3.3管片厂与预制生产

3.3 管片厂建设与管片预制
3.3.1 管片预制厂设计
场地布置本着“因地制宜、便于管理、方便生产、利于环保”的原则进行布置。

注意保护好生产场地范围外的树木、构筑物和其它地上、地下设施，不任意砍伐、拆除和损坏。

3.3.1.1 主要临时设施
管片预制厂由钢筋加工车间、管片生产车间、管片存放区、混凝土拌和站、蒸汽锅炉房、空气压缩站、办公区与生活区等组成。

管片预制厂长197m，宽88m，总占地面积17336m2。

(1)生产与生活用水
据现场调查，管片预制厂所在地地下水丰富，水质良好。

生产与生活用水不到120m3/h，可钻井汲取，单井即可，单井供水量可达177m3/h，存放于蓄水池中，通过输水管道，输送到各个用水面。

为了保护人体健康和保证工程质量，所有水源必须经检验合格后方可使用。

(2)生产用电
管片厂附近设置1座35kV/10kV变电所(设2×6300kVA变压器)，经过变压后的生产用电与生活用电分别架设架空线到各个用电场所。

在各用电点设立专用配电箱，电器布置以安全可靠为原则布置。

(3)管片生产车间
管片生产车间长133m，宽34m，面积4522m2。

车间内分为管片浇筑与蒸汽养护区(含管片翻身区)、管片水池养护区和管片淋水养护区。

布设4台20t跨度为16.50m 桥式吊机，供吊装管片、吊放、运输材料使用。

根据管片总量与管片安装进度计划，投入模板6环。

正常生产时，每环模板周转1循环/天，高峰期每环模板周转1.5循环/天。

①管片浇筑与蒸汽养护区(含管片翻身区)：长58m，宽34m，面积为1972m2。

②含管片翻身区：设2处翻身区，占地长和宽均分别为3m与6m，总面积为36m2。

每座翻身区设一个管片翻身架。

③管片水池养护区：设两个养护水池，长和宽均分别为30m、13.5m，总面积810m。

两个养护水池按高峰期管片产量设计，最大养护能力为65环(管片侧立存放)。

④管片淋水养护区：长45m，宽34m，面积为1530m2。

按高峰期管片产量设计，最大养护能力为126环(管片侧立存放)。

养护区内淋水喷头10个，定时对管片进行
淋水养护。

(4)钢筋加工车间
钢筋加工车间同管片预制车间相连，长48m，宽34m，占地1632m2。

车间由钢筋原材料堆放区、钢筋骨架制作区、半成品堆放区、半成品加工区、成品钢筋骨架堆放区、混凝土垫块生产区等组成。

钢筋存放时下面用混凝土块垫起，离地30cm高。

车间布置2台20t跨度为16.50m桥吊，成品钢筋笼由平板车倒运至浇筑车间。

(5)混凝土拌和站
现场设一座生产能力75m3/h的混凝土拌和站(配备50m3/h和25m3/h的混凝土拌和楼各一座)。

混凝土拌和站设2个水泥罐，每个罐容量为300t；另外设粉煤灰罐一个，容量为100t；外加剂罐2个，每个容量为1.5t。

(6)砂石料棚
砂石料棚分两仓，用以堆放碎石、中粗砂。

砂、石分仓堆放，均盖6m高罩棚。

周边设排水沟，砂石料棚占地面积约1350m2。

(7)蒸汽锅炉房
