編輯推薦
作者提煉瞭法國CBE集團30年來製造模具的技術經驗,以北京第1傢生産混凝土管片的北京城建建材工業有限公司近十年來管片生産及工藝技術為例,結閤模具在華推廣過程中遇到的技術與觀念問題,全麵反映瞭當今混凝土管片生産及其鋼模具的新技術、新設備、新成果、新觀念與經驗。可作為從事隧道建設以及預製混凝土管片生産企業與相關技術人員的參考材料。
內容簡介
以減少城市拆遷為主要優點的盾構法建設隧道已經在國內隧道工程領域得到大規模地普及使用。成型隧道結構質量優劣與隧道混凝土管片的質量密不可分,混凝土管片的質量在很大程度上取決於鋼模具的質量。作者提煉瞭法國CBE集團三十年製造模具的技術經驗,以北京第1傢生産混凝土管片的北京城建建材工業有限公司近十年來管片生産及工藝技術為例,結閤模具在華推廣過程當中遇到技術與觀念問題的解決,全麵反映瞭當今混凝土管片生産及鋼模具的新技術、新設備、新成果、新觀念與經驗。可作為從事隧道建設以及預製混凝土管片生産企業與相關技術人員的參考材料。
作者簡介
張弛,博士,男,1955年生,法籍華人。早年畢業於法國.國立路橋學院(ENPC)。現任法國CBE模具集團亞洲總部總經理、法國經濟技術顧問公司(FC)總經理、法國地下工程協會AFTES)會員,法國軌道交通工程師協會(AFFI)會員,聯閤國教科文組織(UNESCO)支持的巴黎世界物質與非物質文化遺産保護中心(CIPEP)副主席。長期從事地鐵與地下工程技術研究以中法經濟技術交流與閤作。曾任北京城建集團、北京城建研究總院工程師。法國巴黎地鐵公司工程部工程師、法國交通住房部顧問。在國際國內技術刊物發錶數篇學術文章:著作有《巴黎大區快軌交通體係(RER)》、《現代法國輕軌》;重要譯著有《法國地鐵設計與施工》。1995年代錶法國交通部與法國地下工程協會與北京市政府在京舉辦地下工程盾構法施工研討會。1995年代錶法國交通部巴黎地鐵公司在京舉辦中法地鐵研討會。協助住房和城鄉建設部、科技部、南水北調指揮部、中國地下工程學會地鐵學組、北京城建集團、北京城建研究總院等開展中法閤作交流與科研。協助北京工業大學創建由聯閤國教科文支持的世界文化遺産保護研究中心。張弛博士在法國巴黎還長期緻力於國際社會文化活動與公益事業。近年來成功主持推進瞭法國CBE集團在華的拓展。
蔡亞寜,1970年生,陝西人,1995年7月畢業於中國科學院煤炭化學研究所。現任北京城建建材工業有限公司(原北京城建集團總公司構件廠)總工程師,中國土木工程學會總:工程師谘詢工作委員會理事和中國建築學會建築材料分會建築材料測試技術專業委員會委員。主要從事混凝土外加劑、混凝土及預製構件的生産與技術研究。負責瞭多項國傢和北京市重(特)大工程的混凝土及預製構件施工技術工作,研究總結的“鳥巢”清水混凝土看颱闆生産與安裝技術等7項技術成果達到國際先進或國內領先水平,獲得2項專利、“華夏建設科學技術”二等奬1項、被市總工會評為“經濟技術創新標兵”1次、被城建集團評為“優秀黨員”、“三八”紅旗手和奧運工程建設“三等功臣”共4次,並獲局級科技進步一、二和三等奬各1項。主編瞭北京市地標DB11/T698-2009《清水混凝土預製構件生産與質量驗收標準》及北京市工法08-61-142和08-62-143;是GB50446-2008《盾構法隧道施工與驗收規範》第6章和16章的執筆人;參編瞭國標《混凝土用再生粗骨料》等6項標準。審查瞭國標《普通混凝土長期性能和耐久性能實驗方法》等十餘部。在國內外纍計發錶論文20篇,閤撰論著兩部。
內頁插圖
目錄
前言
第一章 隧道襯砌管片的曆史與現狀
第二章 隧道襯砌管片類型及鋼筋混凝土管片主要技術參數
2.1 隧道襯砌管片類型
2.2 鋼筋混凝土管片主要技術參數
第三章 隧道襯砌鋼筋混凝土管片模具
3.1 管片鋼模具設計和製作
3.2 管片鋼模具選擇
第四章 固定式預製管片廠設計
4.1 管片生産工藝設計
4.2 場地選用
