一种城市轨道交通工程土建管片智能生产方法与流程

1.本发明涉及管片生产技术领域，具体为一种城市轨道交通工程土建管片智能生产方法。


背景技术：

2.城市轨道交通，不仅是现代化社会生活中广大市民出行交通选择的重要方式之一, 同时也是低碳经济、节能减排、清洁、绿色环保的有效途径，城市轨道交通运输方式快速发展对促进我国城市化做出了重要的贡献，纵观各个国家的各个城市，城市化发展速度最快的一般都离不开轨道交通的建设。
3.管片是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用，所以，盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性能及耐久性能，因此如何高效智能的生产制造管片，还需要进一步研究。


技术实现要素：

4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：s1：钢筋加工，对于hrb400级钢筋末端设计要求135
°
弯钩时，弯弧内经直径不小于钢筋直径的4倍，弯钩的平直部分长度应符合设计要求，对于hpb300级箍筋弯钩的弯曲角度应为135
°
，弯弧内经直径不小于钢筋直径的3倍，弯钩平直部分长度不应小于10倍箍筋直径。
5.s2：钢筋焊接成型，施焊人员根据骨架型号，在指定的位置按数量、规格挑选钢筋，摆放在拼装模上，安装时仔细检查受力筋的品种、级别、规格和数量；各项指标经检验合格后，才可批量下料焊接成型及制作。
6.s3：钢筋笼入模安装，1、入模前，用将塑料垫块固定在骨架上，保护层垫块应符合设计要求，主筋保护层厚度内侧面为41mm，外侧面、侧面、端面为51mm，构造钢筋保护层厚度不得小于25mm；2、用吊车入模时，吊钩应靠近有箍筋的纵向筋，自模板上方垂直放下，不得在模板上滑动，严禁钢筋笼与预埋滑槽和模具发生碰撞；3、入模后，检查四周及底部保护层的厚度，当保护层大于公差或钢筋笼扭曲时不得使用；4、有专人排放并绑扎钢筋部件和预埋配件；5、固定在模具上的预埋件、预留孔安装牢固且不得遗漏；6、钢筋及埋件安装后，进行自检，各项工序经检验合格后方可进入下一道工序；7、按设计要求安装各类预埋件，确保埋件就位准确，固定牢固，以防在振动时移位；8、钢筋入模位置保持正确，骨架任何部分不与钢模、芯模接触。入模工序完成后，经质检员检查合格（检查钢筋品种、规格、尺寸、长度、钢筋的位置和数量、保护层等项目），并详细记录后报监理工程师进行隐蔽工程验收，合格后进入混凝土浇捣作业。
7.s4：混凝土拌制，操作人员需要每个月检验一次拌和站的上料系统装置，并作好记录，以保证计量装置的准确性，材料的容许误差为：水泥、水、外加剂、掺和料
±
1%，粗细骨料
±
2%，同时，混凝土搅拌时间不少于90s，冬季适当延长，混凝土外加剂应溶成较小浓度溶液加入搅拌机内使用。
8.s5：混凝土浇捣，操作人员按照混凝土先两端后中间均匀布料，并分层摊铺，同时开动附着式振动器进行振捣，振捣插入点间隔半径不大于30cm，确保混凝土振捣密实，两端振捣后盖上盖板，盖板需与钢模密贴，并用销子销紧，再第二层布料振捣，浇捣第二层时，插入式振捣器必须插入到下层10cm左右，振捣时做到快插慢拔，弯芯棒抽出时间应根据天气、温度、混凝土结硬程度的情况而定。