在管片浇筑区附近混凝土拌和站旁边设立1座蒸汽锅炉房(供汽能力8t/h)，通过埋设的管道，将蒸汽输送到管片浇筑区，及时向浇筑后管片提供蒸汽养护。

(9)管片存放区
在预制车间南侧设管片存放区，长136m，宽48m，占地面积6528m2。

管片堆放时，按高度上叠放2层考虑，可供存放管片920环，最低储量不少于200环。

在场地内设2台20t跨径23m龙门吊，倒运管片，存放区内场地作硬化处理。

在管片淋养区与存放区之间设一组轨道，用于运管片平板车行走。

(10)办公区与生活区
在管片存放区与生产车间东侧分别设有办公区与生活区，总长88m，宽6m，共占地528m2。

办公与生活区分别设有办公房屋与住房，并设一定的生活、文化活动空间，同时作好绿化。

办公房屋内配备足量的、先进的办公用品；生活区按定员配足良好的生活设施。

3.3.1.2 预制厂平面布置
本着因地制宜，投入少、周期短、产出好的原则及能满足管片制作特殊要求作为指导思想进行平面布置。

预制厂总平面布置见图3-3-1。

管片浇筑与蒸汽养护区、管片水养区布置分别见图3-3-2、图3-3-3。

3.3.1.3 管片预制厂设备配备
管片预制厂专用设备配备见第四章表4-1-1。

3.3.1.4 管片预制厂建厂进度计划
表3-3-1 管片厂建厂进度计划表
3.3.2 管片预制生产
3.3.2.1 管片生产方案
本标段按照施工设计需铺设管片4198.4m，预制混凝土管片共需生产2624环。

一环管片由7个块组成，分别为A1标准块、A2标准块、A3标准块、A4标准块、B1邻接块、B2邻接块和K封顶块。

管片厚度均为40cm，弧长不相同。

管片采用工厂化集中生产，流水线作业，保证生产过程均衡、稳定。

3.3.2.2 管片模具投入计划
根据隧洞长度与盾构机掘进计划，本着既能符合管片生产技术要求和掘进进度要求，又经济合理的原则确定。

根据盾构机平均进尺管片用量 4.2环/d，考虑满足盾构机最大进尺时的管片需求，并有一定余量，以及管片存放场地的大小，投入模具正常使用为5环，每天生产1个循环，日均生产管片5环。

由于管片生产量较大，为保证盾构机高峰期所需的管片充足，在正常施工情况下备用1环，共投入6环模具。

高峰时，每环模具循环次数可达每天1.5个循环。

故本管片厂最大日生产能力9环。

预制混凝土管片采用专用钢模具，由于管片精度要求十分高，又因为模具的材料质量、制作、安装、拆卸等工艺要符合盾构供应商提供的有关规定，因此，管片采购(订购生产)考虑与盾构机生产厂家进行联系，由盾构机生产厂家推荐与之配套的管片模具专业生产厂家进行生产，同时该模具加工厂家必须具备较强的资质、较高的生产能力和较好的商业信誉，使管片模具满足盾构的相应要求。

为保证模具的质量，决定采购质量好、精度高的进口模具。

(1)管片模具的数量
根据招标文件提供的管片体型图，为了保证混凝土管片的工厂化、流水线作业，
保持管片生产过程均衡、稳定并能在满足盾构机最大掘进速度时管片使用需求的同时有一定的富余，计划投入6环管片模具，每环为由7个不同规格的管片组成，共投入模具为42只。