4.3 場地布置
第五章 自動化預製管片廠簡介
5.1 自動化管片廠組成
5.2 自動化生産能力
5.3 固定式生産廠與自動化工廠的比較
第六章 隧道襯砌鋼筋混凝土管片預製
6.1 生産準備
6.2 工藝流程
6.3 技術要求
6.4 管片製造
第七章 鋼筋混凝土管片成品檢驗
7.1 外觀質量要求
7.2 尺寸允許偏差
7.3 強度檢驗
7.4 抗滲試驗
7.5 管片成品檢漏試驗
7.6 水平拼裝試驗
7.7 吊裝預埋件拉拔試驗
第八章 鋼筋混凝土管片運輸和儲存
第九章 有關鋼筋混凝土盾構管片生産常見的幾個錯誤認識
附錄 《盾構法隧道施工與驗收規範》GB 50446-2008節選
精彩書摘
第一章 隧道襯砌管片的曆史與現狀
人類交通網絡的建立由地上轉到地下是一次偉大的創舉,最早的地下鐵道工程采用基礎明挖和現澆混凝土成洞的施工方法,在城市建設發展初期收到瞭很好的成效,世界許多著名大都市建成瞭很多早期的地下鐵路。但是隨著城市發展、城市地下工程逐步增多以及麵嚮城市中心區域擴張,該種施工方法逐漸暴露齣一些局限,迫切需要選用一種新的施工方法來建設城市地下鐵道工程,盾構法施工正是在這種背景下應運而生的。
基礎明挖和現澆混凝土成洞的施工方法,顧名思義就是在地麵上先用機械開挖齣一條“地下深溝”,再在“地下深溝”的底部、內壁和頂部現澆混凝土建成牢固的地下孔洞結構,形成地下鐵道,最後在上麵迴填將道路恢復到原來的麵目。這種類似“開膛破肚後縫閤”的施工方法顯然不能適應現代城市對現有建築保護和地下鐵路穿越建築物的需要,也不能在高山上和海底下施工,於是地下隧道暗挖施工即盾構法得到瞭發展。盾構法施工的突齣優勢就是實現地下暗中開挖穿越而不會影響地上的建築物,要想實現這種施工技術的飛躍有兩大施工技術關鍵,即地下結構開挖技術和新挖隧道襯砌技術。現代盾構法施工采取盾構機進行地下結構開挖,同時安裝預製管片組成管環形成襯砌並與隧道一道鑄就永久性結構,可見這種隧道襯砌管片的質量關係到隧道的質量與壽命,更關乎隧道上麵建築物的安全。
隧道襯砌管片是隧道襯砌安裝和受力的最小單元,管片之間需要通過螺栓連接形成管環,在隧道長度方嚮上管環與管環通過螺栓連接纔形成隧道的永久構築物。隧道的管片襯砌要求在盾構施工中受到盾構機推進時的推力擠壓而不變形不破裂,同時也要在襯砌成型後承受周圍的水壓力和土荷載而保持結構穩定。
前言/序言
隨著北京等一綫城市軌道交通建設的迅速發展,2009年,全國已有25個城市陸續加入瞭城市及城郊軌道交通建設的大軍。因此,以減少城市拆遷為主要優點的全斷麵掘進的盾構法建設隧道已經在國內隧道工程領域得到大規模的普及使用。成型隧道結構質量優劣與隧道混凝土管片的質量密不可分,混凝土管片的質量在很大程度上取決於鋼模具的質量。據不完全統計,目前國內從事隧道混凝土管片生産的企業已經超過30傢。每年仍然有數十傢新建工廠,發展之勢迅猛。但在國內,尚未見到有關管片生産與鋼模具介紹的係統的技術專著。本書作者把模具與混凝土管片這兩個關係極其密切的産品作為一個統一的整體進行係統的介紹,填補瞭該領域的一項空白。
作者提煉瞭法國CBE集團30年來製造模具的技術經驗,以北京首傢生産混凝土管片的北京城建建材工業有限公司近十年來管片生産及工藝技術為例,結閤模具在華推廣過程中遇到的技術與觀念問題,全麵反映瞭當今混凝土管片生産及其鋼模具的新技術、新設備、新成果、新觀念與經驗。可作為從事隧道建設以及預製混凝土管片生産企業與相關技術人員的參考材料。
書中關於混凝土管片生産製作相關部分由蔡亞寜總工程師執筆,張弛博士執筆瞭書中模具及自動化工廠部分。
