仰拱预制块技术交底书.doc

技术交底书第 20 页 共 20 页 编号：S-JS-预-04工程位置新建兰渝铁路西秦岭特长隧道段工程名称西秦岭特长隧道XQLS2标交底项目仰拱预制块冬季施工交底日期2011年10月15日交底内容及附图一、适用范围本交底适用于西秦岭特长隧道仰拱预制块冬季生产施工。二、采用规范、图集1、TB10204-2002 铁路隧道施工规范；2、TB10210-2001 铁路混凝土与砌体工程施工规范；3、TB10424-2003 铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准；4、铁建设2007106号 铁路隧道全断面岩石掘进机法技术指南；5、兰渝施隧I-51（III）新建兰渝铁路西秦岭特长隧道段西秦岭隧道设计图（第三批）三、施工说明1、仰拱预制块制作采用C40钢筋混凝土，极限抗压强度Ra=38MPa。2、仰拱预制块类型：仰拱预制块分为底部不设凹槽和底部设凹槽两种。底部不设凹槽仰拱预制块用于不设钢拱架地段，单块用钢筋325.28kg；底部设凹槽仰拱预制块用于设钢拱架地段，单块用钢筋300.47kg。3、仰拱预制块尺寸：仰拱预制块宽度3862mm，长度1800mm，高度900mm，外弧面半径5050mm。4、其他：仰拱预制块生产时，在混凝土中预埋2根50PVC管，固定在模具上，做为泄水孔；在仰拱预制块侧壁预留安设止水带的预留槽；每块仰拱预制块预埋3根吊杆和16根道钉。仰拱预制块结构图如图1。图1 仰拱预制块结构图（单位：mm）5、仰拱预制块结构、预埋件布设及钢筋布置情况详见图纸“S-YGK-01仰拱预制块结构设计及钢筋布置图纸”。四、施工顺序、主要施工方法仰拱预制块在预制块生产车间内进行专业化、标准化、流程化生产施工。生产车间配备仰拱预制块生产模具17套，并联摆放，每套模具自带风动振捣器4台，模具下单独设置蒸汽管路和高压风管路。车间内布置25t天车1套，用于钢筋笼安装、混凝土浇注、脱模、空中翻转及预制块倒运。天车挂钩配备钢筋笼及料斗吊装吊具1套、仰拱预制块吊装专用吊具1套、仰拱预制块空中翻转机起吊装置1套，以便于各项吊装工作顺利便捷的开展。仰拱预制块钢筋笼制作在预制厂钢筋加工房内统一下料加工，所有半成品分类挂牌堆放。配备5t龙门吊1套、网片加工胎模5个、组装胎模1个、钢筋切断机1台、弯曲机1台、弯弧机1台、电焊机2台。钢筋笼制作胎膜采用钢模形式，两端固定，使钢筋笼在加工时两端始终处于受控状态。钢筋笼加工先在胎模上焊接5张钢筋网，然后在组装胎模上拼装并焊接成型。仰拱预制块生产采用全自动计量拌和站拌制混凝土，汽车运输混凝土至生产车间内，25t天车吊装混凝土料斗向半自动整体模具内浇筑混凝土，模具自带的附着式风动振捣器自动振捣,并辅以插入式振捣器人工辅助振捣，确保混凝土内部结构密实，混凝土浇筑45min后打开模具顶板进行收光抹面，待静养至可拔出注浆棒后覆盖蒸汽养生篷布，经升温、恒温、降温三阶段蒸汽养护至脱模强度，罩内湿度宜保持在90%以上，随时通过补充罩内蒸汽调控湿度，为更加准确掌握混凝土结构内部的温度变化情况，温度控制采用数字传感式温度计。人工配合25t天车吊装并利用液压翻转机脱模和进行空中180度翻转，真正实现对结构件的“零损伤”，仰拱预制块脱模完成室内连续养生3天后，运往室外存放场分类堆码存放，同期养生试块28天抗压强度达到38MPa后由专用平板车和固定编组成列的运输列车运往洞内使用。