隧道用仰拱预制块制作及安装工法

隧道用仰拱预制块制作及安装工法GZSJGF07-99-03一、前言工程秦岭ITBM880E的一种颖的技术型施工方法，是国外先进阅历的消化和吸取，是科研成果直接转化的这使隧道仰拱混凝土施工这一作业工序走预制、安装之路，把因现场浇注混凝土造成的施工干扰和工期、质量冲突降至最低，同时协作TBM一系列施工技术的承受，使隧道仰拱施工具有优质、高效、经济、文明、标准等一系列特点。为今后仰拱施工、管片制作及安装供给了又一的施工方法。该工法在西康线秦岭隧道工程施工中，取得了令人满足的效果，其施工组织便利、产品质量牢靠，满足了TBM的快速施工。通过对工厂设置、设备配套、材料选择、配比优化、蒸养温控、工艺配套、机械化安装等方面的不断完善、进展和总结整理，形本钱工法。”课题，于987“(98)029911科技大会上获“局科技进步奖”。二、工法特点1、速度快TBM1717每天周转一次。故：24h以内其管片生产必需完成钢筋绑扎、浇筑、成型、养护脱模、起吊、清模等工序。现场实施已得到满足。2、质量好秦岭隧道要求创国家优质工程。仰拱质量不仅直接影响线路质量，同时也是创国优的根底，在该工法的实施下其生产质量稳定、简洁把握。起运时有足够的强度，大于设50R28检查试件全部达设计C40害裂纹和蜂窝麻面、缺角、掉角现象，其尺寸精度符合要求。3、工艺简洁本工法应用高精度钢模、气动附着式振捣器振捣，承受模具固定、灌注流淌的“干技术含量高。与传统蒸养工艺相比，大大节约了投资和工序循环时间，保证了钢模的周转，最大限度地满足了TBM的正常掘进施工和铺衬。4、安装精度高安装操作简便、速度快、精度高。在TBM步进期间，前四块仰拱块通过经纬仪和水准仪测量定位，铺设时，欲铺设的仰拱块后部依靠已设置好的仰拱块来定位，而后通过激光指向仪和水平尺在设置的检查点上进展检查。在TBM掘进期间，激光指向仪安置于TBMTBM在TBM上作一位于仰拱块理论轴线上的标志，激光束应通过两个检查点。确保了仰拱块的高精度安装，仰拱块安装精度可把握在5cm5、节能节材5h，每m320～30Kg，每m330Kg三、适用范围本工法适用于铁路、大路、水工及各种地下人防工程，承受TBM或盾构施工的全圆型隧道仰拱衬砌块的制作，尤其适用于对工期、质量和标准化作业有较高要求的工厂化大型构造物预制生产。四、工法原理及关键技术(一)工法原理目前，加速砼预制构件硬化的措施主要有：蒸汽养护(包括养护池、养护蓬、养护室、立式窖、隧道窖、折线窖等)、太阳能养护、红外线养护、电热养护、压蒸养护等，各种方法各有优缺点，应依据具体工程条件灵敏承受。其中，湿热养护是蒸汽养护方式中的常用方法。在考察国外TBM配套管片生产，在综合比较分析的根底上，结合秦岭工程实际，因地制宜地实行了“干式排管(暖气管片)分阶段供热供湿养护”〔暂命名〕的方式，与传统的蒸养工艺相比，制造了适用于“短预养、缓升温、低恒温、慢冷却”的工法。对大型仰拱预制管片进展了有效地施工生产和工艺把握，包括与之相配套的：原材料和外加剂的争论、C40砼协作比优化和应用、钢骨架的制作、不同加热养护温度和时间对砼强度进展的影响规律、热工制度确实定、工艺流程的完善及仰拱块的高精度安装定位、仰拱底部注浆回填等配套争论工作。其制作原理：1)用常压锅炉供汽；2)可单独开关的汽管，多排并列通过钢模下部；3)钢摸固定，灌注工序流淌；4)灌注砼的钢模，外罩密封的养护罩；5)养护时依据测温反响，调整汽管阀门，保持足够的养护温度；6)通过溢汽阀调整罩内湿度；7)按静停、升温、恒温、降温四个步骤进展加热养护；8)降温完毕前，通过同条件养护试件，准时破型，确定是否可以起吊脱模。其安装原理：1〕制作一靶对正安装在仰拱块中心水沟的激光指向仪放射的激光束定其中线、标高位置；2〕利用水平道尺调整相对水平；3〕TBMZED260系统确定、校核、调整激光指向仪的激光方向；4〕仰拱块对正后利用TBM配套注浆系统通过注浆孔进展细石砼注浆，以填充仰拱块与围岩之间的空隙；5〕曲线地段通过支距法保证仰拱块铺设发方向。