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【摘 要】 地铁盾构法隧道施工技术是目前世界上先进的隧道施工技术，地铁管片是高质量的钢筋混凝土构件。本文主要探讨了地铁管片的原材料和关键生产制作工艺的质量控制。
【关键词】 地铁管片;生产;质量控制
近年来，随着社会、经济的发展和城市化进程的加快，使得城市人口的迅速增长，城市人口大量集中为城市公共交通造成了巨大的压力，也限制了城市的进一步发展，地面交通难以满足发展需求，大范围地开发地下空间、建造地铁隧道成了缓解交通压力的重要手段。城市地下空间的开发与利用从而得到了人们的重视和关注，发展轨道交通已成为各大城市的首选。地下隧道盾构施工方法由于安全、快捷而得到了广泛应用。北京地铁四号线、北京地铁十号线、上海地铁M7线、广州地铁三号线、天津地铁二号线、南京地铁二期工程、苏州地铁一号线以及沈阳地铁一号线和二号线等城市地铁都有较大分量的盾构法施工区间筹划，盾构法施工技术迎来了新的建设高潮。正因为如此，在盾构法施工中使用到的预制砌块——地铁管片，也得到了空前的发展。盾构法施工是利用盾构机的推进——管片的拼装——盾构机继续推进这一周而复始的过程，完成隧道的掘进。因此，控制好管片的质量是保证盾构法施工高质量完成的一个重要环节。
1 地铁土管片原材料质量控制
地铁钢筋混凝土管片是一种高品质高要求的水泥制品，产品使用在地下很深的地方，故而对混凝土质量有很高要求，比如其抗渗性能要求要达到P12，强度要达到C50以上，对耐久性也有特别要求，好的产品需要有好的原材料来制造。因此，我们要从管片生产原材料质量抓起，从而保证管片生产的质量。
普通的钢筋混凝土管片主要原材料为：水泥、集料、钢筋、外加剂和水。
1.1水泥。配制管片用混凝土宜采用强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥。根据中华人民共和国国家标准GB175，水泥的技术要求，主要有化学指标和物理指标两个方面：
1.1.1水泥化學指标规定：氧化镁含量≤5.0%，三氧化硫≤4.0%，烧失量≤0.5%，氯离子≤0.06%，碱含量≤0.6%。在满足强度要求的前提下的水泥用量：使用的水泥首选硅酸盐水泥，用量一般控制在360～450kg/m。
1.1.2水泥物理技术指标如下：
（1）强度：水泥强度等级按规定龄期的抗压强度来划分。
（2）细度：硅酸盐水泥比表面积大于300m2/kg。
（3）凝结时间：硅酸盐水泥初凝不得小于45min，终凝不得迟于390分钟;普通硅酸盐水泥初凝不能小于45min，终凝不能大于600分钟。
（4）安定性：水泥安定性测定方法可以用试饼法或雷氏法。通常是用试饼法，就是把水泥净浆试饼沸煮后根据外形变化来确定水泥安定性是否合格。
1.2集料
高强混凝土要求集料具有良好的物理和力学性能。随着混凝土强度的提高，集料强度要相应地提高，颗粒形状也应尽可能接近球形或者立方体，并兼顾耐久性。
1.2.1粗集料
粗骨料在混凝土的组织结构中起骨架作用，对混凝土的高强度起重要作用。在配合比设计中，混凝土强度仅与水泥强度、水灰比和骨料颗粒形状有关，而与骨料矿物成份等无关。而在管片用高强混凝土中，由于水灰比减小，混凝土中水泥石强度显著提高，骨料性能将对混凝土强度产生很大影响。骨料弹性模量亦影响混凝土强度。因此，骨料的弹性模量过大和过小都对提高混凝土强度不利，骨料的强度和弹性模量应与骨料一砂浆界面粘结强度相匹配。所以，在配制管片用混凝土时，应选用坚硬的粗骨料，其抗压强度不应小于混凝土强度标准值的1.3倍。粗骨料的粒径太小，对高强混凝土的强度亦有影响，一般随粒径的增大，强度逐步下降。因此，对于管片用混凝土的粗骨料最大粒径控制在25mm以下。
1.2.2细骨料：细骨料一般使用表面光圆、质地坚硬、级配良好、洁净的Ⅱ区河砂，细度模数为2.3～3.0。0.315mm筛孔的通过量不应少于15%，0.16mm筛孔的通过量不应少于5%。
1.3钢筋