生产工艺流程见“图2仰拱预制块生产工艺流程图”。图2 仰拱预制块生产工艺流程图4.1 施工准备每只模具的配件必须对号入座（模具和配件均编号）。按照先内后外、先中间后四周的顺序，用干净的抹布彻底清理模具内表面附着的混凝土残留物及其它杂物（关键部位如吊装孔、道钉孔、止水带预留槽等必须采用专用工具清除孔内积垢）。最后利用压缩空气吹净模具内外表面的残渣。清理模具时不得使用锤敲或凿子凿，应沿其表面铲除，严防模具表面损坏。模具清理干净后涂刷高效脱模剂，脱模剂由专人用布块均匀涂刷，不得出现积油、淌油现象，如果出现，必须采用棉纱清理干净。在模具合拢前查看底模与侧模接触处是否干净，然后合上两侧面板，拧好定位螺栓。安装注浆孔及泄水孔时，其底面必须平整且密贴于模具上。安装螺旋道钉时，在模具预留槽内安入橡胶垫圈，将螺旋道钉螺丝端向下卡入橡胶垫圈中心孔内。具体实施过程如图3所示。模具预留及橡胶垫圈预埋槽；橡胶垫圈、成品道钉及橡胶垫圈安入预留槽的情景；道钉螺丝端向下卡入橡胶垫圈的情景；脱模后的情景；去掉橡胶垫圈后的情景；吊杆预埋脱模后的情景图3 预埋道钉技术实施过程图所有预埋件按照设计要求准确到位，固定牢靠，以防在振捣时移位。经自检、质检工程师（专职质量检查员）检查并报请监理工程师验收合格后方可进行下一道工序的施工。检查项目及精度要求按表1进行控制。表1 模具合拢检验标准项 目允许偏差模板安装允许偏差 (mm)表面平整度3模板内侧尺寸+10-5允许偏差(mm)预留孔洞中心位置10尺寸+100预埋件中心位置34.2 钢筋笼加工、检查及安装4.2.1 钢筋的检验与下料新进场的钢筋必须有材料证明书，并经试验室在专业监理工程师见证下按照规范和设计虽规定的检查项目和要求检验合格后方可下车入库。钢筋堆码时底部及各层之间垫以方木，端部对齐。钢筋存放区应保持干燥、通风良好。钢筋在下料弯制前应调直，钢筋表面的油渍、漆污、水泥浆和用锤敲击能剥落的浮皮、铁锈等均应清理干净。要求钢筋表面洁净、平直、无锈蚀、无局部弯折。加工后的钢筋，表面不应有削弱钢筋截面的伤痕。钢筋严格按照图纸尺寸在加工场统一下料加工，钢筋顺长度方向的全长加工允许偏差不得超过10 mm，半成品按指定位置分类挂牌堆放。4.2.2 钢筋笼加工钢筋笼制作胎膜采用钢模形式，两端固定，使钢筋笼在加工时两端始终处于受控状态，充分保证钢筋笼端面在同一直线上，使钢筋笼入模后保护层均匀。钢筋笼加工先在胎模上焊接5张钢筋网，然后在组装胎模上拼装并焊接成型。钢筋网片加工及骨架成型均采用点焊，严禁使用绑扎，焊接时焊点的位置要准确，不得漏焊，焊口要牢固，焊缝不出现咬肉、表面有气孔及夹渣现象，焊接后氧化皮及焊渣必须及时清除干净，保证焊接质量。钢筋笼的制作应严格按照表2进行控制。表2 钢筋笼制作检验标准序号项目允许误差（mm）1网片长、宽尺寸102网片间距103分布筋长度尺寸104分布筋间距55骨架长、宽、高尺寸5,106主筋保护层5,37箍筋间距108预留孔畅通、内圆面平整焊接成型的钢筋笼在运输、安装、浇筑混凝土过程中不得出现变形、开焊或松脱现象。4.2.3 钢筋笼检查与不合格品的处理焊接成型后的钢筋笼由5T门吊吊离胎模，放至待检钢筋笼存放区存放，由领工员（工班长）或值班调度核对作业人员后据实填写隐蔽工程和关键部位作业过程控制记录簿，由质检工程师（专职质量检查员）测量其弧长、拱高、扭曲度、主副筋间距等项目尺寸，均合格后，挂上合格标识牌，转至已检钢筋笼存放区存放。