(二)、关键技术1、模具及养护罩制作，该两项属TBM进口附带品，由法国一厂家制造。模具制作按仰拱倒置形式考虑，模具顶盖可以自由开启，两侧模可以在确定尺寸范围收放。仰拱5mm密封严格，无漏浆。一些预埋件的安装、固定方式简洁，定位准确。模具底部装有4〔自制。即成槽形罩，协作养护。23、加热养护工艺流程及热工制度(温度、时间)确实定；4、加热养护工艺的热工计算及能源节约方案争论；5、加热工艺的室内争论与工厂生产的差异修正技术；6、干热养护时的温、湿度把握；7、仰拱块翻转技术8、仰生产中各项技术、经济指标的现场测试技术；9、激光导向及其与ZED26010、仰拱块下回填压力注浆技术。五、施工工艺11：构件检验编号构件检验编号成品出厂成品出厂装钢筋骨架铺轨装模装钢筋骨架铺轨装模起吊起吊12安装N安装N清模加“U加“U”止水刷脱模剂注浆安装预埋件注浆安装预埋件砼生产砼生产砼搅拌运输翻转试件制作存放加止水条锚固螺栓成型编号开罩试件检验 构件脱模构件脱模通知起吊通知起吊加热养护工艺流程总框图 图1234、制作工艺要点1)钢骨架制作：依据钢骨架间距小、预埋件预留孔多〔达22处〕的构造特点，将其分为易加工的多单元，每单元制作模台，定型加工，再制作组装平台将全部的单元组合，保证了加工精度和质量，削减了因人工制作精度而引起的与顾预埋件的干扰等问题。2〕17测。预制块养生系承受加盖养生罩，蒸汽锅炉供热给模具下暖气片加热升温，使环境40℃18h40℃3~52~415℃/h。恒温时间为10~12小时。脱模时，罩内温度与砼内部温度及与室内温度之差不应20℃。养生后，脱模强度应到达预制块设计强度的50%以上，即不低于20MPa。罩内湿度应保持在90%以上，随时通过补充罩内蒸汽(开关逸汽阀)来调控湿度。在预制工厂与存放场之间专设一仰拱块翻转装置，出厂的仰拱块经此专用设备一翻转，由原来的倒扣状变成正常状。5、主要协作比每立方米材料用量(Kg)理论配合比坍落度强度(MPa)备每立方米材料用量(Kg)理论配合比坍落度强度(MPa)备CSGWRB-C：S：G：W：RB-(mm)65R20h(40℃)R7R28注42559311521704.251：1.40：2.71：0.40：0.0124.238.945.6T(℃)60T(℃)603hT(℃)60 11h50 5011.5h2.5h

40 7h 4030 30 2h20 2010 104h0 07 18 21 t(h) 4 617.520 t(h)T--t(温度--时间)曲线1 T--t(温度--时间)曲线2热工制度：0+7+11(50℃)+3=21h 热工制度：[4]+2+11.5(38℃)+2.5=16h[20h]7、仰拱块铺设及准确定位TBM在起动之初利用洞口把握网，准确前几块定位，随后在激光系统未建成之前利用人工进展设计标高、中线的把握。当TBM激光指向仪设置在中心水沟，激光方向与隧道中线平行；用激光光线检查放在须铺的仰拱块中心水沟中的靶的位置；并用道尺检测仰拱块的水平；仰拱块从洞外专用运输车运进洞内铺设点，然后利用TBM配置专为铺设而用的吊机起吊、就位、检查、固定。ZED260“presentposition”〔显示设备相对于隧道轴线位置〕的显示值，检查激光精度。8、仰拱块下回填压力注浆技术1〕1〕 10mm15~18cm；2〕2〕 利用仰拱块上的注浆孔进展注浆，注浆压力0.3~0.4Mpa。3〕5—7块进展一次注浆，注浆通过仰拱块预留注浆孔进展，注浆量以自由面浆液全面外溢为原则。9、仰拱块回填密实度检查浆质量格外关键。在施工期间请中铁物探中心第三方进展底部注浆质量逐块检查，反响信息为绝大多数保证质量，缺乏之仰拱进展补注浆。