盾构管片模具的选型研究

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1、盾构管片模具的选型研究盾构管片模具的选型研究蒲青松,管会生(1.中铁五局有限公司,湖南长沙410000;2西南交通大学机械学院,四川成都610031)【摘要】钢管片模具是盾构管片的制作设备,通过对管片模具的形式,质量精度,生产效率以及管片模具的造价,生产制造周期和使用寿命的阐述,为众多盾构管片生产企业最为关心的管片模具选型问题提供参考.【关键词】盾构;铜模;管片模具;选型【中图分类号】U454.7盾构隧道是由盾构机在地下一边掘进一边拼装衬砌管片而形成的,因此盾构隧道的质量由盾构的掘进控制,管片拼装

2、质量两大要素决定.管片的生产质量直接影响管片拼装质量以及成型后隧道的结构性能,防水性能和耐久性.影响管片生产质量的最主要因素是管片模具(即钢模).钢模是管片制作的重要设备,是管片尺寸精度的具体保证,可以说它是管片质量成败的关键.钢模的选型首先要弄清钢模的结构,振捣形式,脱模形式,精度要求,其次是要了解制造商情况,钢模的造价,生产制造周期和使用寿命等.1钢模的基本结构形式钢模一般由底座,两个侧板,两个端板,上盖板,模芯和其它辅助件组成(见图1).底座,侧板,端板构成了管片的表面形状,它们的制造加工精

3、度和脱模方式直接影响管片的精度.图1管片钢模结构示意管片在钢模中浇筑成型后,当混凝土达到规定强度时就可以脱模了.钢模的脱模形式有铰链翻合开启脱模和滚轮平移开启脱模两种.有单独使用其中一种,也有采用铰链翻合式开启端板和滚轮式平移开启侧板相结合的方式(见图2).【文献标识码】B图2CBE公司管片模具?2钢模的振捣形式选择将混凝土注入钢模后通常需要将一定振频,振幅的激振力传递给混凝土,使骨料颗粒和水泥浆在钢模中重新排列和充分的填充,形成致密的混凝土.钢模的结构和振动方式决定了钢模振动密实的效果和效率.钢

4、模的振捣形式可分为三种类型:人工插入式振捣,附着式整体振捣,震动台自动化生产线.每一种模具都有着各自的优缺点,要根据不同的振捣方式进行模具设计;也需要用户根据实际需求和生产条件进行选择.人工插入式振捣由人工操作,通过一个管状的振捣棒插入到混凝土中,使混凝土密实.人工插入式具有管模价格低,配套设施少等优点;缺点是劳动强度大,生产效率低,管片外观和内在质量不稳定,只适合于小批量管片生产的项目.附着式整体振捣是把振动器直接固定在钢模的外表面.一般采用把振动器固定在底座顶弧面的内表面,振动能可通过钢结构件

5、传递到混凝土,使之密实.优点是生产效率较高,管片质量稳定;缺点是震动器噪音大,混凝土配合比要求高;而且管模强度不足容易造成变形,影响管模寿命.在成本和效率方面,两种振捣方式明显不同.人工振捣式钢模价格较低,生产效率也略低,一般每天可生产2—3[定稿日期]2011—09—26四川建筑第31卷6期2011.12205÷建筑谶玺与:建巯材料l?环;附着振捣式模具价格略高,比人工振捣式钢模约高7～8万元人民币,但生产率高,每生产一块管片,振捣时间仅为人插入式的1/3.震动台自动化生产线是把钢模安置在一个能

6、固定钢模的振动平台上,该平台由弹簧或空气气囊支撑.优点是管片生产实现了流水化作业,管片模具通过轨道移动完成模具开合,钢筋笼吊装,混凝土浇筑,振捣,蒸养,脱模,养护等各固定T位的T序内容.具有自动化程度高,生产效率高等方面的优点;采购方可选用封闭式浇筑,振捣以降低噪音污染.缺点是投资大,管片厂筹建周期长,管模周转运动容易造成管模变形.另外南于现阶段流水线厂家不够成熟,振动台和驱动装置容易出现故障从而影响实际使用的效率.3质量精度要求管片钢模与普通的模具有明显差别,其技术要求主要有高精度性,坚固耐久性

7、,易于操作性三方面.高精度钢模的精度要求有钢模宽度,钢模高度,钢模内外径弧弦长,纵向环向芯棒中心距,纵向环向芯棒孔径等五项检测指标.根据上海市企业标准《高精度钢筋混凝土管片钢模》(QPSAE一22—2003)中的精度要求,对于外径D≤11.0m盾构钢模,钢模宽度允差±0.25mm;钢模高度允差0～+2mm;钢模内外径弧,弦长允差±0.35ITlm;纵向,环向芯棒中心距允差-4-0.3;纵向,环向芯棒孔径允差-1-0.1,并在使用中经常维修,保养.4管片钢模主要制造商状况进行钢模的选型应首先考虑国内

8、外钢模制造商的技术水平,生产能力,钢模质量,寿命,成本价格和交货周期等因素.国外高精度钢模技术较先进的国家有日本,法国,瑞士,意大利等,并已形成多种流派.欧洲的钢模大多采用附着式整体振捣和振动台整体振捣,而日本为人丁插入式振捣.目前在我国国内可提供盾构管片钢模的制造商主要有法国CBE(图2),上海隧道股份,河北众鑫源,杭州铁牛和德国海瑞克.此外还有北京首钢机电有限公司,江苏银旭隧道机械有限公司和深圳市华森机电技术有限公司也能提供管片自动化生产线.4.1管片模具厂家的生产能力,技术水