对于检查不合格的钢筋笼，按照隐蔽工程和关键部位作业过程控制记录簿追溯焊接者并退回返修，直至合格为止。经自检、质检工程师（专职质量检查员）检查并报请监理工程师验收合格的钢筋笼方可吊装入模安装使用。4.2.4 钢筋笼入模安装钢筋笼吊装入模前必须检查钢筋笼是否具备合格标识牌，无合格标识牌的钢筋笼不得使用。钢筋笼安装时应置于模具平面中间，其骨架周边及底面按规定位置和数量安装支撑钢筋，支撑钢筋与结构钢筋焊接连接，分散布置，并不得横贯保护层的全部截面，以保证浇筑混凝土时钢筋保护层厚度符合设计要求。要求浇筑完成后的混凝土表面无痕迹，确保结构外观质量。钢筋笼入模、安装时应避免将黄油、脱模剂等杂物涂抹到钢筋上。图4 钢筋笼整体展示4.3 混凝土施工4.3.1 混凝土的准备混凝土的拌制采用90拌和站集中拌制，每次拌制前，应仔细检查拌和系统的运转情况并根据砂石料含水量的变化及时调整施工配合比，并以调整配合比通知单进行混凝土拌制，拌制过程中除值班试验员外不得随意更改施工配合比。混凝土应严格控制拌制时间90120s，所拌制混凝土均匀、色泽一致，和易性良好。混凝土运输采用车载22.4m3吊斗，吊斗内壁应平整光滑，不吸水，不漏水，并应经常清除粘附的混凝土。吊斗出口到承接面间的高度不得大于2m。吊斗底部的卸料活动门应开启方便，并不得漏浆。4.3.2 混凝土浇捣成型混凝土应连续浇筑成型，浇筑时注意使混凝土在模具内匀布。混凝土振捣采取模具自带的附着式风动振捣器自动振捣并辅以插入式振捣器人工辅助振捣，振捣时间以混凝土表面停止沉落或沉落不明显、混凝土表面气泡不再显著发生、混凝土将模具边角部位充实并有灰浆出现时为宜，不得漏振或过振。振捣过程中须观察模具各紧固螺栓、螺杆以及预埋件的情况，一旦发生变形或移位，必须立即停止浇筑、振捣，尽快在已浇筑混凝土凝结前进行调整。为确保产品振捣质量，采取边浇筑边振捣的施工方法。实际操作时振动时间根据混凝土的流动性掌控。浇筑混凝土的同时应留置同条件试件，所做试件应具有代表性。4.3.3 收光、抹面打开顶板的时间一般在混凝土浇筑后4560min，具体时间随气温及混凝土凝结情况而定。打开顶板后注意插牢顶板插销，以防顶板落下伤人。使用铝合金压尺或自制工具，刮平去除多余混凝土（或填补凹陷），使仰拱块弧面同模具外弧保持和顺。4.3.4 蒸汽养护每套模具供热、供风为并联形式，各套模具养生温度、湿度实行集中及分点监测。预制块养生采用加盖养生篷布，蒸汽锅炉供热。对于采用蒸汽养护的仰拱预制块，如果控制混凝土蒸汽养护的升、降温速度不严格，极易造成混凝土表面急骤过热或降温，产生温度应力，导致结构表面或沟槽出现温度裂缝。为更加准确掌握混凝土结构内部的温度变化情况，西秦岭隧道仰拱预制块生产温度控制采用数字传感式温度计，混凝土浇筑完成静养至注浆棒拔出后，将传感探头放入注浆孔内、将传感线接出至养生篷布外，蒸养过程中由试验人员通过手持式数字温度计掌控蒸汽养护升降温变化情况。仰拱块混凝土预养护时间不宜少于2h，升温速度不宜超过15/h，降温速度不宜超过10/h。养护恒温确定为4050，时间为56h，最高温度不宜超过60，出模时当仰拱块表面温度与环境气温差大于20时，应在室内车间进行降温，直至仰拱块表面温度与环境气温差不大于20。脱模强度应达到预制块设计强度的50%以上，即不低于20MPa。罩内湿度保持在90%以上，随时通过补充罩内蒸汽（开关逸汽阀）调控湿度。