六、机具设备1、主要机械设备表序号设备名称型号数量备注1钢筋调直机2钢筋骨架制作安装2钢筋切断机2(同上)3钢筋弯曲机4(同上)4电弧焊机6(同上)5钢筋模具6(同上)6电葫芦1T1(同上)7喷模喷枪(含打气泵)1清模8动力车1砼运输灌注9砼运输平板车2(同上)10砼运料斗1M32(同上)11桥吊16T1(同上)12砼搅拌站HZS501搅拌生产13进口钢模板(含附着震捣器)17成型、养护14空压机1震捣成型15常压锅炉2蒸汽供给16测温装置2温度把握17管道系统1养护18试验室检验设备全套生产把握、质量检验19单轨仰拱吊机13T1人工协作安装仰拱块20注浆系统1块下填塞及注浆预制厂厂长七、劳动组织及施工生产12：预制厂厂长技术厂长生产厂长技术厂长生产厂长质检组车间主任质检组车间主任质检员试验室钢筋加工质检员试验室钢筋加工预制块生产综合班网骨砼预吊运翻锅空设片架生制车输转炉压备加加产块司司台工司维工工生机机操机修产作保养劳动力组织框图 2、劳动力配置工种劳动力配备(人)17TBM500510块，为到达合理组织劳动力，使预制块生产均衡有序化，确定预制块生产按二班制作业，每班生产预制块6--7工种劳动力配备(人)车间主任1钢筋骨架加工24预制块生产12综合班13质检员1每班51厂长1技术厂长1生产厂长1总人数(两班)105(人)仰拱块安装、注浆33仰拱预制块生产在工地预制厂内进展，承受暖气片加热养生方式。仰拱预制厂设计17/天，按三班制作业，每套模具每天循环一次。预制厂内布置有两条生产线，共17套固定式模具和一条室内存放线，一个钢构造加工车间。仰拱块砼在HZS50型搅拌站生产后，轨道平板车负载料斗运输至入模地点，16t桥吊起吊料斗自流入模(后加一附着振动器)。模具上附着式气动振捣器振捣成型，经养生脱模在室内存放三天后运入仰拱预制块存放场存放。砼生产设备为华建机械厂生产的HZS50型砼搅拌站，主机为双卧轴强制式搅拌机，配备有水泥筒仓和大仰角螺旋输送机，应用工控微机实现搅拌站的自动把握。机上，由皮带机送到刀盘前面。90TBM13T3个链式吊钩把仰拱块从车上吊起，向前运到所需安装的位置。仰拱块下的空隙，用水泥砂浆通过注浆泵注塞密实。八、质量把握1、秦岭隧道要求创立国家优质工程。因此仰拱制作质量必需合格为100%。2、模板整理安装模具清理分两次进展，砼注入模并整形后，应马上将模板外砼清理干净；脱模后用灰刀、抹布等清理模板内杂物。模板安装后，用喷涂的方法涂脱模剂。3、骨架安装及预埋件埋设起吊吊杆及螺旋道钉预留用橡皮管埋设。12t2#、4#钢筋上。钢筋保护层定位块不宜靠近预制块边缘，不得横贯保护层的全部截面，应相互错8钢骨架安装后，进展泄水孔PVC硬管及注浆孔预埋件安装。在骨架入模后应检查保护层状况及预埋件埋设状况，并做好检查记录，填写检查证。4、砼生产运吊、灌注及成型严格按试验室设计签发的施工协作比进展生产。全部原材料须有产品合格证，且经试验检验合格方可使用。投料挨次：石子—砂—水泥—水及外加剂；各原材料计量误差要求小于：水泥±1%，砂、石±2%，水、外加剂±1%。搅拌时间：大于1.5min。1～2次。砂、石含水率每天进展四次检测，准时调整施工协作比，进展含水率补偿。砼运至入模地点后，使用桥吊起吊料斗直接入模，砼自流。必要时开启料斗上的附着式振动器下料。搅拌机卸料高度应小于2m。砼在运输过程中，应保证匀质性。做到不分层、不离析、不漏浆。砼停放间歇时60min6～8cm。承受集中入模方式，连续浇筑，附着式振动器振2～3min，局部用插入式振动器关心。经振捣，观看入料口外表有一层浆且延时30约20min后，将顶盖开启到竖直位置并锁紧，参照两侧模板弧形，进展预制块最终的抹光整形，抹平顶盖下气泡及两顶盖不平坦局部。5、蒸养：由专人负责，承受数显式温控仪配置多个探温头确保热工制度的落实。