地铁盾构管片外观质量问题探析孙清光

地铁盾构管片外观质量问题探析孙清光

孙清光

中铁隧道股份有限公司

摘要：地铁盾构管片作为盾构法施工后的隧道结构主体，管片质量的好坏与隧道结构性能、防水性能和耐久性等具有十分密切的联系。鉴于此，文章分别从管片裂缝、气泡孔以及管片崩角掉边三个方面，对地铁盾构管片外观质量问题与相关的控制措施进行了分析。

关键词：地铁盾构；管片；外观质量；问题；措施

引言

地铁盾构管片作为盾构法施工的隧道结构主体，可以说管片质量的好坏直接关系到隧道结构性能、防水性能和耐久性能。为此，对管片的质量提出了更为严格的要求，达到管片的基本性能要求，如强度、抗渗能力及尺寸等硬指标，已不能完全满足建设单位的要求，而在此基础上，有关技术文件对管片的裂缝、气泡、颜色、漏浆、缺棱、掉角等外观质量缺陷都做出了严格的限制。对于有些外观质量缺陷，如裂缝、气泡等在超出一定范围时，将影响到隧道结构防水性能及耐久性能。

1管片裂缝

1.1管片裂缝种类

1.1.1整体表面龟裂

整体表面龟裂是管片裂缝种类中的一种，裂缝呈现不规则形状，且较为短小，通常出现在喷淋养护后期。在管片脱模以后，混凝土会直接接触空气，这样混凝土表面的水分就会蒸发，混凝土内部与外部产生极大的湿度梯度，混凝土表面在乱向应用作用下，导致微龟裂纹产生。无水养护后期混凝土表面的毛细孔水份进一步蒸发，毛细孔的表面张力使混凝土应变加大，当该应变超过混凝土抗拉强度时，会导致裂缝的进一步加大。

1.1.2侧面处裂缝

通常来说，裂缝宽度较为规则，裂缝宽度低于0.15mm，且垂直于管片环向，以固定间距出现，常出现于养护叠堆后。侧面处裂缝一般发生在管片两侧，很少出现在断面。从表面上来看，管片混凝土收缩受钢筋笼箍筋影响，由于混凝土本身抗拉力抵抗收缩而导致侧面处裂缝的产生。通过对施工现场的调查与分析，侧面处裂缝主要是由浮浆导致的。由于新拌混凝土性能、振动工艺不当等原因，经过振捣后起浮浆现象较为普遍，浮浆层约在3cm以上。

1.1.3外弧面裂缝

外弧面裂缝较为狭长，裂缝宽度低于0.15mm，大多是出现在脱模之后。外弧面的混凝土直接与空气接触，裂缝主要为塑性收缩裂缝。外弧面裂缝主要是由于早期混凝土表面游离水蒸发速度过快，其面层干缩量大、易裂。

1.1.4内弧面裂缝

内弧面裂缝出现的概率比较小，裂缝方向过注浆孔中心，多出现于叠堆后期。内弧面裂缝主要为管片堆放不当，或管片受外力损坏所至。

1.2裂缝控制措施

1.2.1整体表面龟裂控制措施

首先，对于所使用的原材料来说，其应当选用收缩不大，且早期强度较高的早强型硅酸盐水泥，尽可能避免使用粉煤灰等掺合料，因为市面上的掺合料存在质量不稳定的问题；其次，在对配合比进行设计时，单位用水量会对干缩产生极大的影响，通过采用高效减水剂来减少水量，减少混凝土的收缩。因干缩率随砂率的增加而加大，适当减少砂率，以减少收缩率；最后，在养护上，尽量缩短管片降温脱模后吊入水池的时间，在此之前要采取措施，如覆盖养护。

1.2.2侧面处裂缝控制措施

要想对侧面处裂缝进行控制，就需要从减少浮浆的角度入手：第一，控制混凝土原材料。对砂的含泥量以及细度进行严格的控制，同时还要控制石料的含泥量与石粉的含泥量，避免其超过相关的标准，如有必要还可冲洗石料。这些措施有利于控制混凝土的坍落度；第二，对混凝土的坍落度进行严格的控制，使其处于70±20mm的范围，如果坍落度较小，就会使过振泌水的现象减小；第三，合理控制投料方式及振动制度。在投料时，应分三层进行投料，在混凝土料入模时采用高频振动，然后应用中低频，投料结束后采用低频振动，根据混凝土性能调整各次投料阶段的振动时间，振捣总时间控制在6—8分钟。

