深圳地鐵機機區(qū)間盾構(gòu)管片質(zhì)量問題與控制

徐臻策

(中鐵二局，四川成都610031)

1 工程概況

深圳市城市軌道交通11號線土建工程機場站至機場北站盾構(gòu)區(qū)間管片總量為1 528環(huán)，管片生產(chǎn)采用單楔通用型模具12套，楔形量38 mm。盾構(gòu)隧道管片由6片組成，外徑6 000 mm，內(nèi)徑5 400 mm，長度1 500 mm，厚度300 mm。管片混凝土強度等級為C50，抗?jié)B等級為P12。預(yù)制管片作為盾構(gòu)隧道的主要受力構(gòu)件，其成型后的質(zhì)量直接關(guān)系到隧道的安全運營。因此盾構(gòu)管片施工過程要嚴(yán)格控制質(zhì)量，保證隧道結(jié)構(gòu)的自防水和結(jié)構(gòu)安全。

2 預(yù)制管片產(chǎn)生的質(zhì)量問題及原因分析

本區(qū)間的盾構(gòu)管片按照相關(guān)的文件要求，首先進行了條件驗收，通過之后再進行首件驗收，隨后進入試生產(chǎn)階段。在試生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)了混凝土管片表面出現(xiàn)氣泡較多、裂縫、缺棱掉角等質(zhì)量問題。以下是對這些質(zhì)量問題的原因分析及解決方案。

2.1 氣泡

2.1.1 出現(xiàn)的部位及危害

主要出現(xiàn)在管片的四個側(cè)面，有時螺栓孔的周邊也會出現(xiàn)，以止水槽處(變節(jié)面處)的情況最為嚴(yán)重，該處氣泡孔徑較大，孔徑最大達到11 mm，深度最大達到5 mm。如果不加以控制，不僅影響構(gòu)件的外觀質(zhì)量，甚至?xí)档突炷恋淖苑浪Ч?/p>

2.1.2 原因分析

(1)混凝土振搗時間不足，在氣體尚未完全排出之前就結(jié)束振搗。

(2)減水劑與混凝土的相容性不好。

(3)混凝土坍落度偏大，氣體不易排出。

2.1.3 解決方案

(1)采用35型、50型搗固棒配合進行插入式搗固，在變截面處使用35型小搗固棒進行搗固，其余位置使用50型搗固棒。同時要求工人加強管片中部混凝土的振搗和收棒操作，做到混凝土表面無明顯下沉、無氣泡冒出和有浮漿析出，三項指標(biāo)均要滿足為判定原則；提高預(yù)埋件的安裝質(zhì)量，加強預(yù)埋件處混凝土的振搗。

(2)調(diào)整減水劑用量：PCA聚羧酸早強型減水劑能有效地防止混凝土坍落度的損失和改善混凝土的凝固，不但能在一定程度上減少氣泡，也能減少裂縫的產(chǎn)生。減水劑用量由原來的0.8%調(diào)整為1.0%，調(diào)整后氣泡明顯減少。

(3)對于混凝土質(zhì)量的原因，加大混凝土生產(chǎn)過程的控制。開盤前必須檢測砂石料的含水率，根據(jù)含水率的變化調(diào)整混凝土施工配合比并嚴(yán)格執(zhí)行，加大坍落度的檢測頻次，坍落度嚴(yán)格控制在70±20 mm之間；拌制混凝土?xí)r先對水泥、砂、碎石干拌10 s，在加入減水劑及拌合水后繼續(xù)攪拌2 min。

(4)氣泡修補：先用鋼絲刷對修補處進行清刷，使未暴露出來的氣孔完全展開，再用清水將其沖刷干凈，待表面水分吸收后在修補處涂刷一層粘霸SBR，隨后用調(diào)配好的巖補FC材料在表面瑕疵處通過刮擦涂覆的方式進行修補。該巖補FC材料是已配制好的干粉混合物，只需在現(xiàn)場添加清水，即可形成高度均勻的砂漿；可用于填補混凝土表面上深至3 mm的蜂窩結(jié)構(gòu)和空穴，只要加入適量水進行混合就能形成無塵表面。