(2)管片模具的结构要求
本工程管片模具为整体式结构，由各类型钢、钢板经自动焊接机焊接成各总成件，总成件经时效处理后机加工，再拼接为模具整体。

每只模具包括：底模、两个侧模(脱模时可打开)、两个前(端)模(脱模时可打开)、两个模具盖(脱模时打开)、以及定位夹紧机构。

模具设计方案见图3-3-4。

模具设计满足以下要求：
①管片模具底部固定，模具和支架材料采用优质钢材制作，适应高温、温度重复变化及抗疲劳要求。

②模具底部设置附着式振动器。

③管片模具的设计与制造能确保管片的内表面和接合面达到所要求的光洁度。

④管片面向土层的外表面可以有较低的光洁度，但必须满足管片尺寸偏差要求。

⑤模具采用锥形轴套无间隙定位，锥形轴套同时具有锁固受力的作用。

⑥底、侧、端模及模具盖之间采用橡胶密封条密封，以利于更换损坏、老化失效的密封组件。

⑦模具盖利用拉伸式弹簧帮助关闭和开启，以减轻开关的劳动强度并节约作业时间。

模具底座上预留开口，便于人员进入底座内部对模具和振动器进行检修。

⑧模具本身预留有四个悬挂点，以便于吊装运输及安装并避免损伤模具。

(3)模具的加工制造与组装调试
进口模具在专业生产厂家加工，承包人派人监督或委托有相应资质的人员进行检查与监督。

模具生产完毕，在生产厂家内进行组装与调试，经调试符合规定时，再由工厂组装调试后再运往施工现场。

由于长途运输道路的颠簸、工厂、现场的吊装、吊卸的原因，工厂内模具的调试精度会发生变化。

故在管片运抵施工现场以后要对模具进行必要的调整。

调整后的模具报请监理人检查验收，合格后方可使用。

(4)管片模具安装
①装配底模、端模、侧模并设置质量控制点。

②底模作为管片模具的装配及配合基础，
装配平台找平并保证水平允差在设定范
围内，以确保底模的装配精度。

③调整侧模组件。

④装配端模：在试装、检查与底模、侧模的相互位置关系，确认合格后装配，需要时与侧模的结合部位研磨以保证密贴。

(5)质量检查
所有的模板装配均由一个3维测量仪来完成，其尺寸和体积与设计管片一样。

这个3维测量仪只用于工厂装配。

模板的最终精确调整将由一个特殊的工具来量测各测量点的尺寸和表面，最终用销子永久定位。

一个测量检测报告，含有各个理论值和相应的测量值，将被提供给有关方面。

这份报告将作为基准在设备生产运行过程中使用。

模板的检测不管是在工厂还是在工地均由同一套设备来完成。

①尺寸检测工具
所提供的模板将需要定期用以上提供的方法来检测。

工具如下：
1套精确微米测量工具以测量模板宽度；
1套精确测量卷尺以测量模板弧型长度；
随机带有的3维测量仪仅用于新装配时或由于事故而重新装配时。

②三维测量仪检测证书
制造商内部质量检测，使用6轴测量臂将得到如下结果：
测量值和模板体积；
测量值和理论值的偏差。

③配属设备
自动振捣将借助于外部风动振捣器来实现，它包括如下设备：固定在每个模具下面的振动台、支架、高压空气橡胶软管通到每个振动台下、高压风钢管，转化开关，快速接头等。

3.3.2.3 管片生产计划
本标段管片共2624环。

根据本标段总体施工进度及监理人批准的计划安排，制定管片生产计划。

管片生产提前开工，为盾构管片衬砌做准备，每片管片满足28d强度要求后方可使用。

管片正式生产时间为：2006年12月16日至2009年1月15日，管片生产时间为25个月。

(1)管片生产进度计划
管片月生产进度计划参见表3-3-2。

表3-3-2 预制混凝土管片月生产进度计划表
(2)劳力组织及任务划分
管片预制厂生产班组及任务划分见表3-3-3。

表3-3-3 生产班组任务划分表
3.3.2.4 管片钢筋制作工艺与技术措施
钢筋制作在钢筋加工车间内进行，钢筋车间由原材料堆放区、钢筋骨架制作区、半成品堆放区、半成品加工区、成品钢筋骨架堆放区、混凝土垫块生产区等组成。

