预制钢筋混凝土管片生产质量控制浅析

徐海江 陈斌 李永德

摘 要：钢筋混凝土管片的预制是盾构法施工的重要环节之一，本研究结合工程实践，对管片的生产工艺做了简单介绍，重点介绍管片生产质量控制，主要包括原材料质量控制，模具的精度控制技术，钢筋笼骨架质量控制技术，混凝土质量控制技术以及管片缺陷问题的处理办法。

1 前 言

预制钢筋混凝土管片的施工质量工作由两方面组成：一是在管片生产过程中的质量控制；二是在盾构掘进的过程中管片的安装质量，其中管片质量控制的基础是保证管片的制作质量。好的管片不仅要尺寸精度较高，外观符合要求，而且要保证其拥有较高的结构性能以及高耐久性。

2 管片生产

2.1 选择正确的管片生产工艺

钢筋混凝土管片是高精度的混凝土预制构件，也是隧道结构的主体，需承受外界土层压力、地下水压力以及隧道内的各种动荷载冲击，其质量直接关系隧道整体使用安全。因此，管片生产工艺方案的选择就成为了确保管片质量和加工进度计划实施的关键。管片生产工艺按其流水特点，一般可分为固定台座法、机组流水法及流水传送法三种方式。在实际生产过程当中，应考虑产量、市场特点、投资规模、地区特色及现有设施的充分利用等因素，并结合各生产工艺的特点，慎重选用合适的生产工艺，保证能够充分地提高管片的生产效率和产品质量，达到降低生产成本的目的。

2.2 管片生产的具体要求

在选择了正确的生产工艺之后，就要开始管片的具体生产。管片生产的主要步骤有：钢筋笼制作加工、开模、吊运管片、清理模具，喷脱模剂、吊装钢筋笼入模、混凝土人模振捣、蒸养室蒸养、室内静养、缺陷处理及止水条安装。在实际生产过程中，要对各个环节进行严格把关，避免出现不必要的漏洞，保证管片生产能够顺利、高效、有序的进行。

3 管片质量缺陷分析

目前国内的管片质量与国外同类管片相比，无论在结构上还是外观上仍有一定差距，例如日本生产管片外观色泽一致，线条清晰，棱角分明，无漏浆、蜂窝、麻面现象，气泡更是少之又少，内表面光洁度、光滑度如同镜面，因此国内水泥制品仍存在很大的追赶空间。

3.1 没有保证原材料的质量

高质量的原材料是确保管片生产质量的重要前提。管片生产的原材料主要包括水泥、外加剂、脱模剂等。如果在原料的进口过程中，对各种原材料进场没有履行严格的材料报审制度，对进场的原材料施工单位也没有按规定的频次进行材料检验，而监理试验室按相关要求对材料进行平行检查，那么就无法确保所使用的材料是否合格，也就不能保证管片的生产质量。

3.2 制作过程存在缺陷

管片生产是一个多环节的过程，在任何一个环节出现差错，都会直接影响到管片的质量。如没有做好原材料的配合比设计；钢筋骨架成型没有从断料、部件弯曲安放、焊接、测量等环节进行严格控制；没有对模具进行认真检查；没有严格按要求进行振捣等，另外还有很多细节也要加以注意，比如管片的生产制造过程本身就存在缺陷，那么这不光会影响到生产进度，更无法保障模具及工作人员的安全。

3.3 成品未能良好保护

管片养护主要包括生产过程的蒸汽养护和脱模后的后期养护两部分。其中后期养护是保证管片质量的关键措施，由于管片的脱模强度较低，只有设计要求的50%左右，因此，管片的后期养护显得非常重要。做好成品的养护，不但可以提高混凝土的密实性、抗氯离子渗透性和抗硫酸盐侵蚀，同时还可抑制碱骨料反应，降低混凝土收缩变形，还可以有效地降低成本。

4 管片质量控制要点分析

4.1 原材料的有效管理

在选取原材料时，要保证制作管片用的所有原材料在经批准后的合格供应商范围内选择采购，材料进场必须附有质量保证书，并且进场时材料按规格分类堆放并有明显的标识。另外，作为管片混凝土用的原材料，除满足保证国家标准的有关规定外，还应满足以下条件：水泥必须适合蒸养工艺强度稳定、偏差小；外加剂必须与水泥相适应，且要适应蒸养工艺，外加剂的质量要稳定；选用质量稳定的水溶性脱模剂，因为油性脱模剂发散性不好，容易使管片表面产生小麻点，所以脱模剂一旦选定不宜更换，否则将影响管片的表观质量。