1.2.3外弧面裂缝控制措施

首先，开展抹面与光面操作。在混凝土达到初凝以后，就可以开展面板作业了，并要用铝合金压尺开展粗抹面操作，将多余的混凝土刮除，然后进行粗磨，以尽量降低混凝土接触面表面积，也就是使蒸发面积减小；等到混凝土收缩以后用灰匙进行光面，要注意避免裂纹的出现，如果存在裂纹，就要在裂纹地方用木抹子进行拍打，使混凝土液化，愈合裂纹，使管片外弧面整体平整、光滑；使用长匙精工抹平精光面，力求使表面光亮无灰匙印；其次，混凝土浇筑后避免把混凝土表面暴露在干燥空气之中，及时覆盖上吸水性强不易脱色的纤维织物，进行湿润养护，保持混凝土表面湿润状态。气温低于15℃时应考虑进行温水养护，减少干冷空气的影响；最后，严格控制蒸养制度，延长降温时间。

1.2.4内弧面裂缝控制措施

对地面进行平整，采用规格统一的整条木柿，确保底层管片与地面相距10cm，木柿应处于手孔附近。整堆管片的两排木柿与地面垂直，各成直线关系。

2气泡孔问题

2.1气泡孔的类型

2.1.1表面气泡孔

表面气泡孔的出现与许多因素有关，如与模具、脱模剂选用、混凝土配比设计、混凝土施工等方面都有很大关系。如果模具的表面较为粗糙，且模具壁的仰角比较小，就会使得混凝土与模具之间的摩擦力增大，对气泡逸出十分不利。如果混凝土的振动频率比较高，混凝土就会被液化，混凝土的粘度就会下降，颗粒运动加快，气泡受到的挤压力也增大，小气泡在上升过程中相互会聚成大气泡而排出。但为了既不增加浮浆，又能减少气泡孔，则须控制振动时间在规定的范围，并适时调整振频。

2.1.2止水凹槽处气泡孔

止水凹槽的地方气泡孔是表面气孔的一种，这种气泡有规律地分布在侧面的水槽边上，具有较大的直径，与普通的表面气泡相比，隧道防水具有较大危害。它的产生除了有以上表面气泡孔形成原因外，也有模具设计、加工制造的不足。

2.2措施

2.2.1表面气泡孔的控制措施

首先，应对模具粗糙的地方进行打磨，以提高其光滑度。在将模具清理之后，通过对压缩空气的利用，将模具吹干净，之后在模具上均匀喷上水溶性脱模剂；其次，选择并使用非引气型的高效减水剂，对混凝土的坍落度进行合理的控制，以使其处于合适的范围内；最后，对前文提到的控制浮浆振动制度进行细化。各振动器的振频调节，是根据各次投料阶段气泡逸出的情况以及浮浆的多少来决定的。当浮浆开始出现时，则开始减少振频，气泡逸出量减少时，则进一步减少振频，基本无气泡逸出时，则适当延长低频振动时间约30s，最后停止振动。

2.2.2止水凹槽处气泡孔

在对止水槽处的气泡孔进行控制时，主要可以采取如下措施：第一，对侧面凹处直角内粗糙面进行处理与打磨，以提高其光滑度；第二，如果条件，可以经过有关设计单位对模具设计进行改进后，再对模具细部加工。

3管片崩角掉边问题

3.1管片崩角掉边问题及原因

在管片生产的过程中，通常需要经过许多工序，管片的缺棱掉角指的是管片经过脱模后，进行的起吊、翻身、堆放与运输等工作，特别是在脱模之后，如管片的脱模强度不足，极容易引起管片的掉边。

3.2管片崩角掉边控制措施

第一，管片脱模后起吊的强度应控制在25MPa以上；第二，管片脱模强度应与相关设计要求相符，清理管片钢模，对粗糙之处进行打磨，使其更为光滑；第三，合理优化生产场地及堆放场地，减少管片起吊、转运的次数；第四，管片起吊时平衡起吊，模具开启足够大，管片堆放置柔性材料蠕冲。

结束语

总的来说，近年来，地铁盾构技术得到了快速的发展，这就对管片质量提出了更高的要求。现阶段，管片外观质量问题还较为突出，这就需要对其进行深入的分析，采取相应的措施。

参考文献：

[1]马永航，黄伟俊.地铁盾构管片外观质量问题的分析与控制[J].广东建材，2013，29（02）：33-35.

[2]张志军.地铁盾构管片外观质量问题探析[J].混凝土与水泥制品，2005（02）：28-31.