9.s6：模板验收，钢模合拢后，用内径千分卡检查钢模的内腔净宽度，用专用钢模检验样板检测端模合模质量,超过允许误差标准时的将查清原因重新组装，直到合格。
10.s7：钢膜的组装，1、对每套进场的钢模与配件进行编号、配套管理；2、每次浇注前对钢模上的混凝土残渣彻底清理、铲除，并用压缩空气吹净颗粒和灰尘。凡与混凝土接触的钢模表面在清理洗刷时严禁用锤敲或矬子挫，严防钢模表面损坏；3、脱模剂采用喷涂工艺施工，最终达到喷涂均匀不出现积油、流油标准；4、钢模合拢前对底模与四块侧模接触处进行彻底清除干净，吹尽灰尘后合模；5、合模后，按先中间后两端的顺序，拧紧定位螺栓，最后打入定位销；6、芯棒在钢筋笼入模后安装。
11.s8：管片养护 ，管片混凝土振捣、蒸汽养护、管片临时修整区将均布置在封闭式的室内车间，可以有效的防止车间有穿堂风通过，从而确保管片生产环境的相对稳定性，减少管片因温度、湿度变化太快而出现微裂纹，同时采用计算机自控控制蒸养系统，避免由于普通仪表精度低，手动开关阀门不准确，依靠人工测温温度控制误差大的缺点，保证盾构管片的高质量要求，并且，在管片的蒸养过程中，专职养护工随时检查蒸养系统的运行状况、记录各测温点温度变化情况，确保蒸养窑内温度达到上述要求，使管片均匀升温和降温。
12.s9：管片脱模和吊运，脱模时，使用真空吸盘起吊管片，做到平衡起吊。起吊时吊具和钢丝绳保持垂直；管片脱模后到翻身架翻身过程中将派专人扶持，以保证管片不发生碰撞损伤，起吊的管片在专门设计制造的翻身架上翻身，使其成侧立状态。翻身架与管片接触部位垫柔性材料予以保护；待吊运入水池前的管片，都将覆盖塑料薄膜以防失水，产生干燥收缩裂纹。
13.s10：钢膜的维修，管片脱模和起吊后，在不损伤钢模本体的前提下进行彻底清理。确保钢模内表面和拼接缝不留有残浆和微小颗粒，以保证钢模合拢的精度。
14.优选的，钢筋进入弯弧机时保持平稳、匀速，防止平面翘曲，成型后的钢筋表面派专职质检员进行目测检查，有裂纹，翘曲的钢筋不准进入成型靠模架，并且，钢筋加工在有防雨、防污染的加工车间内进行。加工成型后的钢筋半成品经检验合格后设置相应的标识牌，分类存放进入待用状态。
15.优选的，钢筋焊接采用二氧化碳气体保护焊，且，骨架焊接成型时位置要准确，严格掌握好钢筋骨架的焊接质量，控制好焊机电流，做到钢筋不咬肉、骨架不开焊、不变形，同时，骨架焊接时，用钢筋扳手将主筋与箍筋靠紧后再施焊，焊缝表面不允许有气孔和夹渣。
16.优选的，操作者应使用有检验标识的钢筋骨架，并核对标识与模板型号是否相符；有下列情况之一者不准入模；1、钢筋的级别、直径、根数、间距与图纸不符；2、钢筋表面有油污、颗粒或片状老锈；3、钢筋骨架变形、开焊；4、受力主筋的数量和位置与图纸不符或违反质量验收标准的规定；5、焊接有重咬肉的。
17.优选的，混凝土配料的开工条件为钢模合模精度和钢筋骨架入模均符合要求并已经监理认可，同时检查确认搅拌站、振捣器能正常工作，操作人员每天混凝土开拌前，试验
室根据气候、气温和骨料的含水率变化，在基准配合比的基础上出具当天混凝土的配合比，同时控制混凝土入模温度。冬天宜采用热水拌制混凝土，混凝土入模温度不宜低于5℃，夏天天气炎热时，可采用加冰降温的形式降低水温，确保混凝土入模温度不超过30℃。
