收光工艺按第一、二次抹压、第三、四次收水操作程序进行抹面收水，在每次抹压收水后用厚塑料膜覆盖以利混凝土保温保湿，可以最大程度的避免裂纹的出现。
抹面
蒸养：
蒸养是提高管片混凝土早期强度，加速管片脱模和管片模具周转的重要措施；同时，由于蒸养措施的使用，大大缩短了管片的生产工期，提高了工作的效率，是管片生产过程中最重要的一环。然而，蒸养也是裂纹出现几率最大的时段，过程控制的好坏直接关系到管片的最终质量。
一般情况下，蒸养温度越高，早期强度提升的便越快，但是后期强度损失的就越多。应尽量降低蒸养温度，减少与混凝土水化热的叠加，降低温差裂纹的出现几率，这一点在大体积管片上体现的愈加明显。经对两环管片采取不同的蒸养温度进行对比实验，结果发现温度较低的一环出现裂纹的几率大大低于另一环。另外，在升降温阶段管片更加容易出现裂纹，必须制定严格的升降温制度，并严格执行。对体积越大的管片，蒸养的最高温度应越低，升降温的速率应越慢。管片蒸汽养护温度控制如下：① 管片静停时间：2—6 h(根据季节温度定)；② 升温梯度：10～15℃/h；③ 蒸养最高温度：≯40℃；④ 恒温时间：1．5 h(根据季节温度定)；⑤ 降温梯度：≯10℃/h；⑥ 脱模时与外界的温差：≯20℃。
作者认为，蒸养只是工程界盲目追求短期效益的一种短视行为，应该本着对工程负责的态度，抛弃对进度的盲目追求，尽量降低蒸养温度和延长静停时间，从而有效地杜绝裂纹的出现。
3、脱模：当混凝土的强度达到脱模要求时应及时脱模，以提高模具的使用效率。脱模时应小心、仔细，避免对混凝土结构造成大的震动，使早期的混凝土产生内伤和外损，影响使用和观展。
脱模
4、管片修补：对在管片生产施工、养护静停以及管片脱模过程中，由于种种原因而导致管片表观出现的瑕疵诸如：气泡、蜂窝、狗洞、麻面等应及时采取措施，进行修补。修补措施：
修补
①可依据管片颜色，将水泥、白水泥按不同的比例加水调和成水泥净浆，用水泥净浆涂抹刚脱模的管片缺陷处，刮平，待凝固后放入养护水池水养。出池后，用水泥净浆掺入108胶进行二次修补。由于生产管片的水泥等原材每批颜色不一致，故修补配合比不固定。
② 用302混凝土界面处理剂配制成胶液，再拌合水泥进行修补。② 胶液配比：302混凝土界面处理剂甲组分：乙组分=1：3(体积比)。③ 修补材料配比：胶液：水泥=1：(1～2)(质量比)。
③也可以将配合比中的砂石骨料去掉，直接用配合比中的浆体修补。这种方法能够有效地保证与机体结构颜色的一致性，避免出现色差。
5、成品水养护和堆放：
水养是管片完成的最后一关，也是裂纹出现的最后机会，水养时间（一般不少于7d）、水养的水温和水质都会造成管片表面龟裂。管片必须严格降温或对养护水进行加温，使管片的温度和养护水的温度差不大于10℃才能保证避免温度收缩裂纹的出现。