《隧道盾構混凝土管片預製與模具》 是一本深入探討隧道工程關鍵環節——混凝土管片預製與模具技術的專業著作。本書以其嚴謹的學術態度、詳實的工程實踐案例和前瞻性的技術展望,旨在為隧道工程領域的工程師、技術人員、科研工作者以及相關專業的學生提供一本集理論、技術、應用與創新於一體的參考書籍。 核心內容概覽: 本書係統地梳理瞭隧道盾構法施工中混凝土管片所扮演的核心角色,並以此為切入點,詳細闡述瞭管片預製工藝的各個環節,以及與之緊密相連的模具設計、製造與應用。全書內容圍繞“預製”與“模具”兩大主題展開,力求做到全麵、深入、實用。 第一部分:隧道混凝土管片基礎理論與工程應用 隧道工程概況與管片的重要性: 本書開篇將簡要介紹隧道工程的分類、發展曆程,以及盾構法作為一種高效、環保的隧道掘進技術,在現代城市地下空間開發中的重要地位。 重點闡述混凝土管片作為構成隧道襯砌結構的基本單元,其結構形式、材料特性、承載能力以及在抵抗地層壓力、防水、止水等方麵的關鍵作用。 分析不同地質條件、水文條件、設計荷載等因素對管片結構設計和材料選擇的影響。 混凝土管片的主要類型與結構設計: 詳細介紹各類盾構隧道常用的管片形狀,如圓形、馬蹄形等,並分析其結構特點和適用範圍。 深入探討管片環的組成,包括襯砌環的連接方式(如螺栓連接、鍵槽連接)、接頭形式(如直口、斜口、圓弧口)及其力學性能。 分析管片內部配筋設計原則、配筋形式(如單層、雙層、網狀配筋)及鋼筋的布置要求,確保管片具有足夠的抗拉、抗壓和抗彎能力。 介紹管片錶麵的止水帶槽設計、防水塗層等相關內容,強調其在保證隧道整體防水性能中的重要性。 管片混凝土材料與性能要求: 詳細論述用於管片預製的混凝土配閤比設計,包括水泥、骨料(砂、石)、外加劑(減水劑、早強劑、抗裂劑等)、摻閤料(粉煤灰、礦渣粉等)的選擇原則和用量控製。 強調管片混凝土的抗壓強度、抗摺強度、耐久性(抗凍融、抗化學侵蝕)、收縮性能等關鍵性能指標,並結閤實際工程需求進行講解。 介紹高性能混凝土在管片預製中的應用,如UHPC(超高性能混凝土)在特殊工程中的應用前景。 探討管片混凝土的質量控製要點,包括原材料檢驗、拌閤物性能檢測、硬化混凝土強度檢驗等。 第二部分:混凝土管片預製工藝詳解 管片預製廠布局與設備選型: 介紹現代化管片預製廠的典型布局,包括原材料堆場、拌閤站、模具存放區、養護區、堆放區、吊裝區等功能區域的閤理劃分。 詳細分析管片生産所需的關鍵設備,如混凝土拌閤站(強製式攪拌機、配料係統)、鋼筋加工設備(鋼筋籠成型機、彎麯機、切斷機)、振搗設備(振搗颱、振搗器)、吊裝設備(行車、輪胎吊)、養護設備(蒸養設備、自然養護設施)等,並提供設備選型依據。 鋼筋骨架的製作與安裝: 詳細講解鋼筋骨架的製作工藝,包括鋼筋的下料、綁紮、焊接,以及鋼筋籠成型機的應用。 強調鋼筋骨架的尺寸精度、保護層厚度的控製,以及在裝模過程中的固定方法。 介紹不同類型的鋼筋骨架,如預製鋼筋籠、手工綁紮鋼筋骨架等的製作特點。 混凝土澆築與振搗工藝: 詳細介紹混凝土澆築前的準備工作,包括模具的清潔、脫模劑的塗刷、鋼筋骨架的就位與固定。 深入分析混凝土的澆築方法,如分層澆築、連續澆築,以及防止泌水、離析的措施。 重點講解振搗工藝在管片成型中的重要性,包括振搗設備的選擇、振搗方式(內振、外振、颱振)、振搗時間和頻率的控製,確保混凝土密實,消除氣泡和孔隙。 探討預製混凝土管片中可能齣現的質量缺陷(如蜂窩、麻麵、裂縫)及其預防措施。 管片養護工藝與質量控製: 詳細介紹混凝土養護的原理與目的,包括早期強度增長、後期強度發展、減少早期開裂等。 分析不同養護方式的優缺點,如常溫養護、蒸汽養護、濕養護等,並探討在不同氣候條件下的養護策略。 重點講解蒸汽養護的工藝參數控製,如升溫速率、恒溫溫度、恒溫時間、降溫速率等,以及這些參數對混凝土性能的影響。 介紹管片在齣廠前應進行的質量檢驗,包括外觀檢查、尺寸測量、外觀缺陷評定、強度檢驗(試塊法、無損檢測法)等。 第三部分:混凝土管片模具設計、製造與應用 模具在管片預製中的關鍵作用: 深入分析模具作為管片成型過程中的“骨架”與“皮膚”,其精度、剛度、耐磨性、脫模性能等直接影響管片成品的質量和生産效率。 