18.优选的，振捣要求，当混凝土出现下列现象时说明混凝土已密实了，1、混凝土表面停止沉落或者沉落不显著；2、混凝土表面气泡不再显著发生或在振捣器周围没有气泡冒出；3、混凝土表面呈水平，并有灰浆出现；4、混凝土已将模板边角部位填满充实并没有灰浆出现。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明施工技术方案设计是按照先进合理、科学可行的原则编制，施工程序的安排、技术措施的选用、施工机械的投入、劳动力的投入均以满足施工质量和阶段控制工期及总工期的需要，确保质量、安全、环境三体系在本项目工程施工中自始至终得到有效运行。
附图说明
20.图1为本发明管片生产工艺流程图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种城市轨道交通工程土建管片智能生产方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：钢筋加工，对于hrb400级钢筋末端设计要求135
°
弯钩时，弯弧内经直径不小于钢筋直径的4倍，弯钩的平直部分长度应符合设计要求，对于hpb300级箍筋弯钩的弯曲角度应为135
°
，弯弧内经直径不小于钢筋直径的3倍，弯钩平直部分长度不应小于10倍箍筋直径，管片钢筋加工允许偏差详情见下表；s2：钢筋焊接成型，施焊人员根据骨架型号，在指定的位置按数量、规格挑选钢筋，摆放在拼装模上，安装时仔细检查受力筋的品种、级别、规格和数量；各项指标经检验合格后，才可批量下料焊接成型及制作，并且，同一纵向受力钢筋不应设置一个以上接头，同一钢筋骨架不应存在超过两根接头钢筋。接头形式宜为闪光对焊且接头末端至钢筋弯起点的距离不应小于钢筋直径的10倍，同一管片内受力钢筋接头设置相互错开，筋骨架加工偏差
应符合的规定见下表；通过“三检制度”防止钢筋焊接时出现咬肉、气孔、假焊、夹渣等现象，埋件焊接后的氧化皮及焊渣派专人清理，而钢筋骨架堆放在经批准的平面布置图指定的范围内，呈拱形堆放，堆放高度不超过4层，并且钢筋摆放采用横担式专用工具吊装钢筋骨架，以确保骨架在吊装过程中不变形，最后成型后的钢筋笼质量由专职质检员进行全面检查、标识，并分规格整齐堆放。
23.s3：钢筋笼入模安装，1、入模前，用将塑料垫块固定在骨架上，保护层垫块应符合设计要求，主筋保护层厚度内侧面为41mm，外侧面、侧面、端面为51mm，构造钢筋保护层厚度不得小于25mm；2、用吊车入模时，吊钩应靠近有箍筋的纵向筋，自模板上方垂直放下，不得在模板上滑动，严禁钢筋笼与预埋滑槽和模具发生碰撞；3、入模后，检查四周及底部保护层的厚度，当保护层大于公差或钢筋笼扭曲时不得使用；4、有专人排放并绑扎钢筋部件和预埋配件；5、固定在模具上的预埋件、预留孔安装牢固且不得遗漏；6、钢筋及埋件安装后，进行自检，各项工序经检验合格后方可进入下一道工序；7、按设计要求安装各类预埋件，确保埋件就位准确，固定牢固，以防在振动时移位；8、钢筋入模位置保持正确，骨架任何部分不与钢模、芯模接触。入模工序完成后，经质检员检查合格（检查钢筋品种、规格、尺寸、长度、钢筋的位置和数量、保护层等项目），并详细记录后报监理工程师进行隐蔽工程验收，合格后进入混凝土浇捣作业。
24.s4：混凝土拌制，操作人员需要每个月检验一次拌和站的上料系统装置，并作好记录，以保证计量装置的准确性，材料的容许误差为：水泥、水、外加剂、掺和料