6、仰拱块脱模及室内外存放的工艺要求预制块经20～24小时加热养护，经试验室检查同龄期施工试件强度到达20MPa强度，即可通知拆模、起吊。预制块出模应试吊，确认安全后，吊至室内存放线上存放。仰拱块同班生产的可两层重叠存放，并用木楔稳定；并做好整形及生产日期、时间编号工作。仰拱块脱模后应在室内存放三天，存放期间应洒水保持仰拱块足够的湿度，以利强度增长。经室内存放三天后，利用轨行仰拱运输平板车，运至仰拱块翻转台，进展仰拱块16t仰拱块R28强度经试验室检验合格后，明确标识前方可进入洞内使用。7、仰拱块冬季施工的有关保证措施3d5℃11℃，11～2拌合用水的温度不应低于5℃。冬期拌制砼应优先承受加热水的方法，水及骨料的加热温度应据热工计算后确定，不宜大于60℃45℃～55℃即可。将施工用水管道全部进展草垫包管保温，并不将水龙头关死。并用石棉瓦将水箱顶部盖住，以防止水箱开口积雪和箱中水结冰。砂石骨料应在进入冬季以前开采，并保持枯燥状态。砂石骨料温度应保持在0℃以上，骨料在存放中不得夹有冰膜雪团。骨料必需清洁，不得含有易冻裂的矿物质及活性骨料。为防止砂子因含有游离水而结块，应用人工捣细砂中的结块。严格把握砼水灰比，加强砂石含水率的监测，随时调整用水量。搅拌前，应用热水或蒸汽水冲洗搅拌机，搅拌时间应延长2拌合楼应密封保温，增加防寒隔层。用木板、棉被、草袋等围护。15℃停。拆模后，砼外表温度与环境温度差应小于15℃，否则，应对砼承受保温材料掩盖。预制厂房，在冬季应做好外墙的防寒措施，做好门窗、进出口的保温措施。浇筑砼用的容器应具有保温措施。加热养护时，升降温速度应把握不超过15℃/h。8、安装质量保证措施1〕仰拱块安装高程、中线偏差把握在50cm2〕在安装前，特别是洞内环境〔温度、湿度〕变化较大时，必需对激光进展检查；3〕势必会产倒流污染底，施工中实行了多道防线，同时加强清理工作。4〕加强注浆工艺及过程把握。九、安全措施参与仰拱块制作和安装施工的领导干部、技术人员、治理人员、操作工人都必需经过系统培训，持证上岗。操作前，应明确各工位的安全操作规程及正确的操作程序。常常进展安全技术教育，结合生产实际，制定相应的技术措施，合理安排工序进度与关键工序的作业循环，准时解决生产中进度与安全的冲突，统一指挥，避开安全事故发生。施工各工班之间，建立完善的交接班制度，现场负责人、作业班组要随时检查交接班状况。在危急的部位设置安全警示牌，进入现场必需戴好安全帽，并配齐各种相匹配的安全防护设施、材料。吊装仰拱块时，行走吊机下严禁站人，吊车钢丝要常常检查并作好记录，严禁歪吊斜拉，并留意保护蒸汽管线。下放钢筋料时，必需有专人指挥。留意联络信号，确保运混凝土料车的交通安全。锅炉、空压机要按规定常常进展检查、修理、保养、并作好记录。压力表应进展校正，确保安全。留意施工用电，电缆、电线应绝缘良好、无破损，闸箱要有防护、防雨措施并有接地装置，确保用电安全。十、技术经济分析社会效益：本工法，由于其组织合理，工序连接紧凑，省季节能，满足了隧道仰拱预制管片的生产和使用，与传统蒸养工艺相比，大大节约了工序循环时间，保证了钢模的周转，最大限度地满足了TBM的正常掘进施工和铺衬，砼质量外光内实。本工法，工艺先进，技术含量高。其产品在铁路同行中领先一大步，填补了国内空白，到达了国内先进水平。经济效益：承受本工法平均节约热养历时5h/每循环；平均可降低脱模强度16.1%；平均降低10℃m320～30Kgm330Kg5884m/1.8m=32681.5万m324.94万元。本工法将仰拱块安装测量与ZED导向系统统一起来，节约了安装时间，保证了铺设精度，确保了TBM十一、工程实例西康线把握工程秦岭隧道，其线全长18460，开挖断面φ8.8护，跟进先铺设砼仰拱块，二次衬砌后成洞断面为φ7.7m，我局施工段为进口端(北端)TBM5884m32681.5m3。由于其仰拱块钢模板(含