钢筋进场的每批重量不宜超过60吨，对其质量的复试检测频率应按进场的批次和产品的抽样方案确定。检测单位必须是由业主指定或由承包商选择经业主确认的第三方，检验后要出具权威性的测试报告。对有焊接要求的作业应作可焊性试验，钢筋、焊条和预埋件等的品种、规格必须符合设计要求和有关规范的规定;钢筋焊接、焊接制品机械性能（拉力试件：屈服强度、拉弯强度、延伸率;冷弯试件;可焊性试件）测试后的结果必须符合现行钢筋焊接及验收规范的有关规定。
1.4减水剂
减水剂是制备高强度混凝土不可缺少的，因水泥的表面积较大，在低水胶比情况下工作性好的拌合物而不使用减水剂或超塑化剂是不可能的，高水泥含量增大了混凝土的成本，且与高水化热相关的问题变得更加突出。对于振动成型的管片混凝土产生水泥砂浆与石子的离析现象就更为严重。因此，化学外加剂主要增加工作性、减少用水量以及减少水泥用量;但是必须注意通过试验来确定外加剂与水泥的适应性。
1.5水
一般选择干净的无污染的生活饮用水，水中应不含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质及油脂、糖类、游离酸类、碱、盐、有机物或其他有害物。
2 管片钢模具质量控制
高精度模具是生产高精度管片的基础，因此在模具使用过程中必须要注意规范使用，并且定期检测和保养。
2.1组模前必须认真清理模具。重点清理模具侧板、端板、底板的接触面，并适当涂上机油，这样既达到保养的目的，也有利于组模后内腔的密闭。经过反复检查确定清理干净才能进行组模，这是使用过程中保证模具精度的关键一步。
2.2组模顺序是先端板后侧板，严禁反装，注意固定螺丝应从中间位置向两端顺序拧紧。用测力扳手检测每一枚固定螺丝的扭紧力度，应保持一致，这样使侧板受力均匀，避免长期使用后有拗曲变形，影响精度。 2.3每套模具使用300次后，需进行全面的检测，以保证模具的精度要求。对管片成品进行检测时，如发现由模具引起的缺陷，马上对相应的模具进行检测、校核。通过对成品的定期检测、三环拼装数据反馈，监测模具的精度状态，建立对模具精度的动态跟踪。
2.4如果模具停止使用3天以上，就用润滑油进行防锈处理。
3 钢筋骨架制作质量控制
钢筋骨架的组装、焊接应在符合设计的靠模上进行。组装顺序为：先放部件网片，再穿主筋，再放附筋，经整理成型后方可焊接。焊接顺序为：先焊牢端部有定位板一端上下主筋，再摆正另一端钢筋进行焊接，然后从中间位置分别向两端依次将主筋与箍筋、附加筋进行焊接。采用CO2保护焊点焊，焊机电流不得大于300A，电压30-35V，焊丝送速度10-11mm/s。焊接以保证焊接点牢固不伤主筋为标准，要求至少隔点点焊，不得漏焊、假焊，焊点表面不允许有气孔及夹渣。钢筋骨架内主筋对焊焊接点数量不应超过2个，对焊焊接点的位置应在弧面钢筋层上且不在连接面，其他焊接质量还应符合《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204）的规定。
4 钢筋骨架入模质量控制
在钢筋笼上指定位置装上塑料专用保护卡块后，由吊机配合专用吊具按规格把钢筋笼吊放入模具，操作时行车司机与地面操作者密切配合，两端由操作者扶牢，以明确手势指挥，对准位置轻吊、轻放，以免钢筋笼与模具发生碰撞。
钢筋骨架应放于钢模平面中间，其四个周边及底面垫块厚度应符合設计混凝土保护层厚度要求，任何一侧保护层大于规定公差，或严重扭曲的钢筋笼都不得使用，吊离模具运走。
钢筋骨架不得与螺栓手孔模芯相接触。安装螺栓棒必须到位，不得有松动现象。
由专人按规定安装预埋件，安装预埋件时，其底面必须平整密贴于底模上，不能产生倾斜和位置错动现象。所有预埋件必须按照设计要求准确就位，并应固定牢靠，防止混凝土振捣时产生移位现象。如是钢质预埋件，事先应进行防腐处理。
钢筋上不得有油污和模板油。钢筋笼入模后，全面检查钢筋骨架入模质量，对横向、纵向的螺栓孔位置、保护层等进行校正、实测，并详细记录于自检记录中，经监理代表确认合格后，由质量检查员和施工操作人员签字后才允许浇注混凝土。
