吴 冲 （安徽建工建筑工业有限公司，安徽 合肥 231600）
1 研究背景
随着我国城市轨道交通服务业的不断推进，地铁在我国的各个地区快速发展，成为基础建设中的一个重要项目。合肥是安徽省第1个，长三角第7个开通地铁的城市。截止到2021年12月31日，合肥地铁已开通地铁1号线（2016年12月26日）、2号线（2017年12月26日）、3号线（2019年12月26日）、4号线（2021年12月26日）、5号线南段（2020年12月26日），历时五年时间由“线”到“面”到“网”的飞速跨越。合肥市轨道交通正在建设的线路有十条，包括地铁1号线三期，2号线东延线，3号线南延线，4号线全线及南延线，5号线北段，6号线一期，7号线一期，8号线一期，S1号线，规划在2026年全部建成通车运营。
盾构法是一种较为先进的顶涵施工方法，是在保留传统顶涵施工、桥涵结构路侧预制工艺的基础上，对结构顶进支护方法进行重大改革，将明挖开槽改为地下暗挖盾构支护，暗挖推进降低了施工对行车的影响。盾构法隧道施工完毕后形成的盾构隧道是由管片及连接螺栓组成的装配式结构，连接螺栓通过管片环面和纵面上预留的管片螺栓孔进行有效连接，使独立的管片连接成环，独立的环连接成隧道。目前国内地铁盾构隧道防水设计遵循“以防为主、多道设防、因地制宜、综合治理”的原则，其结构一般采用由单层预制混凝土管片拼装而成的圆形断面结构，其防水施工主要包括管片衬砌结构自防水、管片衬砌外防水涂层、管片衬砌接缝防水、螺栓孔防水、盾尾充填注浆防水，其中管片衬砌接缝防水是盾构隧道防水的关键。当管片螺栓孔因弯管漏浆导致成孔不规则出现飞边且被维修岗位遗漏，进而连接螺栓未能有效连接时，管片环面和纵面接缝容易发生渗水，对隧道管片结构的安全性造成极大的威胁。
经过集思广益，推陈出新，反复探讨现阶段需采用何种工艺技术可以确保管片螺栓孔可以一次成型，并在此基础上进行了管片螺栓孔制作技术的研究。
2 工艺原理
寻找一种方法以期使弯管与芯棒根部倒角之间的缝隙最小，弯管与侧模之间的角度最小，管片螺栓孔成型质量提高，减少维修工程量，降本提质增效。通过理论分析和实际应用，分析该方法的易操作性和经济性，整理完成各项研究资料。通过调查研究，寻找管片螺栓孔成型质量不高的症结，针对不同的模具轴向斜边，标准块、邻接块、封顶块的螺栓孔的预留采用3种不同的弯管，配合特制封浆垫片，可以确保管片螺栓孔制作成型率。
3 理论实施流程
①安装弯管时，先将芯棒从模具芯棒洞插入，套上一个封浆垫片，插入弯管，然后在弯管与手孔接触面再放置一个封浆垫片，使弯管与模具之间保持软防护状态，用两个封浆垫片对弯管首尾进行保护，对弯管与芯棒之间的缝隙进行填充弥补，理论上可以减少管片螺栓孔漏浆情况发生。
②拆模后发现部分管片螺栓孔成型不美观或混凝土凸出纵切面3mm～8mm，需要额外的维修，且经过统计多发生在邻接块（B1/B2）及封顶块（K）上。后经过研究发现由于上述三种模具存在轴向斜边的缘故，安装好的弯管与侧模之间存在角度产生缝隙。文小组通过头脑风暴，现场实操并与弯管生产厂家业务交流，提出种种方案，最终从成本核算以及模具使用寿命角度出发敲定以下方案：针对不同的模具轴向斜边，标准块、邻接块、封顶块的螺栓孔的预留采用不同的弯管，配合特制封浆垫片，可以确保管片螺栓孔制作成型质量。
③由弯管生产厂家根据现有模具对弯管、封浆垫片重新开模并制作出样品，供管片生产线进行安装试验。一环管片安装采用48个刻有“①”标记的弯管，4个刻有“②”标记的弯管，4个刻有“③”标记的弯管，112个定制封浆垫片。
④试验合格后，通知生产厂家批量生产弯管、封浆垫片并用于生产管片，拆模后观察管片螺栓孔外观质量，统计其一次成型率。
⑤分析漏浆或飞边的管片螺栓孔发生的原因，针对不同的原因采取不同的改进方法，通过实践结果检验理论的成立与否。
⑥施工方案改进后再次用于指导生产，完善管片螺栓孔一次成型的制作技术。
4 实操方案
4.1 模具清理
使用合金刀清理模具外表面及内表面滴淋的混凝土残渣，外表面包括盖板内外、侧模边口以及模具底座上滴淋的脱模剂堆积物；内表面包括模具内弧面、注浆管底座、手孔洞及边模内侧使用钢丝球逐面打磨，棉纱配合清理，并用高压气管吹净。
4.2 喷涂脱模油
使用喷雾器在模具内表面均布薄层脱模剂或用棉纱蘸取脱模剂均匀涂抹于内弧面，之后用干棉纱将喷涂或涂抹的脱模剂抹干净以期形成致密完整的油化膜。
4.3 组模
按照先端模后侧模的顺序依次合模，注意端模侧模结合处是否清理干净，严控模具的精度。
4.4 钢筋笼入模
将3cm的钢筋垫块分中间和两侧分别安置在钢筋笼内弧面箍筋上，将飞轮安置在钢筋笼两端及两侧箍筋上并绑好扎丝，龙门吊配合专用吊具将钢筋笼放入对应模具，调整钢筋笼的位置以保证侧模端模与钢筋笼的保护层间距，端模钢筋保护层5cm，侧模钢筋保护层4cm。
