摘要：介绍了南京地铁某标段盾构隧道双线盾构管片预埋槽道固定安装的工艺流程、施工技术要点及质量控制措施，重点阐述了盾构管片在预制过程中的预埋槽道固定安装技术。
关键词：盾构管片预埋槽道 安装固定
1、概况
1.1 预埋槽道介绍
预埋槽道是一种预埋于盾构管片混凝土中的槽形装置，由一条U型槽和分布在U型槽背面的锚杆组成，预先安置于混凝土管片内部，可使用与之配套的T形螺栓安装区间隧道内的供电电缆、通信电缆、信号电缆、泄漏电缆、给排水及消防、疏散平台、设备与器材等。预埋槽道图及使用效果见图1.1-1、1.1-2。
预埋槽道减少了后期设备安装时在区间隧道衬砌管片上的后锚固作业量和对衬砌管片的损伤和破坏，提高了施工效率、改善了隧道内作业环境、有效保证了管片的耐久性。
图1.1-1预埋槽道及T形螺栓 图1.1-2预埋槽道使用效果图
1.2 工程概况
本标段包括中间盾构工作井、盾构区间、明挖盾构井明挖区间三部分，盾构区间盾构管片共计1807环，每环由6片组成，包含1块封顶块、2块邻接块、3块标准块。管片外径6200mm，内径5500mm，宽度1200mm，厚度350mm。管片混凝土强度等级为C50，抗渗等级P10。盾构管片全环需要预埋单根槽道，其中342环需固定接触网支架，在封顶块和左右邻接块处需额外增加1根槽道。
本标段预埋槽道相关设计参数见表1-1、图1.2-1、图1.2-2。
表1-1盾构管片及预埋槽道设计参数统计
图1.2-1预埋槽道及T形螺栓 图1.2-2预埋槽道尺寸
2、现有技术分析
根据前期对深圳、兰州、上海和北京等地的考察、了解，盾构管片在预制过程中，槽道的固定安装主要有如下两种固定安装方式：
⑴槽道开孔、绝缘螺栓固定：兰州地铁1号线管片槽道的固定安装采用了此技术，该技术需要在槽道上预先开孔，标准块和连接块的槽道3130mm长，需开孔5处；封顶块预埋槽道890mm长，需开孔3处，并使用配套的螺栓和绝缘螺母。螺栓焊接固定在管片模具上，通过绝缘螺栓将槽道拧紧。如图2-1、2-2所示。
图2-1 开孔固定示意图 图2-2 开孔固定实景图
此方法导致槽道上预留孔洞使槽道抗拉、抗剪等力学性能减弱；槽道开孔，混凝土浆液容易堵塞槽道；清理浆液会破坏抗碱涂层、影响耐久性；砼浇筑时模具的高频震动易造成螺栓松动、槽道固定失效、漏浆，致使拆模后外观效果差。严重的槽道内部被堵塞无法使用。
⑵紧固件＋U型拉筋固定：上海地铁5号线、9号线、10号线、12号线等多条线路的盾构管片槽道固定安装采用了此技术。该技术需要使用专用紧固件与钢筋笼主筋焊接将槽道垂直方向固定牢固，再使用U型拉筋将钢筋笼与管模固定、防止钢筋笼移动导致槽道发生偏位。如图2-3所示。但该技术比较适合上海地区的管模，模具内部的芯棒是直线型的，南京等地方的管模内的芯棒是弧形的。
此方法U型筋焊接施工前需专人进行特定尺寸的U型筋加工，工作量较多，耗时较长，效率低。尤其流水线大批量施工时，容易出错。某个钢筋笼出错即造成后面流水线其他钢筋笼的停工。
因此，我项目决定在现有基础上对预埋槽道的固定安装技术进行改良，使其在不破坏成型管片与槽道力学性能的前提下使预埋槽道得到有效的固定，保证每环管片成型后，外观美观的同时又保证预埋槽道得到有效固定，减少后期对管片的二次施工。最终我项目确定通过用“紧固件＋水平限位筋”固定方式来达到槽道在模具中的固定。
图2-3 上海槽道固定样例图
3、槽道固定安装技术
盾构管片模具中有效的固定安装预埋槽道，可以防止槽道在管片预制过程中出现位置偏差，保证槽道在管片中的安装质量，减少盾构区间管片完成后的后锚固作业，大大增加施工效率，更能减少对管片结构的破坏，确保结构耐久性。
该技术的施工工序为：模具改造→槽道固定→混凝土浇筑。其中模具改造的精确性和预埋槽道固定安装的牢固性直接影响着管片成品的质量。如果模具改造不精确，管片成品会出现槽道偏位等现象，槽道的预埋固定质量控制不好，将会造成管片出现槽道漏浆的现象，导致无法使用、甚至报废，因此模具改造和预埋滑槽固定为本技术的重难点。
3.1 模具改造