5 浇筑混凝土质量控制
每次布料不宜过多，由两头向中间分层布料。要注意使混凝土在模具内匀布。混凝土要分层灌注，以顶盖板的长度划分浇筑层，每盖一块盖板布一层料，每层振密实后才能布下一层料。采用振动棒振动成型，振动至混凝土与侧板接触处不再有喷射状气、水泡，并且均匀为止。每个振动点振动时间控制在1020秒内，振动后振棒必须慢慢拔出。层间搭接上下10cm要注意振密实。
6 管片蒸养质量控制
管片蒸养应注意：①蒸养前要静养，静养要根据气温的变化适当调整时间的长短，一般浇筑后静养停放lh-2h;②蒸养时升降温的速度应控制在（10-20）℃/h，蒸养完后管片表面温度与环境温度之差应不大于20℃。这样做能有效避免在蒸养过程中温度裂缝的产生。
恒温的时间、温度要根据气温、湿度通过试验科学确定（温度最高不宜超60℃），以达到管片混凝土强度不小于22.5MPa的拆模要求为准。制定管片蒸养监控制度，蒸养期间每30min测量温度1次。
7 管片的养护质量控制
脱模后的管片经标识后进入水中养护，以确保混凝土体不失水分。当管片温度与水温度相差不超过20℃时，管片可以进入水中养护。水中养护时管片必须全部浸没水中进行。管片进入养护池按生产日期及型号侧立排放整齐，养护时间一般7-14d之后转入堆场保湿养护，并做好养护记录。管片在场地叠堆后，应进行自然喷水养护，保持管片潮湿28d以上。
8 结语
管片生产应结合地域条件和工程特点，在保证生产质量的基础上，通过综合评价技术经济性来确定其生产工艺。混凝土管片生产过程中的每一道工序都可能影响管片质量，关键控制点包括钢骨架成型尺寸、入模温度、振动时间、蒸养工艺以及管片模板强度、刚度和尺寸等。只有严格执行混凝土管片要求的生产工艺，才能确保管片成品的结构性能和耐久性，从而提高生产效率和钢筋混凝土管片的质量。
参考文献：
[1]杨红军，童星宽.混凝土管片质量控制[J].混凝土，2007（3）
[2]耿邱峰.TBM施工隧洞衬砌管片生产质量控制[J].山西水利科技，2010（3）
[3]董铁良.关于盾构管片生产工艺流程的研究[J].工程质量，2010，28（10）
【关键词】 地铁管片;生产;质量控制
近年来，随着社会、经济的发展和城市化进程的加快，使得城市人口的迅速增长，城市人口大量集中为城市公共交通造成了巨大的压力，也限制了城市的进一步发展，地面交通难以满足发展需求，大范围地开发地下空间、建造地铁隧道成了缓解交通压力的重要手段。城市地下空间的开发与利用从而得到了人们的重视和关注，发展轨道交通已成为各大城市的首选。地下隧道盾构施工方法由于安全、快捷而得到了广泛应用。北京地铁四号线、北京地铁十号线、上海地铁M7线、广州地铁三号线、天津地铁二号线、南京地铁二期工程、苏州地铁一号线以及沈阳地铁一号线和二号线等城市地铁都有较大分量的盾构法施工区间筹划，盾构法施工技术迎来了新的建设高潮。正因为如此，在盾构法施工中使用到的预制砌块——地铁管片，也得到了空前的发展。盾构法施工是利用盾构机的推进——管片的拼装——盾构机继续推进这一周而复始的过程，完成隧道的掘进。因此，控制好管片的质量是保证盾构法施工高质量完成的一个重要环节。
1 地铁土管片原材料质量控制
地铁钢筋混凝土管片是一种高品质高要求的水泥制品，产品使用在地下很深的地方，故而对混凝土质量有很高要求，比如其抗渗性能要求要达到P12，强度要达到C50以上，对耐久性也有特别要求，好的产品需要有好的原材料来制造。因此，我们要从管片生产原材料质量抓起，从而保证管片生产的质量。
普通的钢筋混凝土管片主要原材料为：水泥、集料、钢筋、外加剂和水。
1.1水泥。配制管片用混凝土宜采用强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥。根据中华人民共和国国家标准GB175，水泥的技术要求，主要有化学指标和物理指标两个方面：