4.5 预埋件安装
通用型标准块（A1/A2/A3）三种管片的环向面及纵向面、邻接块（B1/B2）两种管片的环向面、封顶块（K）的环向面弯管安装时均采用刻有“①”标记的弯管，并在弯管与手孔及边摸接触部位配套两个定制封浆垫片；邻接块B1的轴向斜边及封顶块K的一个轴向斜边均采用刻有“②”标记的弯管，并在弯管与手孔及边摸接触部位配套两个定制封浆垫片；邻接块B2的轴向斜边及封顶块K的另一个轴向斜边均采用刻有“③”标记的弯管，并在弯管与手孔及边摸接触部位配套两个定制封浆垫片。将注浆管、封浆垫片、弯管及螺旋构造钢筋等预埋件安装齐全并检验合格后，合上盖板拧紧螺栓。
4.6 混凝土浇筑
龙门吊悬挂料斗将C50抗渗混凝土从盖板中间分层连续浇筑；开动模具上的附着式风动振动器，同时利用插入式振动棒辅助振捣；当混凝土与侧模接触处，不再有喷射状气、水泡并能均匀起伏时，停止振捣。
4.7 收光抹面
振捣成型后，大约10分钟后打开盖板，进行粗磨抹面；待混凝土收水后用灰匙进行中磨收光，使管片平整、光滑；混凝土初凝后使用长匙精工抹面，力求表面光亮无灰匙印。
4.8 覆膜蒸汽养护
精工抹面后，在管片外弧面上盖上塑料农膜；将盖板闭合并将伸缩式蒸养罩拉出，通蒸汽进行管片蒸养。
4.9 拆模
完成蒸汽养护后，回弹仪回弹强度达到15MPa以上后进行拆模，按照先侧模后端模的顺序完成拆模。
4.10 脱模、标记
钢模打开后，使用真空吸盘将管片平衡垂直吊出钢模；管片内弧面朝下的水平状态放置到翻板机上，启动翻板机将管片进行90°翻转成立放状态；在管片的端侧面喷涂钢筋笼型号、管片型号以及生产日期等标记，在管片的内弧面喷涂公司标识。
4.11 降温
将刚脱模的管片立放在软防护垫层上进行自然降温，待管片内弧中心温度与外界温差低于20℃后可内倒入水。
4.12 水养护
吊入水质合格的水池内进行为期7天的完全浸泡养护。
4.13 管片堆放
水养护结束后进行侧面立放，要求不超过4层，或内弧面向上平放，要求不超过6层；构件堆放时在层与层之间用垫木隔开，每层支撑点在同一平面，各层支撑物在同一直线上。
4.14 管片止水条及衬垫粘贴
用刷子将胶粘剂均匀涂刷在两个粘贴面上，第一遍涂刷后待表面初干，再涂刷第二遍，待溶剂挥发至轻触胶膜稍黏而不粘手时，将两个粘贴面合在一起压实。
4.15 垂直下井和洞内水平运输
管片垂直运输采用行车平稳地垂直吊运至井下电瓶车托运的平板车上；管片靠电瓶车水平运输至车架内，井下施工人员采用双轨梁对管片进行吊运、安放。
4.16 管片吊机卸车、倒运管片
管片运输车运输到桥架处，用双轨梁将管片平稳地运到喂片机；管片吊机专人操作保证匀速运动；接管片作业人员，待管片平稳后接送、旋转。
4.17 管片安装区的清理
管片安装前对管片安装区的污泥、污水进行清理，保证安装区及管片相接面的清洁。
4.18 管片安装与连接
管片拼装由盾构上的拼装机完成，管片拼装顺序：下部标准管片（A型）→左右标准管片（左右两侧交替安装）→拼接邻接管片（B型）→最后安装封顶管片（K型）；当管片拼装第5片的过程中，测量剩余空间的大小，确保K块拼装空间；边拼装边紧固纵、环向连接螺栓，防止因螺栓松动导致管片错台。
4.19 管片环成型整圆
相邻环高差量的大小直接影响到建成隧道轴线的质量及隧道有效断面，必须严格控制环高差，相邻环管片高差≤4mm；拼装过程中要控制好管片拼装成型后的真圆度，确保隧道成型质量。
4.20 管片螺栓的三次紧固
管片拼装完成后，严格执行管片3次紧固：①管片拼装时第一次紧固；②推进油缸推进至1000～1200mm时紧固第二次；③管片拖出盾尾时第三次紧固。
5 经济效益
通过管片螺栓孔技术研究，在外观上保证了螺栓孔制作一次成型，无飞边、凸起、堵塞、坍孔；在质量上满足整体施工拼接进度及精度，降低了因螺栓松动导致管片错台进而造成地下水外渗情况的发生。不需要后期的人工打磨、维修、通孔、扩孔，提高了构件一次合格率及项目拼装施工效率，保证了项目的供货进度及精度。因盾构法隧道施工具有振动小、噪声低、施工速度快、安全可靠，对沿线城镇居民生活、地下和地面构筑物影响小的优越性，在盾构法隧道施工普及的今天，造型美观、功能性良好的管片制作生产有着广阔的发展前景。
6 结语
管片螺栓孔制作技术的改进，在构件场内维修过程中有效解决降低了人工费的支出及修补材料的浪费，提高了生产效率，满足现场工期和质量要求；在项目上可为业主省去维修调度费用，减少安装施工过程中的安全隐患，取得了良好的经济和社会效益，降低了生产成本。该技术操作方便、安全可靠，具有广泛的推广应用价值和前景。