4.3.5 脱模起吊及空中翻转预制块经降温至与环境气温差不大于20、试验室检查同龄期试件强度达到20Mpa即可通知脱模起吊。仰拱预制块脱模及翻转依靠液压翻转机完成，预制块翻转机应用杠杆原理，利用液压系统提供动力从而实现预制块的加紧和翻转。预制块脱模必须平稳起吊，不允许单侧或强行起吊，起吊时吊具和钢丝绳垂直，地面操作两人配合进行。起吊前应先试吊，确认天车就位准确且设备安全后，由专人向天车司机发出起吊信号，预制块整体吊离模具后平移至仰拱预制块翻转区进行180翻转，翻转后吊至室内存放区存放。脱模过程中严禁锤打、敲击等野蛮操作。脱模翻转后取下橡胶垫圈，以便重复使用。西秦岭隧道仰拱预制块脱模、翻转依靠液压起吊翻转机完成，液压翻转机主要由液压系统、翻转机构总成及机架等几部分组成，其构造如图5所示。具体操作流程如下：1）将天车吊钩与翻转机顶部的起吊孔用钢丝绳相连接，连通电力线并将操作手柄吊至天车操作室，由天车司机负责完成翻转机的各项操作；2）检查翻转机各动作完成是否正常；3）25t天车起吊液压翻转机至已打开侧边模的模具正上方，与模具对中就位；4）伸长夹紧油缸，张开两边立柱，调整翻转机位置至夹紧探头与预制块预留翻转孔对齐，收缩夹紧油缸，夹紧仰拱预制块；5）先行试吊，确认天车就位准确且设备安全；6）提升天车吊钩完成脱模作业，走行天车小车至翻转位置；7）收缩翻转油缸，带动夹紧头180旋转，实现预制块的空中翻转；8）将仰拱预制块吊至临时存放区存放，翻转油缸复位，开始下一循环。图5 液压起吊翻转机结构图4.4 成品检查及标识用大量程的游标卡尺分别测量仰拱预制块的宽度和厚度；用5m规格的钢卷尺测量仰拱预制块弧长；用长度为7m的尼龙线对扭曲变形情况进行检验；每块仰拱预制块都进行外观质量检验，仰拱预制块表面应光洁平整，无蜂窝、露筋、无裂纹、缺角。轻微缺陷进行修饰，止水条附近不允许有缺陷，注浆孔、泄水孔应完整，无水泥浆等杂物。结构尺寸有误时应及时检查对应模具变形情况，确保后续生产质量。同班生产的预制块可三层重叠存放，各层间垫方木，做好整形及仰拱预制块的标识工作。标识采用红油漆，标识办法如图6所示。标识内容：仰拱预制块的型号、生产累积号、模具编号、生产日期。标识位置：预制块侧面凸缘侧。20100101：生产日期（年/月/日）；XQLS2：标段号；01：模具编号（01-16）；A：不设钢拱架地段；B：设钢拱架地段；00001：累计第1块图6 成品标识位置及标识内容4.5 止水条粘贴止水条粘贴时预制块表面应干燥清洁。用刷子在预制块预留粘贴止水条的沟槽及止水条上涂抹粘贴剂，涂抹要均匀，不允许漏刷现象出现。涂完粘贴剂后自然干燥10 min左右（随气温、湿度而异），待手指接触不粘时，再将止水条贴入密封沟槽内。将止水条贴入预制块预留沟槽中时，从一端向另一端依次粘贴并用木榔头敲紧止水条，注意不要敲破止水条，粘贴后的止水条应牢固、平整、严密、位置准确，不得有鼓起、超长与缺口等现象。五、仰拱预制块常见病害及其防治5.1 常见问题结合已有施工经验以及在预制块试生产阶段遇到的实际问题，仰拱预制块存在的问题主要有：预埋件脱落、移位，结构表面气泡、裂缝，水沟边侧局部掉块。这些问题的存在不仅影响仰拱预制块的外观质量，而且也造成了大量的修补工作。因此，找出问题发生的原因，在施工生产过程中有针对性地加以控制和尽量预防是很必要的。