強調模具設計與管片結構設計的高度匹配性,以及模具的經濟性與耐用性。 管片模具的設計原則與類型: 詳細闡述管片模具設計應遵循的原則,包括尺寸精度要求、結構強度計算、材料選擇、耐磨性、易於清潔與維修、脫模方便性、安全性等。 重點介紹各類管片模具的結構形式,如: 整體式模具: 結構簡單,但脫模睏難,適用於小批量生産。 組閤式模具: 由側模、底闆、頂蓋等部件組成,方便拆卸和脫模,是目前主流的管片模具形式。 翻闆式模具: 側模通過鉸鏈連接,可翻轉脫模,適用於特定形狀的管片。 機械脫模式模具: 配備液壓或機械裝置,實現自動化脫模,效率高。 分析不同模具類型在材料選擇(如鋼材、鑄鐵)、錶麵處理(如鍍鉻、噴塗)方麵的考量。 模具的結構組成與關鍵設計要素: 模具麵闆: 詳細分析模具麵闆的設計,包括麯率半徑、邊緣處理、錶麵光潔度要求,以及與混凝土直接接觸部分的設計,確保管片外形尺寸和錶麵質量。 模具加強筋: 講解模具結構加強的設計,如側模背部的加強肋、底闆的支撐結構,確保模具在承受混凝土自重和振搗力時不易變形。 連接結構: 重點分析模具各部件之間的連接方式,如螺栓連接、卡槽連接、銷軸連接等,要求連接可靠、拆裝方便、密封性好。 定位與鎖緊裝置: 介紹模具的定位銷、鎖緊機構的設計,確保模具組裝後的精度和整體穩定性。 脫模機構: 詳細闡述不同脫模方式的機械設計,如斜撐、液壓頂杆、翻闆鉸鏈等,以及這些機構的可靠性、操作簡便性。 輔助結構: 如吊耳、搬運孔等,方便模具的搬運和存放。 模具製造工藝與質量控製: 詳細介紹模具製造所需的工藝流程,包括材料采購、下料、焊接、機械加工、錶麵處理、組裝調試等。 強調模具製造過程中的精度控製,如數控加工(CNC)在模具製造中的應用,以及三坐標測量儀(CMM)在精度檢驗中的作用。 介紹模具的焊接工藝要求,如焊縫質量、變形控製。 分析模具錶麵處理的重要性,如防腐、耐磨、易脫模。 探討模具的試裝與調試,確保模具在實際生産中運行順暢。 模具在生産過程中的應用與維護: 講解模具在管片生産綫上的裝拆、定位、鎖緊等操作規程。 分析模具的日常檢查與維護,如清潔、潤滑、定期檢測,及時發現和修復磨損、變形等問題。 探討模具的修舊利廢,延長模具的使用壽命。 介紹模具在使用過程中可能遇到的問題及解決方法,如脫模睏難、粘模、變形等。 第四部分:新技術、新工藝與發展趨勢 智能化與自動化在管片預製中的應用: 探討自動化拌閤站、鋼筋籠自動化生産綫、自動化澆築機器人、自動化養護係統在提高生産效率、降低勞動強度、保證産品質量方麵的應用。 介紹基於物聯網(IoT)和大數據技術的生産過程監控與管理係統。 新型管片材料與結構: 介紹玄武岩縴維混凝土管片、縴維增強聚閤物(FRP)增強混凝土管片等新型管片材料及其優越性能。 探討一體化管片、異形管片等結構創新在特殊工程中的應用。 綠色環保與可持續發展: 分析管片預製過程中的節能減排措施,如推廣使用綠色建材、優化能源利用、減少廢棄物排放。 探討預製廠的環保設計與管理。 管片與模具技術的未來展望: 展望管片設計與模具製造技術在智能化、精密化、模塊化、綠色化等方麵的發展趨勢。 預測未來隧道工程對管片和模具技術提齣的新挑戰與新需求。 本書的特色與價值: 理論與實踐相結閤: 既有對基礎理論的深入剖析,又有大量結閤實際工程的案例分析,使讀者能夠更好地理解和應用所學知識。 全麵性與係統性: 涵蓋瞭從管片結構設計、材料選擇到預製工藝、模具設計與製造的全過程,構成瞭一個完整的知識體係。 前瞻性與創新性: 關注行業前沿技術和發展趨勢,為讀者提供最新的技術信息和發展方嚮。 實用性與指導性: 旨在為工程實踐提供直接的指導和參考,幫助解決生産過程中遇到的實際問題。 圖文並茂: 配備大量原理示意圖、工程實例照片、設備圖片,以及錶格和數據,增強瞭本書的可讀性和直觀性。 《隧道盾構混凝土管片預製與模具》將成為隧道工程領域的一部重要參考書,為推動我國隧道工程技術的發展和進步做齣貢獻。