1.1.1水泥化學指标规定：氧化镁含量≤5.0%，三氧化硫≤4.0%，烧失量≤0.5%，氯离子≤0.06%，碱含量≤0.6%。在满足强度要求的前提下的水泥用量：使用的水泥首选硅酸盐水泥，用量一般控制在360～450kg/m。
1.1.2水泥物理技术指标如下：
（1）强度：水泥强度等级按规定龄期的抗压强度来划分。
（2）细度：硅酸盐水泥比表面积大于300m2/kg。
（3）凝结时间：硅酸盐水泥初凝不得小于45min，终凝不得迟于390分钟;普通硅酸盐水泥初凝不能小于45min，终凝不能大于600分钟。
（4）安定性：水泥安定性测定方法可以用试饼法或雷氏法。通常是用试饼法，就是把水泥净浆试饼沸煮后根据外形变化来确定水泥安定性是否合格。
1.2集料
高强混凝土要求集料具有良好的物理和力学性能。随着混凝土强度的提高，集料强度要相应地提高，颗粒形状也应尽可能接近球形或者立方体，并兼顾耐久性。
1.2.1粗集料
粗骨料在混凝土的组织结构中起骨架作用，对混凝土的高强度起重要作用。在配合比设计中，混凝土强度仅与水泥强度、水灰比和骨料颗粒形状有关，而与骨料矿物成份等无关。而在管片用高强混凝土中，由于水灰比减小，混凝土中水泥石强度显著提高，骨料性能将对混凝土强度产生很大影响。骨料弹性模量亦影响混凝土强度。因此，骨料的弹性模量过大和过小都对提高混凝土强度不利，骨料的强度和弹性模量应与骨料一砂浆界面粘结强度相匹配。所以，在配制管片用混凝土时，应选用坚硬的粗骨料，其抗压强度不应小于混凝土强度标准值的1.3倍。粗骨料的粒径太小，对高强混凝土的强度亦有影响，一般随粒径的增大，强度逐步下降。因此，对于管片用混凝土的粗骨料最大粒径控制在25mm以下。
1.2.2细骨料：细骨料一般使用表面光圆、质地坚硬、级配良好、洁净的Ⅱ区河砂，细度模数为2.3～3.0。0.315mm筛孔的通过量不应少于15%，0.16mm筛孔的通过量不应少于5%。
1.3钢筋
钢筋进场的每批重量不宜超过60吨，对其质量的复试检测频率应按进场的批次和产品的抽样方案确定。检测单位必须是由业主指定或由承包商选择经业主确认的第三方，检验后要出具权威性的测试报告。对有焊接要求的作业应作可焊性试验，钢筋、焊条和预埋件等的品种、规格必须符合设计要求和有关规范的规定;钢筋焊接、焊接制品机械性能（拉力试件：屈服强度、拉弯强度、延伸率;冷弯试件;可焊性试件）测试后的结果必须符合现行钢筋焊接及验收规范的有关规定。
1.4减水剂
减水剂是制备高强度混凝土不可缺少的，因水泥的表面积较大，在低水胶比情况下工作性好的拌合物而不使用减水剂或超塑化剂是不可能的，高水泥含量增大了混凝土的成本，且与高水化热相关的问题变得更加突出。对于振动成型的管片混凝土产生水泥砂浆与石子的离析现象就更为严重。因此，化学外加剂主要增加工作性、减少用水量以及减少水泥用量;但是必须注意通过试验来确定外加剂与水泥的适应性。
1.5水
一般选择干净的无污染的生活饮用水，水中应不含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质及油脂、糖类、游离酸类、碱、盐、有机物或其他有害物。
2 管片钢模具质量控制
高精度模具是生产高精度管片的基础，因此在模具使用过程中必须要注意规范使用，并且定期检测和保养。
2.1组模前必须认真清理模具。重点清理模具侧板、端板、底板的接触面，并适当涂上机油，这样既达到保养的目的，也有利于组模后内腔的密闭。经过反复检查确定清理干净才能进行组模，这是使用过程中保证模具精度的关键一步。
2.2组模顺序是先端板后侧板，严禁反装，注意固定螺丝应从中间位置向两端顺序拧紧。用测力扳手检测每一枚固定螺丝的扭紧力度，应保持一致，这样使侧板受力均匀，避免长期使用后有拗曲变形，影响精度。 2.3每套模具使用300次后，需进行全面的检测，以保证模具的精度要求。对管片成品进行检测时，如发现由模具引起的缺陷，马上对相应的模具进行检测、校核。通过对成品的定期检测、三环拼装数据反馈，监测模具的精度状态，建立对模具精度的动态跟踪。
2.4如果模具停止使用3天以上，就用润滑油进行防锈处理。