5.2 原因分析5.2.1 预埋件脱落、移位如前所述，预埋道钉及吊杆通过橡胶垫圈固定倒置于模具底部的预埋孔内，混凝土振捣主要采用模具自带的附着式风动振捣器自动振捣。由于预制块坍落度要求控制在7090mm，流动性较差，浇注时，作业工人往往在模具内混凝土量较少的情况下，便打开风动振捣器辅助摊平，此时模具的震动效果非常明显，由于缺少混凝土料的压力和粘滞力，很容易造成“头重脚轻”的预埋件外旋、松脱，甚至脱离预埋孔，造成预埋件的移位、脱落，给后续吊装和轨道安装带来不便。5.2.2 掉块预制块试生产过程中，通过一段时间的观察和总结，排除模具自身加工偏差及脱模强度影响外，发现掉块现象主要集中在中心水沟两侧，水沟侧壁及预制块侧端头有与模具摩擦形成的黑色挤压痕。当翻转机夹紧仰拱预制块后，在油缸不进行任何伸缩变化的情况下，翻转机与仰拱预制块为刚性接触，这种接触方式可以视二者为一个整体，而预制块生产模具自身加工偏差仅0.2mm、脱模强度20MPa，如果模具不水平、翻转机翻转油缸伸缩不到位、天车位置定位不准确都会造成起吊作用力与仰拱预制块停放位置水平中心线不垂直，引发仰拱预制块在模具内因偏拉向一侧挤压形成掉块，如图7。（a） （b） （c） （d） （e）图7 掉块原因分析5.2.3 气泡受振捣作用和水化热的影响，混凝土里面的气体和水分要向外排放，如果混凝土坍落度偏大，混凝土在模具中浇筑和凝固时就会因有气体和多余水分形成的蒸汽较多而无法及时排除，大量的气泡集中在模具的侧壁上，占据了本来应该是混凝土的位置，脱模后就会在仰拱块的侧面形成较多的气泡。这种气泡往往成圆形，体积较小，但是分布广泛、密集。相反，如果坍落度过小的话，会造成混凝土入模困难，局部因振动时间过长出现过振而形成水纹；同时，由于混凝土干燥及凝固过快，气体无法顺利排出，附着在模具侧壁上，造成预制块表面气泡。这种气泡往往形状不规则，数量较少但个体相对较大，散落式分布。此外，由于预制块采用模具自带的附着式风动振捣器自动振捣并辅以插入式振捣器人工辅助振捣成形，由于人工操作的不稳定因素和工人的技术熟练程度的不同，对外观质量也有一定的影响。5.2.4 裂缝裂缝主要受环境湿度、升降温速度和温度差的影响。仰拱预制块最大厚度90cm，单块耗用混凝土4.83m3，体积较大，如果上述3方面控制不到位，很容易因为预制块表面及内部的情况差异引起裂缝。蒸养过程中，养护恒温4050，最高温度达到55左右。混凝土拌和物中所含水分足够自身水化作用的需要，但由于硬化是逐渐进行的，当环境相对湿度较小时，混凝土中水分就会不断地被蒸发掉，造成混凝土由表到里逐渐失水，极易产生干燥收缩裂缝。同时，因为缺少水分，水化反应难以持续进行，阻滞混凝土的继续硬化甚至停止硬化，直接威胁混凝土的强度。夏季施工时，如果脱模后养护不及时也会出现同类问题。过快的升降温加之混凝土在凝固时自身水化热的作用，会造成仰拱块表面温度变化较内部明显和剧烈的多，导致裂缝的产生。脱模后，由于混凝土在模具内蒸养温度较高，如果脱模时温度与室内温差较大（尤其是冬季施工），热量快速地从仰拱预制块表面散失出来就容易产生裂缝。5.3 问题的防治针对以上对预埋件脱落、移位、仰拱块掉块、表面气泡、裂缝产生原因的分析，就可以采取一系列的措施来尽量减少问题的出现。5.3.1 预埋件脱落、移位的预防1）根据当时气温等适当调节混凝土的坍落度，确保混凝土的流动性；2）加强作业工人的责任心教育，在模具内混凝土量较小的情况下，充分发挥人工辅助振捣的作用，减少该阶段风动振捣对预埋件位置的影响；3）定制尺寸适中的橡胶垫圈，确保橡胶垫圈外径满足卡入模具预留槽、内径满足卡紧道钉或吊杆要求，以稳固预埋件。