±
1%，粗细骨料
±
2%，同时，混凝土搅拌时间不少于90s，冬季适当延长，混凝土外加剂应溶成较小浓度溶液加入搅拌机内使用，管片设计使用年限为100年。钢筋混凝土最大水胶比≤0.36，胶凝材料最小用量≥360 kg/m3，胶凝材料最大用量≤480 kg/m3，水泥的最小用量≥260kg/m3，（胶凝材料最低用量指骨料最大粒径为20mm的砼，如最大粒径为40mm，最低用量取值减30kg/m3），并满足防水要求。
25.同时，冬天宜采用热水拌制混凝土，混凝土入模温度不宜低于5℃，夏天天气炎热时，可采用加冰降温的形式降低水温，确保混凝土入模温度不超过30℃。
26.混凝土原材料的水泥、砂、粗集料、外加剂采取封闭罐体封闭，罐体内设置数控位计，当原材料不足时发出提醒，补充新料；混凝土拌和采用数控拌和，无需人工控制；混凝土运输浇筑采取封闭管道运输浇筑；整个混凝土生产、拌和、运输、浇筑均为封闭智能化控制，
属于绿色施工，最大限度保护了环境。钢筋生产从下料、切断、焊接到绑扎均为胎模数控控制。模板是采用滑道智能架立。成品管片通过无人数控门吊吊运至养护池，养护池内的水位及水温通过智能控制设备保持在固定水位和20℃。。
27.s5：混凝土浇捣，操作人员按照混凝土先两端后中间均匀布料，并分层摊铺，同时开动附着式振动器进行振捣，振捣插入点间隔半径不大于30cm，确保混凝土振捣密实，两端振捣后盖上盖板，盖板需与钢模密贴，并用销子销紧，再第二层布料振捣，浇捣第二层时，插入式振捣器必须插入到下层10cm左右，振捣时做到快插慢拔，弯芯棒抽出时间应根据天气、温度、混凝土结硬程度的情况而定。
28.成型后的管片外弧面的混凝土收水间隔时间以管片外弧面混凝土表面已达到初凝来控制。外弧面收水抹平操作时，依下列顺序进行：先用铁尺刮去多余混凝土，并使外弧面沿钢模弧度平顺，达到平整密实的效果。视季节变化，混凝土管片静置1~4小时内用泥水铁板收水抹面二次，管片表面平整密实。铁尺宽度130mm，厚度20mm，管片收水抹面后，用塑料薄膜覆盖管片表面，避免混凝土管片出现失水龟裂。
29.管片的水养护以及自然养护：管片出模后，立即用塑料布对管片遮覆养护；防止管片因降温和失水太快产生温差裂纹和干缩裂纹，管片脱模后吊运至养护水池进行4d以上水养护，入水前管片与水的温度差不得大于20℃。管片必须全部浸没入水中，并且定期测量水的ph(7～11) 值，如超过规定值，必须调整ph值满足要求。如果没有达到规定值，可加入一定ca（oh）2，确保养护水的ph值满足要求，防止预埋件在酸性环境下锈蚀。对于养护水的ph值，供应商应经常测定做好记录，当管片从水池中吊运出后，放在堆场上继续保湿自然养护至少7天。
30.s6：模板验收，钢模合拢后，用内径千分卡检查钢模的内腔净宽度，用专用钢模检验样板检测端模合模质量,超过允许误差标准时的将查清原因重新组装，直到合格。