3 钢筋骨架制作质量控制
钢筋骨架的组装、焊接应在符合设计的靠模上进行。组装顺序为：先放部件网片，再穿主筋，再放附筋，经整理成型后方可焊接。焊接顺序为：先焊牢端部有定位板一端上下主筋，再摆正另一端钢筋进行焊接，然后从中间位置分别向两端依次将主筋与箍筋、附加筋进行焊接。采用CO2保护焊点焊，焊机电流不得大于300A，电压30-35V，焊丝送速度10-11mm/s。焊接以保证焊接点牢固不伤主筋为标准，要求至少隔点点焊，不得漏焊、假焊，焊点表面不允许有气孔及夹渣。钢筋骨架内主筋对焊焊接点数量不应超过2个，对焊焊接点的位置应在弧面钢筋层上且不在连接面，其他焊接质量还应符合《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204）的规定。
4 钢筋骨架入模质量控制
在钢筋笼上指定位置装上塑料专用保护卡块后，由吊机配合专用吊具按规格把钢筋笼吊放入模具，操作时行车司机与地面操作者密切配合，两端由操作者扶牢，以明确手势指挥，对准位置轻吊、轻放，以免钢筋笼与模具发生碰撞。
钢筋骨架应放于钢模平面中间，其四个周边及底面垫块厚度应符合設计混凝土保护层厚度要求，任何一侧保护层大于规定公差，或严重扭曲的钢筋笼都不得使用，吊离模具运走。
钢筋骨架不得与螺栓手孔模芯相接触。安装螺栓棒必须到位，不得有松动现象。
由专人按规定安装预埋件，安装预埋件时，其底面必须平整密贴于底模上，不能产生倾斜和位置错动现象。所有预埋件必须按照设计要求准确就位，并应固定牢靠，防止混凝土振捣时产生移位现象。如是钢质预埋件，事先应进行防腐处理。
钢筋上不得有油污和模板油。钢筋笼入模后，全面检查钢筋骨架入模质量，对横向、纵向的螺栓孔位置、保护层等进行校正、实测，并详细记录于自检记录中，经监理代表确认合格后，由质量检查员和施工操作人员签字后才允许浇注混凝土。
5 浇筑混凝土质量控制
每次布料不宜过多，由两头向中间分层布料。要注意使混凝土在模具内匀布。混凝土要分层灌注，以顶盖板的长度划分浇筑层，每盖一块盖板布一层料，每层振密实后才能布下一层料。采用振动棒振动成型，振动至混凝土与侧板接触处不再有喷射状气、水泡，并且均匀为止。每个振动点振动时间控制在1020秒内，振动后振棒必须慢慢拔出。层间搭接上下10cm要注意振密实。
6 管片蒸养质量控制
管片蒸养应注意：①蒸养前要静养，静养要根据气温的变化适当调整时间的长短，一般浇筑后静养停放lh-2h;②蒸养时升降温的速度应控制在（10-20）℃/h，蒸养完后管片表面温度与环境温度之差应不大于20℃。这样做能有效避免在蒸养过程中温度裂缝的产生。
恒温的时间、温度要根据气温、湿度通过试验科学确定（温度最高不宜超60℃），以达到管片混凝土强度不小于22.5MPa的拆模要求为准。制定管片蒸养监控制度，蒸养期间每30min测量温度1次。
7 管片的养护质量控制
脱模后的管片经标识后进入水中养护，以确保混凝土体不失水分。当管片温度与水温度相差不超过20℃时，管片可以进入水中养护。水中养护时管片必须全部浸没水中进行。管片进入养护池按生产日期及型号侧立排放整齐，养护时间一般7-14d之后转入堆场保湿养护，并做好养护记录。管片在场地叠堆后，应进行自然喷水养护，保持管片潮湿28d以上。
8 结语
管片生产应结合地域条件和工程特点，在保证生产质量的基础上，通过综合评价技术经济性来确定其生产工艺。混凝土管片生产过程中的每一道工序都可能影响管片质量，关键控制点包括钢骨架成型尺寸、入模温度、振动时间、蒸养工艺以及管片模板强度、刚度和尺寸等。只有严格执行混凝土管片要求的生产工艺，才能确保管片成品的结构性能和耐久性，从而提高生产效率和钢筋混凝土管片的质量。
参考文献：
[1]杨红军，童星宽.混凝土管片质量控制[J].混凝土，2007（3）
[2]耿邱峰.TBM施工隧洞衬砌管片生产质量控制[J].山西水利科技，2010（3）
[3]董铁良.关于盾构管片生产工艺流程的研究[J].工程质量，2010，28（10）