5.3.2 掉块的预防1）模具的调平与整修。采用水准仪对模具进行四角相对高程测量，为高度校正提供可靠依据，确保模具水平。同时对频繁发生掉块的模具倒角进行打磨整修，确保模具的精度。模具每循环使用50次进行一次高程复核和系统检验并及时进行调整和维修，减少模具本身对施工的影响。2）加强脱模控制。为便于天车停车定位，经过一段时间的总结与调试，在天车操作室玻璃上粘贴1条竖向的刻线a，在天车及天车轨道钢架梁上设置黄色反光材料制成的倒立等腰三角形定位板和正立等腰三角形定位板各1块，为避免天车司机视线位置对天车定位的影响，在两块三角形定位板上各刻画1道垂线刻线b、c，当天车走行至刻线a、b、c 3线位于同一条竖线上时则表明天车恰好停在仰拱块中间位置，如图8。图8 天车定位方法翻转机每次脱模前先检查翻转油缸伸缩是否到位并及时作出调整。每循环使用一段时间后对翻转油缸进行检查，以便重新确定伸缩限位。5.3.3 气泡的预防1）严格控制混凝土坍落度。经验表明，坍落度对混凝土凝固后的强度和气泡的产生都有影响。夏季施工时，为避免坍落度损失，可采用缓凝高效减水剂，在不增加用水量的情况下改善混凝土的工作性能，并在终凝后加速固化，降低收缩，有效地防止混凝土坍落度损失和改善混凝土的凝固，不但能在一定程度上减少气泡，也能减少裂缝的产生。2）加强人工辅助操作。加强人工辅助振捣作业人员的技能培训和责任心教育，不断提高工人技术水平和熟练程度，改善振动效果，弥补模具自振存在的不足。使混凝土内的气体充分溢出，确保混凝土密实，减少气泡的发生。5.3.4 裂缝的预防1）严格控制混凝土坍落度，参照5.3.3。2）严格控制蒸汽养生的湿度及升降温速度。混凝土预养护至拔出注浆棒后，采用数字传感式温度控制法严格控制升温速度不超过15/h，降温速度不超过10/h，养护恒温在4050。罩内湿度要控制在90%以上，随时通过开关逸汽阀补充罩内蒸汽调控湿度。3）减少外界温差的影响。为了消除气温所带来的不良影响，可以采取如下措施： 冬季施工时，在厂房两侧大门上安装保温帘以加强厂房的封闭与保温。在厂房内安装暖气片，提高厂房内的环境温度。 适当延长仰拱预制块蒸养的降温时间，待预制块表面温度与环境气温差不大于20时再脱模起吊。 选择在气温较高时间段进行脱模，这样可以有效减小模具内外温差。4）加强脱模后养护。六、施工人员、设备机具、材料组织1、仰拱预制块生产劳动力配置情况详见“表3 仰拱预制块生产劳动力配置表”表3 仰拱预制块生产劳动力配置表序号工种人员安排合计（人）1钢筋笼制作钢筋下料1人；钢筋弯弧、弯曲2人；钢筋焊接3人62模具清理、上油23钢筋笼安装、混凝土浇注64仰拱块脱模、标识35天车、龙门吊司机36锅炉工27混凝土运输司机28止水条粘贴2总计（人）262、设备机具配置情况详见“表4 仰拱预制块生产机具、设备配置”表4 仰拱预制块生产机具、设备配置序号名称型号及规格单位数量备注1仰拱块模具套172天 车25T台13龙门吊5T台14空压机12.8m3台15锅 炉1T台26东风平板运输车9m辆27电焊机BX1-500台38钢筋切断机台29钢筋弯曲机台110钢筋弯弧机台111钢筋切割机台112预制块翻转机台113仰拱块吊具套314仰拱块吊带套115钢筋笼胎模套616钢筋笼吊具套117附着式振捣器每套4台套1718