31.冬季施工：本工程管片生产要历经冬季，当室外日平均温度连续5天稳定-5℃或最低气温低于-3℃时，应采取冬季施工措施。严格制定冬季生产的技术措施，报监理工程师审核批准后执行。其质量控制的主要措施：1、配制混凝土时适当增加胶凝材料用量，或调整减水剂性能及用量，搅拌时严格控制配合比和坍落度，适当延长搅拌时间30秒，水养护时，管片整体在养护池水表面以下，并且，骨料必须清洁，不得有冰、雪块。严格控制水灰比，必要时采用热拌工艺，对骨料及水进行加热，适当延长搅拌时间，保证混凝土出搅拌机的温度不低于5℃。混凝土应随拌随用，不得停放，在蒸汽养护前，适当延长混凝土的静停时间，采取适当保温措施。混凝土养护前的温度不得低于15℃。严格控制升温、降温速度，升温速度不超过每小时15℃，降温速度不超过每小时15℃。加强混凝土养护温度的测量，最后，脱模后的管片不能受寒风侵扰，脱模翻身后迅速吊运至冷却堆放修整区，冷却堆放修整区设置专门的保温围护结构。在放置足够时间（2小时以上），管片温度与水池水温温差小于20℃后，方可放入水池养护。
32.s7：钢膜的组装，1、对每套进场的钢模与配件进行编号、配套管理；2、每次浇注前对钢模上的混凝土残渣彻底清理、铲除，并用压缩空气吹净颗粒和灰尘。凡与混凝土接触的钢模表面在清理洗刷时严禁用锤敲或矬子挫，严防钢模表面损坏；3、脱模剂采用喷涂工艺施工，最终达到喷涂均匀不出现积油、流油标准；4、钢模合拢前对底模与四块侧模接触处进行彻底清除干净，吹尽灰尘后合模；5、合模后，按先中间后两端的顺序，拧紧定位螺栓，最后
打入定位销；6、芯棒在钢筋笼入模后安装。
33.s8：管片养护 ，管片混凝土振捣、蒸汽养护、管片临时修整区将均布置在封闭式的室内车间，可以有效的防止车间有穿堂风通过，从而确保管片生产环境的相对稳定性，减少管片因温度、湿度变化太快而出现微裂纹，同时采用计算机自控控制蒸养系统，避免由于普通仪表精度低，手动开关阀门不准确，依靠人工测温温度控制误差大的缺点，保证盾构管片的高质量要求，并且，在管片的蒸养过程中，专职养护工随时检查蒸养系统的运行状况、记录各测温点温度变化情况，确保蒸养窑内温度达到上述要求，使管片均匀升温和降温。
34.s9：管片脱模和吊运，脱模时，使用真空吸盘起吊管片，做到平衡起吊。起吊时吊具和钢丝绳保持垂直；管片脱模后到翻身架翻身过程中将派专人扶持，以保证管片不发生碰撞损伤，起吊的管片在专门设计制造的翻身架上翻身，使其成侧立状态。翻身架与管片接触部位垫柔性材料予以保护；待吊运入水池前的管片，都将覆盖塑料薄膜以防失水，产生干燥收缩裂纹。
35.在脱模过程中如出现混凝土剥落、缺损时，立即安排修补工及时按要求修补。
36.s10：钢膜的维修，管片脱模和起吊后，在不损伤钢模本体的前提下进行彻底清理。确保钢模内表面和拼接缝不留有残浆和微小颗粒，以保证钢模合拢的精度。
37.管片的修补：混凝土管片外观质量缺陷等级分类见下表1、2、一般缺陷修补：管片修补要分多次进行，以满足管片无明显气泡、边角无缺损的外观质量要求。
38.3、严重缺陷技术处理：对于存在严重缺陷的管片，先由技术部门根据实际情况针对性地提出技术处理方案，并报监理（建设）单位认可后进行处理。对经处理的部位，重新组
织检查验收。
39.4、管片修补材料包括以下：丁二烯-苯乙稀聚合乳胶、水泥（其中包括速凝水泥、彩色水泥）、黄砂（包括粗砂、细砂）。
40.修补方案：1、对于混凝土表面的蜂窝、麻面、气泡以及小体积的缺棱掉角可直接用乳胶加水泥构成粘接浆进行修补。乳胶和水泥1：3混合，混合成均一，无团无块灰浆，将该灰浆用硬刷子涂于湿润的混凝土表面。该灰浆厚度不得超过2mm。待修补部分具有一定的强度后，用砂皮对修补位置进行打磨。如果修补位置和管片存在严重的色差，可掺入适量白色水泥进行修补。修补料必须由专业试验人员进行试配。