(1)钢筋加工区的基本要求
①钢筋原材料堆放区可堆放10种规格的钢筋，并明确标识。

②半成品加工区域放置二台钢筋切断机、一台钢筋调直定长机、两台滚弧机和四台弯曲成型机，并设有附加筋半成品临时堆放区。

③半成品堆放区可放置约12环的钢筋骨架半成品，并明确标识。

④钢筋制作区布置3套半成品高精度钢筋骨架靠模和6套成品钢筋骨架靠模，8
台CO2保护焊机，完全能配合上管片的制作进度。

(2)钢筋制作工艺
制作流程见图3-3-5钢筋骨架制作工艺流程图。

①钢筋制作靠模采用钢模形式，精度更高，两端固定，使钢筋骨架在加工时两端始终处于受控状态，充分保证钢筋骨架两端面在同一直线，使钢筋骨架入模后保护层均匀。

另外钢筋靠模主筋上、下卡可根据管片型号进行自由调整，无须在靠模上进行焊割，影响靠模整体质量。

②钢筋按批准的钢筋图制备，符合图表中标明的钢筋形状、直径、长度、编号和重量，不能随意更改。

③钢筋单片及骨架成型均采用低温焊接工艺，焊接操作工必须经过培训，考核合格后凭证上岗。

④钢筋全部采用电焊或点焊，不得使用绑扎，利用钢筋短料时，一根结构钢筋不得有两个接头。

⑤钢筋骨架须焊接成型，焊缝不得出现咬肉、气孔、夹渣现象，焊缝长度、厚度必须符合设计要求，焊接后氧化皮及焊渣清除干净。

⑥进口钢筋不得与国产钢筋作相互碰焊对接。

使用进口钢筋时符合不准打火点焊等有关规定。

⑦钢筋成片及成型骨架在符合设计要求的成片成型靠模上制作。

⑧成型的骨架通过试生产，经检验合格后才可落料加工。

按钢筋成型、成片、成块顺序进行生产。

⑨成型后的钢筋骨架质量由专人检查，并报监理人认可后方可按规格整齐堆放。

3.3.2.5 管片模具检查与钢筋骨架入模技术措施
(1)模具合拢工序
①每只模具的配件事先对号入座(模具和配件均编号)。

②模具清理干净彻底，混凝土的残渣全部铲除，并用压缩空气冲净，与混凝土接触的模具面清理洗刷时不准用锤敲或凿子凿，沿模具面铲除，严防模具表面损坏。

③模具清理后需涂脱模油，脱模油用布块涂揩，油面须均匀，不得出现积油、淌油的现象。

④在模具合拢前，先检查底模与侧模接触是否干净，然后合上端头板及两侧板，拧定位螺栓，先中间后两头，打入定位销。

⑤模具合拢后，用内径分离卡检查模具的内净宽尺寸，保证有三点以上，并如实
记录于自检表中，若超过误差尺寸，重新整模至符合要求。

(2)钢筋骨架入模
①钢筋放于模具平面中间，其四个周边及底面须扎有砂浆垫块，垫块厚度符合设计规定的混凝土保护层厚度；
②钢筋骨架不得与螺栓手孔模芯相接触；
③安装螺栓芯棒必须到位，不得有松动现象；
④安装压浆孔及拼装预埋件时，其底面平整密贴于底模上；
⑤所有预埋件必须按照设计要求准确就位，并应固定牢靠，防止掁捣时移位；
⑥钢筋上不得有黄油和模具油；
⑦全面检查钢筋骨架入模质量，并详细记录于自检表中，验收签证后允许浇筑混凝土。

