杭州钱江隧道钢筋混凝土管片生产工艺

杭州钱江隧道钢筋混凝土管片生产工艺

摘要：超大直径钢筋混凝土管片生产工艺与常规管片生产工艺基本相同，但在管片制作要求、允许偏差、水平拼装检验标准等方面有所不同。文章叙述了杭州钱江隧道钢筋混凝土管片加工制作中的工艺难点及解决措施，在混凝土配合比、振捣、养护以及管片质量控制、检测、吊运等方面比一般管片的生产均有所改进，为超大直径钢筋混凝土管片生产积累了许多的经验。

关键词：盾构隧道；管片；生产工艺

一、工程概况

杭州钱江隧道工程项目长4.45公里，采用外径15.43米的盾构法施工技术，为世界上最大直径的盾构法隧道之一，盾构直径大、里程长、技术难度大，且地质条件复杂。整个项目包括：江南、江北工作井及后续段的土建工程、东西线盾构推进等。本项目隧道管片外径15米，内径13.7米，环宽2米，管片厚度0.65米。隧道衬砌采用单层管片，每环由10块管片构成。其中标准快7块（b）、邻接快2块（l）、封顶快1块（f）。依据项目总体实施计划，总计配备5套钢模来满足管片加工的需求。

由于单块管片最大重量达16t，世界上早于钱江隧道工程前尚未生产加工过，国内仅上海长江隧道管片加工经验可以借鉴，因此，在加工过程中，一方面要参照一般管片的施工工艺和质量控制措施；另一方面要结合钱江隧道管片的特点，并借鉴上海长江隧道管片生产经验，对管片制作工艺、技术和质量控制措施进行研究，从

而完善大直径隧道钢筋混凝土管片的加工工艺。

二、管片加工工艺流程

超大直径钢筋混凝土管片生产工艺与常规管片生产工艺相同，主要分为钢筋骨架制作、混凝土拌制、混凝土浇筑、成型、养护以及管片储运等，见图1。

图1 生产工艺流程图

三、管片生产工艺难点及解决方法

1.管片生产工艺难点

虽然超大直径隧道管片生产工艺与常规管片相同，但在管片制作要求、管片允许偏差、水平拼装检验标准等方面有所不同，见表1、表2、表3。

表1 管片制作设计要求

序号项目超大直径高精度管片制作要求一般管片制作要

求

1 混凝土指标c60p1

2 c50p8

2 耐久性管片氯离子扩散系数

≤1.2×10-12m2/s 不作要求

3 管片检漏在水压力为0.8mpa下，3h内

渗水高度≤5cm 同左

表2 管片外观尺寸制作标准

序号实测项目超大直径高精度管片允许偏差/mm 一般管片

允许偏差/mm

1 管片宽度±0.4 ±0.5

2 管片弧弦长±1.0 ±1.0

3 管片厚度 +3，-1 +3，-1

4 环面平整度±0.

5 不作要求

5 端面平整度±0.5 不作要求

6 裂缝≤0.10mm ≤0.20mm

表3 管片水平拼装检验标准表

序号项目检测要求超大直径高精度管片允许误差/mm 一般管片允许误差/mm

1 环缝间隙每环测4点≤0.8 ≤2.0

2 纵缝间隙每条缝测3点≤2.0 ≤2.0

3 成环后内径测4条（不放衬垫）±

4 ±4

4 成环后外径测4条（不放衬垫）+6～0 +6～-2

由表1～表3可见，超大直径钢筋混凝土管片制作要求比一般管片提高很多，制作工艺难度也显而易见，因此，必须对其生产关键工序进行研究控制。

2.管片生产关键工序的研究

（1）混凝土拌制

1）超大直径高精度管片的混凝土属于高性能混凝土，其性能见表4。

表4 混凝土性能

性能指标

设计强度等级 c60

抗渗等级p12

氯离子扩散系数/m2·s-1 ≤1.2×10-12

混凝土碱含量/kg·m-3 ≤3.0

混凝土氯离子含量/% ≤0.06（水泥质量）

胶凝材料总量/kg·m-3 500

水胶比≤0.35

2）配合比设计是保证混凝土性能的关键，控制要点如下：

①胶凝材料由矿物掺合料（矿渣粉和粉煤灰组成）与高标号硅酸盐水泥组成，采用低水胶比（混凝土用水量不超过150kg/m3）；控制混凝土水泥浆浆量，在保证混凝土密实性的前提下，尽可能地减少混凝土收缩；

②选用具有减水率高（20%～25%）、能提高混凝土早期强度、不含缓凝组分、不具有引气作用等特点的高效减水剂；

③在不同的季节进行施工时，采用不同的混凝土配合比，以适应工况变化。如夏季施工时，气温较高，通常混凝土初凝时间会有所缩短，养护时必须保证管片的湿度；冬季施工时，混凝土早期强度增长较慢，养护时必须采取合理的保温措施，同时适当延长养护期。（2）混凝土振捣工艺

混凝土的振捣直接影响管片的质量，由于管片体积大，振捣不到位，极易产生气泡，影响管片的本体强度；而振捣时间过长，则易造成混凝土离析，影响管片的质量。合理选择振捣工具、振捣方式，

控制好振捣时间，将保证管片内部的密实性，能有效控制气泡和裂缝的产生，满足管片的检漏要求。

在超大直径高精度钢筋混凝土管片的制作中，振捣工艺控制要点如下：

1）振捣工具宜采用直径大于70mm、棒长480mm、震动频率不低于14000次/min的振捣棒；

2）采用的振捣方式为插入式振捣法，必须分层对混凝土进行摊铺，保证振动棒的有效振动频率，并做到快插慢拔；

3）一般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。根据观察，以6m3混凝土的单块管片为例，适合的振捣时间为23±3min，即振捣时间控制在3.8～4.3min/m3，对超大直径混凝土管片是合适的。

（3）管片养护工艺

管片在脱模后的养护，在很大程度上影响着管片的后期质量，关系到管片强度、管片外观等重要指标。超大直径高精度钢筋混凝土管片的外弧面面积大（平均达到3m2），水分蒸发快；1环管片的混凝土方量是普通管片的8倍，生产时间长。如何采取合理的蒸汽养护措施，既能保证管片加工质量要求，又能兼顾加工进度要求。

养护必须做到：

1）在浇捣结束后，立即覆盖塑料薄膜，减少管片表面水份蒸发。保持管片表面湿润，可以使管片内部、外表初凝时间大体一致，从