混凝土管片制作工艺在厄瓜多尔CCS水电站的应用

李 雷，王国辉

（中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁 沈阳 110179）

1 概况

厄瓜多尔CCS水电站引水隧洞采用双护盾TBM，双护盾TBM与预制管片衬砌是紧密相连的，只有采用了管片衬砌技术才能发挥双护盾TBM在不稳定围岩条件下的优势,因此预制混凝土管片的生产在双护盾TBM隧洞施工中是不可或缺的项目。预制衬砌管片在洞内错缝安装，衬砌后引水隧洞内部直径8.2 m，管片宽1800 mm，厚300 mm，管片在洞内由6+1块拼装一环。

管片形状为四边形，为2种通用型管片环，其中，左环：AL，BL，CL，DL，EL，FL 和 GL；右环：AR，BR，CR，ER，DR，FR和GR。管片通用环的旋转角度为18.948°的倍数。管片宽度1800 mm，厚度300 mm。管片设计抗压强度等级C40/C50，管片在预制场内采用高精度钢模具浇筑、附着式风动振捣和蒸汽养护工艺流水线生产。

2 管片生产线设计

2.1 管片模具选型

经过对德国（Herrenknecht FormWork）、韩国（Korea Mould）、法国（CBE）集团 3家钢模生产线厂家进行招投标，最终确定德国为该项目管片模具及生产线供应商。

整套管片模具及生产线包括：1条流水生产线（42个位置和1条工作线与3条养护线）及横向输送系统、6套管片模具以及辅助设备（蒸养锅炉系统、混凝土上料系统、混凝土浇筑室及控制系统、一套管片翻转平台、一套真空吸盘、两套管片抓斗等、监控系统）。

2.2 管片制作能力设计

整套生产线设计能力：按每月600 m计算，每月需要管片333环，每天需要管片环数13环。管片生产线设计每天最大产量15环（105片）。

2.3 模具生产线布设

整个流水线上仅有42个模具（作业线上有8个模具、1个模具在运输小车上、3条养护线每条线上有11个模具），完整流水线没有空工位，这样可以为线上的模具和浇筑室提供更大间距便于作业。并且流水线缩短，可以在流水线和厂房方面节约费用。

2.4 管片制作工艺

管片生产工艺流程基本可以分3部分：钢筋骨架制作工艺流程、钢筋混凝土管片制作工艺流程和管片生产循环作业流程。

管片生产工艺流程，见图1。

3 管片生产

3.1 混凝土配合比设计

预制混凝土管片推荐设计配合比，见表1。

3.2 混凝土入仓

混凝土入仓前下料斗里要储存2 m3的熟料,且储存时间不能超过30 min。下料斗的开度要与仓内混凝土流动速度一致。在确认混凝土料进入模具后方可开始振捣,严禁空振。

表1 预制混凝土管片推荐设计配合比

混凝土入仓振捣控制要点：拌合站出料口混凝土坍落度控制在8～14 cm（10～14 cm最佳）；混凝土运输罐自拌合站出料口至混凝土浇筑室接料口走行时间90 s；混凝土浇筑室混凝土入模速度1～2 min；混凝土全部振捣时间控制在5 min；混凝土边入仓边振捣，振捣风压开半风，压力控制在65 Psi（约4.5 bar），下料振捣时间控制在不大于2 min；混凝土下料入仓全部完成后，振捣风压开全风，压力控制在80 Psi（约5.5 bar），下料振捣时间控制在不大于3 min。

3.3 料口平整清理

在进预养室养护之前,要对模具口仓面混凝土进行平整清理，将多余的料清除。应注意仓口外面模具的清理，清理模具的水不可流入混凝土仓面上。在出预养室进入主蒸养室之前,要再次对顶面混凝土平整、压面，以减轻吊管片的工作量。

3.4 蒸养工艺

管片蒸汽养护分4个阶段入仓、加热、恒温、冷却，蒸汽养护的要求应通过现场试验确定具体的蒸汽养护系统。严格控制放置时间、最高温度、温升速度、冷却速度。恒温阶段的相对湿度必须不小于90%。

静养区：管片进入静养区停放20～22 min，之后进入高温区（升温区）。

高温区（升温区）：实际控制温度在53.3～57.2℃，温升速度15℃/h，每个管片停留时间为60～66 min，之后进入中温区。

中温区：实际控制温度在53.3～56.9℃，冷却速度20℃/h，每个管片停留时间为80～88 min，之后进入恒温区。

恒温区：实际控制温度在45℃，每个管片停留时间为60～66 min，之后出仓。

根据现场试验室监测数据分析，管片出仓可拆模吊运混凝土强度达到12 MPa即可。

3.5 开模、吊运管片

在确认模具各孔槽亦完全松开后,就开始准备起吊管片。吊运管片步骤是：先用真空吸盘将管片吸附，压力调节到规定值后起吊管片，然后再将管片吊运至翻转平台,将管片进行180°翻转。

3.6 管片堆存

1）室内静养及室外存放。管片在翻转平台翻转完毕后,搬运至室内堆放场，用方木支垫。在厂内堆放2 d后管片出厂，以20 t叉车叉装平板拖车运输，此期间不再进行洒水养护。

2）室外存放。管片在外运时也要注意避免管片的磕碰，管片在室外堆放场也要3～4片堆放一叠，堆放整齐，以20 t叉车叉叉卸。

3.7 模具清理

模具打开后下一道工序要清理模具，喷涂脱模剂。脱模剂用喷枪喷涂均匀，脱膜剂涂完要将边角处富余的脱膜剂清除，模具未清理或未涂脱模剂严禁钢筋笼入模。模具清理工作直接影响模具的使用寿命。模具内部涂脱膜剂要选用油性脱膜剂，以免使模具生锈。安装孔、定位锁等预埋孔必须涂油。

4 管片拼装及缺陷修补

4.1 拼装缝间隙质量标准

管片试生产期间，每套钢模都要进行试生产和三环试拼装。三环试拼装选用不同的钢模生产的管片进行混和拼装，保证每套不同钢模生产的管片之间的拼装精度都能达到设计要求，满足TBM推进管片进度要求。进入正式生产后，每套钢模生产100环管片后进行1次三环试拼装。

4.2 管片缺陷修补

管片预制期间若存在质量缺陷或影响，必须及时修复。温度变化导致的裂缝没有修复的可能性。修复所使用的材料的抗压强度和抗拉强度不得小于管片的设计强度。

深度大于2 mm，直径大于3 mm的气泡孔及厚度小于0.2 mm的裂缝可以打磨光滑处理。深度和宽度误差不超过20 mm和10 mm的所用材料及修复程序：

1）将根据表面孔的位置和数量，打一个孔或切割出较大的块。即在有很多小孔的地方找个适当方法根据小孔面积切割出一块。每孔或切割的最小深度为20 mm。每个孔的深应以清理出所有受损部位为止，甚至可以穿过钢筋。

2）孔或块切割完整后，用气或水清洗。涂Sikadur—32 Primer N A+B进行表面处理。

3）涂完 Sikadur—32 Primer N A+B，立即用准备好的砂浆填补。用小铲将材料填充到孔内，直到整个老混凝土表面被覆盖。

4）当砂浆硬化后，用砂纸将表面打磨光滑。

5 结语

混凝土管片制作质量的好坏直接影响引水隧洞管片的安装精度、外观质量，只有加强管片制作各工序控制，才能最大程度发挥管片模具生产线的流水线优势，更好地服务于双护盾TBM掘进施工。