3.3.2.6 管片混凝土浇筑工艺与技术措施
(1)管片生产车间
管片生产车间由管片浇筑与蒸养区、管片翻身区、管片养护区组成。

混凝土浇筑在混凝土浇筑区进行。

①管片浇筑区布置钢模6环，每只钢模四周间距确保2.1m的安全操作空间，车间两侧留有安全通道。

②管片翻身区放置两台液压翻身架，供生产出的管片进行90º翻转。

③管片车间水池养护区，生产出的管片经翻转后侧向堆放于水池养护区，进行7天水养。

水养时管片全部浸没于水中。

④管片车间喷淋养护区，水池养护完成的管片吊至喷淋养护区，进行14天自动喷淋养护。

喷淋养护不到的位置用人工进行补充洒水。

(2) 浇筑材料
钢筋、水泥、外加剂、砂石料、螺栓、螺帽、垫片、密封垫等必须达到技术规范要求，供货商提供质量检验合格证并经抽样检验合格后方可投入使用。

制定并严格执行混凝土生产技术规程。

开工前，经试验确定适当的混凝土配合比。

拌和站采用电子计量系统控制上料，以确保配合比的稳定。

禁止使用超出级配范围的砂石料。

由试验室提供砂石料的含水量，进行减少水计量和增加砂石计量工作，拌和时间要有保证，以便严格控制坍落度。

(3)管片浇筑工艺
工艺流程见钢筋混凝土管片制作工艺流程图见图3-3-6。

图3-3-6 管片制作工艺流程图
(4)混凝土拌和与浇筑
混凝土拌和符合规范要求，配合比经过试验合格后才可使用，拌和站不准随意更改配合比。

严格控制混凝土坍落度在2～3cm，每次拌和须做好记录。

混凝土铺料先两端后中间，并分层摊铺，振捣时先振中间后两侧。

按照先浇筑弧面两个最低点，向中间较高点逐层浇筑的方法进行，分层厚度控制在20cm左右。

两端振捣后，盖上压板，压板压紧压牢后，再加料振捣。

振捣以模具自带风动振捣为主(由管片生产车间西侧的空气压缩站供应动力风)，采用高频振捣棒进行辅助振捣，振捣时间在每块8～10min。

按照快插慢拔的原则布棒，沿管片宽度1.5m方向不少于5点布棒。

振捣时间不能过长，防止出现离析现象。

振捣时振捣棒不得碰钢模、芯棒、钢筋预埋件等，以防止钢筋骨架移位和损伤钢筋以及影响防迷流效果。

混凝土试件制作，同一配合比，每一台班制作3组抗压强度试件，2组抗渗试件，抗压试件2组标养(其中一组备用)，另一组与管片同条件养护，作为起吊强度检测的试件。

抗渗试件均标养，其中一组备用。

在混凝土浇捣过程中以及混凝土浇筑完毕后，及时清理模板边缘的灰浆，保持模板清洁，并及时清理场地。

(5) 收水
混凝土浇捣完成后10min才能拆除压板，用刮板来回进行压磨外弧面，将多余混凝土去掉，并保证外弧面平整，然后将混凝土表面收光。

用塑料薄膜覆盖，防止水分散失。

静放1～2h，做管片与外弧面第二次、第三次收水，管片外弧面不得有石子影印。

混凝土初凝前转动一下模芯棒，但严禁向外抽动；当混凝土初凝后再次转动模芯棒，待2h后才能拔出模芯棒，以防止塌孔现象产生。

3.3.2.7 蒸养、脱模、养生
养护方法须经监理人批准，养护的效果通过从浇筑混凝土中取得试块进行检验，并用同样方法养护。

(1) 蒸汽养护
在浇捣结束静养4～6h后开始升温蒸养(静养时间视不同气温作相应调整)。

养护所需的蒸汽由蒸汽锅炉供应，通过埋设地下的输汽管道，送入每一个管片模板处，及时对浇筑后的管片混凝土进行蒸汽养护。

每块管片必须设有保温设施，并在蒸养前安放完善。

管片浇筑完成以后立即将管片罩入养护罩内，养护罩具备防止水分、热量挥发的气密装置，其容积能保证蒸汽的充分循环。

将饱和蒸汽引入养护罩之中，并维持养护罩内的大气在饱和状态下，直至混凝土达到规定抗压强度的60%(通过对立方体或圆柱体试件测试)。

在管片达到60%的规定抗压强度之前，不得将管片脱模。

升温速度：升温梯度每小时不得超过15℃，最高温度为60℃；恒温时间4h，在恒温时相对湿度不小于90%；降温梯度每小时不得超过10℃，在整个蒸养过程中设有专人负责检查并做好记录。

加强责任心，如实记录各测温点的温度变化值。

蒸养加热注意蒸汽管的出口位置，不造成管片局部温度过高，应使整块管片温度均匀上升。

蒸养后的管片温度与外界温度差不得大于20℃。

蒸汽养护制度见表3-3-4，蒸养时间与温度变化曲线见图3-3-7。

表3-3-4 蒸汽养护制度表
3.3.2.8 脱模
管片经蒸养后达到规定的强度，便可脱模，脱模时的注意事项：
(1)先拆卸侧板，再卸端头板，在脱模时严禁硬撬、硬敲，以免损坏管片和钢模。

(2)管片脱模要用专用真空吸盘吊具，平稳起吊，不允许单侧或强行起吊，起吊时吊具必须垂直(定期检查真空吸盘的配件和管片起吊保护装置)。

(3)起吊的管片在专用的翻转架上翻身，使其成侧立状态。

(4)管片在翻身架上拆除螺栓手孔、活络模芯及其他附件，拆除时按规定进行，不得硬撬、硬敲，以防止损坏活络模芯、附件及管片。

(5)翻转架与管片接触部位装有柔性材料予以保护。

(6)脱模过程中遇有管片损坏，待水中养生后，在获得监理人和发包人允许及时按规定要求修补。

3.3.2.9 养生
养护方式包括水池养护、喷淋养护二个阶段。

(1)管片脱模后放入水池中进行7d室内水池养护，养护时有专人负责，管片全部浸没于水中。

入池时需注意管片与水的温差不得大于20℃。

吊入水池前对有螺纹的预埋件涂嵌黄油或加闷盖。

(2)管片出水池后继续进行喷淋养护至14d，保持管片温度与环境温度之差不大于20℃，养护结束后运至管片存放场进行存放。

3.3.2.10 止水安装
管片侧面用压缩空气清洗后，均匀的刷上监理人许可的专用粘胶，按照产品说明书的要求，等待规定时间后，将清洗、风干后的清洁的膨胀止水条贴到管片侧面上，用橡胶锤轻轻的敲打止水条，使止水条紧紧地贴在管片上。