41.2、对于直径大于5cm 的缺棱掉角须采用修补砂浆进行修补。修补砂浆配比为：在将黄砂和水泥拌和之前，预混乳胶和水，比例从1：1到1：2。修补层越薄，乳胶用量越大。修补前，混凝土缺损位置必须干净、无尘，无松散颗粒，在涂抹前必须对基材湿润。修补结束后必须对修补位置进行养护，修补位置应保持湿润，在完全凝固前，避免阳光直射，下雨，风吹，或冰冻。过分的快干会导致收缩，强度不足等其他缺点。待修补位置具有一定的强度后，用砂皮对修补位置进行打磨，确保管片的外形尺寸准确。
42.3、管片表面不宜存在任何肉眼可见形式的裂纹，对于存在非贯穿性干缩裂缝的管片，可在裂缝周围表面涂刷防水涂料，然后经过检漏试验确认，无问题后方可正式用在工程中。
43.在本发明中：钢筋进入弯弧机时保持平稳、匀速，防止平面翘曲，成型后的钢筋表面派专职质检员进行目测检查，有裂纹，翘曲的钢筋不准进入成型靠模架，并且，钢筋加工在有防雨、防污染的加工车间内进行。加工成型后的钢筋半成品经检验合格后设置相应的标识牌，分类存放进入待用状态。
44.管片的标志以保护措施：管片标志：1、在每块钢模的内弧面的统一位置铸有管片类型、编号等凹形标志。便于控制质量和发运；2、在管片侧面、端头、内表面醒目处注明型号、生产日期、班次和次序号。该标志在现场组装结束前不得消失；保护措施：由于管片在蒸养成型后，要经过脱模、翻身、转向、进出水池、堆放储存、出厂运输等一系列操作步骤，为不损坏管片采取以下相应的保护措施；1、用夹具对管片进行起吊；2、管片翻身采用液压翻身机，转向轻缓；3、管片在任何时候都搁置在柔性材料上。如橡胶、垫木等；堆放时管片与管片之间保持一定的间距；4、管片在吊运、堆放、装卸时有专人指挥，两人扶持。
45.在本发明中：钢筋焊接采用二氧化碳气体保护焊，且，骨架焊接成型时位置要准确，严格掌握好钢筋骨架的焊接质量，控制好焊机电流，做到钢筋不咬肉、骨架不开焊、不变形，同时，骨架焊接时，用钢筋扳手将主筋与箍筋靠紧后再施焊，焊缝表面不允许有气孔和夹渣。
46.在本发明中：操作者应使用有检验标识的钢筋骨架，并核对标识与模板型号是否相符；有下列情况之一者不准入模；1、钢筋的级别、直径、根数、间距与图纸不符；2、钢筋表面有油污、颗粒或片状老锈；3、钢筋骨架变形、开焊；4、受力主筋的数量和位置与图纸不符或违反质量验收标准的规定；5、焊接有重咬肉的。
47.在本发明中：混凝土配料的开工条件为钢模合模精度和钢筋骨架入模均符合要求并已经监理认可，同时检查确认搅拌站、振捣器能正常工作，操作人员每天混凝土开拌前，试验室根据气候、气温和骨料的含水率变化，在基准配合比的基础上出具当天混凝土的配合比，同时控制混凝土入模温度。冬天宜采用热水拌制混凝土，混凝土入模温度不宜低于5℃，夏天天气炎热时，可采用加冰降温的形式降低水温，确保混凝土入模温度不超过30℃。
48.在本发明中：振捣要求，当混凝土出现下列现象时说明混凝土已密实了，1、混凝土表面停止沉落或者沉落不显著；2、混凝土表面气泡不再显著发生或在振捣器周围没有气泡冒出；3、混凝土表面呈水平，并有灰浆出现；4、混凝土已将模板边角部位填满充实并没有灰浆出现。
49.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。