4.2 管片制作过程控制

在管片的生产过程当中，混凝土配合比是保证混凝土质量的重要环节。混凝土配合比设计的目标经济合理，技术可行，安全可靠。在做混凝土配合比试验时，要求混凝土强度要满足设计要求，且有一定的富余度，所选水泥的混凝土拌和物不粘稠，利于混凝土在模具中振捣下落。钢筋骨架的制作也是一项重要环节，生产时应保证钢筋表面无锈斑灰尘油脂及其它有害物质，钢筋平直无局部弯折现象。同时，严格按要求进行振捣，振捣棒应均匀插入混凝土，防止振捣棒碰到模具和钢筋，各插入点振捣时间控制在15～20s以内，既不能漏振，也不能过振，避免产生浮浆和气泡。凝土拌和站也要定期对各类衡器进行检验，使用过程中加强维护保养，使称量系統始终保持良好的工作状态。管片混凝土浇筑应保持连续性，如无故中止且超过允许间歇时间，所浇捣的管片作报废处理，并应及时清理模具。最后，做好成品检验，每块管片都应进行外观质量检验，管片表面应光洁平整，无蜂窝、露筋、裂纹、缺角、气泡等外观缺陷。当管片出现轻微缺陷时应及时修饰，如有不合格的产品应及时标识和隔离。止水带附近不允许有缺陷，灌浆孔应完整、无水泥浆等杂物。

4.3 管片的养护及修补

在管片表面蜂窝、凹陷、掉角时，应采用比原混凝土强度高一级的砂浆填补缺陷处，并予抹平；对于管片表面裂缝的缺陷，则可用环氧树脂封堵，或采用比原混凝土高一等级的砂浆填补缺陷处。混凝土浇筑振捣成型后经过一定时间的静止开始蒸养。蒸养的温度和时间必须严格控制，每片模具配备一个蒸养罩，在蒸汽打开之前罩在管上，蒸养完毕后应对蒸养罩进行清理并由专人负责保管。脱模后养护对管片最终质量至关重要，常温季节应优先考虑利用水池浸水养护以确保管片的结构性能和外观质量的稳定性。冬季则应在室内或养护池中采取保温加湿养护措施，确保混凝土强度的增长达到设计要求。脱模后管片在车间内静放3～4h进行缺陷检查，如必要则进行局部修复。在管片表面蜂窝、凹陷、掉角时，应采用比原混凝土强度高一级的砂浆填补缺陷处，并予抹平；对于管片表面裂缝的缺陷，则可用环氧树脂封堵，或采用比原混凝土高一等级的砂浆填补缺陷处。

5 工程实例

固定台座法具有省投资，工艺简单，操作方便等特点，易控制施工质量，稳定性好，施工作业规范化、程序化、标准化，生产周期短，静态生产线有利于质量控制。管片采用进口钢模具浇筑，并采用高频低振幅风动振捣，模具精度高，对模具损伤小，振捣影响范围深、广，生产速度快。

（1）生产设备：钢筋加工设备，包括钢筋切断机、钢筋弯曲机、钢筋弯弧机；混凝土搅拌机；养护站、养护罩；模具、桥吊等。

（2）生产流程：模具拼接→钢模检测→钢筋笼安装检测→混凝土搅合浇筑→蒸汽养护→管片检查及修补→后期养护→贮存→投入使用。

该种生产工艺的使用，充分发挥了工厂化流水线作业管理优势，提高了产品质量，成品精度高、品质高。

6 结 语

预制盾构管片是盾构法施工至关重要的环节，预制工艺控制的好坏直接关系着管片质量优劣，从而影响盾构施工的进度与隧道的质量。通过对原材料的质量控制、模具精度控制、钢筋笼骨架质量控制、混凝土质量控制以及对管片缺陷的修复，管片合格率达到99%以上，生产质量得到了有效提高，在保证管片成品的结构性能和耐久性要求的同时，确保了施工得以顺利高效的进行。