由于模具限制，槽道本身无法在模具上得到固定，因此采用管片模具上采用二氧化碳保护焊焊接钢制限位点的方式来固定槽道在模具水平方向的固定。首先在管片模具上焊接限位点防止槽道水平方向移动。标准块和邻接块中预埋的槽道单根长3130mm，沿槽道长度方向设置三处“左右向固定点”，防止槽道水平移动；在槽道的一个端头设置一处“前后向固定点”，使槽道快速定位。封顶块中预埋的槽道单根长890mm，设置两处“左右向固定点”和一处“前后向固定点”即可。
槽道本体设计宽度值为30±1mm，通过对进场槽道的验收，由于槽道表面有镀锌涂层和抗碱涂层，实际宽度值以31mm居多，因此设定固定点间的宽度值为32mm，单个限位点长10mm、高10mm、厚3mm。标准块和邻接块中1根槽道设置3组水平限位点（1组2个点），封顶块中1根槽道设置2组水平限位点。如图3.1-1所示。
模具改造完成，由专职质检人员对改造后的模具进行检测，满足要求。如图3.1-2所示。
图3.1-1 固定点尺寸大样 图3.1-2 固定点位置复核
3.2 槽道固定
槽道固定安装方式可归纳为：槽道水平固定→槽道垂直固定→钢筋笼固定。详细如下：
⑴槽道的水平固定：由于先前对模具进行了改造、复核，只需把槽道按固定点位置放置即可达到槽道的水平固定，具体见本章3.1。
⑵槽道垂直固定：
槽道水平固定完成后，采用专用紧固件（图3.2-1，含水平压板、绝缘螺栓、绝缘垫片）进行垂直固定，见图3.2-2。水平压板（钢板）与钢筋笼焊接牢固，板面留有孔，可左右调节螺栓位置；绝缘螺栓拧紧固定槽道。标准块及邻接块设置5个紧固件，封顶块设置2个紧固件。
图3.2-1紧固件大样 图3.2-2 槽道垂直固定
⑶钢筋笼固定
通过每个芯棒下焊接水平限位筋，限位筋钢筋两端焊接于钢筋笼相邻主筋来使钢筋笼达到固定，如图3.2-3所示。钢筋笼整体固定效果如图3.2-4所示。
图3.2-3 芯棒下穿限位筋 图3.2-4 固定整体效果
3.3 混凝土浇筑
混凝土浇筑过程中采用气动马达振捣与人工振捣配合，不留死角；严格执行蒸养和水养制度。
4、成型效果检查
4.1成型管片外观及拼装效果
预制成型的管片，槽道定位准确，槽口混凝土光滑平整，外形美观；拼装完成的管片，线形顺直，拼缝严密，达到了预期效果。如图4.1-1、4.1-2所示。
图4.1-1 成型管片 4.1-2 槽道细部效果
4.2 管片及槽道力学性能
在管片混凝土强度达到要求后，进行管片抗弯和抗渗试验。抗弯试验要求管片分级加载至P=190kN时，管片内侧裂缝应不大于0.1mm；分级加载至P=230kN时，管片内侧裂缝应不大于0.2mm；分级加载至P=280kN时，管片内侧裂缝应不大于0.3mm 。抗渗试验要求1.0MPa水压下恒压2小时无渗漏现象。同时邀请江苏省建筑工程质量检测中心进行槽道预埋后的抗拔和抗剪（沿槽道方向和垂直槽道方向）试验。见图4.2-1、4.2-2。
经过实际检测，管片的抗弯和抗渗性能以及槽道的力学性能均满足要求。
图4.2-1 管片检漏试验 图4.2-2槽道力学检测
5、施工小结
此盾构管片预埋槽道固定技术施工操作易行，外观质量控制有保证，适用于预埋槽道管片的批量预制。成型管片的槽道线形顺直，固定精准；槽口砼光滑顺直、无漏浆。经检测，槽道预埋浇筑成型后，管片抗渗、抗弯性能及槽道抗拔、抗剪性能满足设计要求。具备现场安装电缆支架、疏散平台、水管等的条件，达到预期效果。通过管片试生产及批量生产，逐步完善了工艺控制措施，为预埋槽道技术在南京地区的逐步推广使用奠定了基础，同时可以为公司下一步其他项目生产预埋槽道管片提供指导意义。
参考文献：
[1] 杜峰. 深圳地铁9号线盾构法隧道管片预埋滑槽设计研究及探讨[J]. 隧道建设. 2014（03）
[2] 赵明，丁文其，彭益成，沈碧伟，郭小红，杨林松. 高水压盾构隧道管片接缝防水可靠性试验研究[J]. 现代隧道技术. 2013（03）
论文作者:武文清
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/23
标签：管片论文; 盾构论文; 模具论文; 螺栓论文; 钢筋论文; 水平论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第6期论文;