3.3.2.11 管片堆放和运输
(1)管片堆放
管片在内弧面醒目处注明管片型号，生产日期和钢模编号。

在水池中管片堆放排列对应整齐，并搁置在柔性材料的垫条上，垫条厚度要一致，搁置部位要正确。

垫条采用150mm×150mm方木。

管片堆放场地经混凝土硬化，坚实平整，管片侧立堆放整齐，堆放高度不超过4层，正常为2层。

并堆成上小下大状，防止倾倒。

(2)管片运输
管片由室内养护区到存放场，采用有轨运输。

由电瓶车牵引平板车运输，管片内弧面向上平稳放于平板车专用支架上。

管片平稳地放于运输车辆的车斗内，严禁叠放。

车内装运两块以上管片时，管片之间垫有柔性材料进行保护。

管片存放场按最大储存管片920环设计，依据现场踏勘，场地完全满足存放需要。

3.3.2.12 管片出厂检查
每块管片必须经过严格质量检查，并须逐块填写好检验表，检验后应在统一部位盖上合格或不合格章，以及检验人员代号，合格的管片才能出厂。

管片检测内容：
(1)生产期超过14d，管片强度达到设计强度85%以上才能出厂。

(2)管片无缺角掉边，无麻面露筋，表面密实、光洁、平整。

(3)管片的预埋件完好，位置正确，预埋垫圈清理干净。

(4)管片型号、合格章和生产日期的标志醒目无误。

(5)按规定经水平拼装检验合格。

(6)单块管片检验应符合相应质量标准。

3.3.2.13 管片质量检验标准
(1)管片生产各指标均应符合GB50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范。

(2)钢筋制作误差
钢筋制作误差符合表3-3-5标准。

表3-3-5 钢筋制作允许误差表
(3)管片质量单块管片质量符合表3-3-6标准。

表3-3-6 单块管片质量标准表
(4)管片生产正常后，每日生产管片抽检两块检漏，按设计抗渗压力作用下，恒压2h，渗水线不得超过管片厚度的1/3。

(5)管片水平拼装检验
管片正式生产前经过三环水平拼装，检验合格确认后方可投入正式生产。

投入正式生产后，对每套钢模生产的管片按如下规定水平拼装检验：
①管片开始生产50环后，进行水平拼装一次。

②开始生产100环后，再经一次水平拼装检验合格后，可定为每生产100环做一
次水平拼装检验。

水平拼装的检验标准见表3-3-7。

表3-3-7 水平拼装的检验标准
注：d孔-螺孔直径，d螺-螺栓直径
3.3.2.14 管片运输
吊运时，管片混凝土强度不低于管片的设计强度或施工图纸和监理人对其吊运强度的要求，吊点按施工图纸的规定设置，起吊绳索与构件水平面的夹角不得小于45º；起吊时，注意避免构件变形，防止发生裂缝和损坏，起吊前做临时加固措施。

对粘贴在构件上的防水条和构件的边角部分，在运输过程中采取适当的保护措施，同时在装卸整理过程中也必须特别注意。

搬运纵向接头螺栓、环向接头螺栓、螺栓用防水垫圈等配件时，必须分别包装，并注明内容、分类及数量。

每包的重量不宜超过50kg。

搬运过程中受到损伤的管片必须根据监理人的指示，采取废弃、修补等措施。

3.3.3 管片加工质量控制体系
管片加工质量控制体系主要包括组织保证体系、生产过程质量保证体系、质量检查保证体系和经济保证体系。

3.3.3.1 质量控制组织措施
(1)建立严密的组织体系
在项目经理和总工程师的领导下，由质量监察部和工程技术部负责质量管理工作。

班组内设专职质检员。

班组坚持“三检制”，自检合格后，专职质检员进行全面检查验收。

然后由项目部质检工程师请监理人验收签认。

发现违反生产程序，不按设计图纸、规范施工，使用不符合质量要求的原材料和设备时，各级质检人员有权制止，必要时向主管领导提出暂停生产进行整顿的建议。

(2)制定严格的质量制度
①质量自检制度。