2.2 缺棱掉角

2.2.1 表現(xiàn)形式及危害

缺棱、掉角現(xiàn)象主要表現(xiàn)在內(nèi)弧面、外弧面棱角缺塊及內(nèi)弧面飛邊。缺棱、掉角現(xiàn)象會影響管片的外觀、結(jié)構(gòu)尺寸及拼接安裝，嚴(yán)重的還會影響列車的安全運營。如內(nèi)弧面的掉角，如果處理不好，在運營期間，由于長時間受振動影響，原來修補處會出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，危及列車的安全運營；止水槽處的缺棱則影響隧道結(jié)構(gòu)的防水效果。

2.2.2 原因分析

(1)鋼模拼接面留有混凝土殘渣等雜物，組模時合縫不嚴(yán)，形成漏漿現(xiàn)象，管片脫模時，漏漿處混凝土的剝落導(dǎo)致管片內(nèi)弧面飛邊。

(2)組模時，鋼模端板的緊固螺栓未上緊，在澆筑混凝土?xí)r，模板移位形成混凝土漏漿，管片脫模時，漏漿處混凝土的剝落導(dǎo)致管片內(nèi)弧面飛邊。

(3)模具頂部卷邊(毛刺)。脫模時，卷邊處易導(dǎo)致混凝土粘皮現(xiàn)象，使管片外弧面棱角缺塊。

(4)倒運過程碰撞脫落。管片在出入養(yǎng)護池和進出堆場的過程中，由于操作因素，可能造成管片的碰撞，導(dǎo)致管片缺棱、掉角現(xiàn)象。此種情況一般發(fā)生在管片內(nèi)弧面棱角部位，是管片缺棱、掉角的主要原因，也是質(zhì)量控制的重點。

2.2.3 解決方案

(1)設(shè)專人清理模具，在合縫處增設(shè)密封膠條，并加強檢查，發(fā)現(xiàn)密封膠條脫落或破損，則重新安裝。

(2)發(fā)現(xiàn)鋼模頂部四周卷邊或鋼模發(fā)生變形，及時進行維修、保養(yǎng)。

(3)對于四周粘皮現(xiàn)象，使用濃度較大的脫模劑涂刷，同時加強混凝土的收面工作。收面時，鋼模四周用木模拍打，使混凝土表面達到密實。

(4)加強叉車工的操作培訓(xùn)，在轉(zhuǎn)運管片時要求慢速行駛。同時在貨叉上纏裹橡膠條，避免管片與貨叉之間產(chǎn)生硬接觸，破壞管片外弧面。

(5)缺棱掉角修補：使用巖補GP材料配合粘霸SBR材料進行修補。先鑿出損壞處松散的混凝土，再用鋼絲刷將管片損壞處清理干凈，并用水沖洗干凈，待水分吸收后在修補處均勻涂刷一層粘霸SBR膠水，等膠水程半透明狀后立即用拌制好的巖補GP砂漿進行逐層填補、抹平、修邊，修補砂漿初凝后加強養(yǎng)護。

經(jīng)驗證：水粉比為0.18、養(yǎng)護條件在溫度27℃、濕度55%的條件下，7 d抗壓強度達到35 MPa，28 d抗壓強度達到50 MPa。

2.3 裂縫

2.3.1 表現(xiàn)形式及危害

按管片裂縫產(chǎn)生的原因分為溫差裂縫、干縮裂縫和結(jié)構(gòu)受力裂縫，主要出現(xiàn)在外弧面和拼接面。在實際操作過程中，細(xì)微裂縫的出現(xiàn)難以避免。裂縫的產(chǎn)生會影響管片的防水功能和外觀，降低管片的耐久性，嚴(yán)重的還會影響管片的結(jié)構(gòu)性能。

2.3.2 原因分析

(1)溫差裂縫。管片拼接面裂縫和外弧面端部平行裂縫主要屬于溫差裂縫。管片拼接面裂縫產(chǎn)生的原因是管片在蒸汽養(yǎng)護時，蒸汽直接吹在鋼模的端板上，使鋼模在較短時間內(nèi)，溫升急劇。由于鋼模和混凝土的線膨脹系數(shù)相差較大，鋼模的膨脹牽扯初凝的混凝土，使混凝土表面出現(xiàn)了裂縫，在溫度降低的情況下，此裂縫又收縮，形成重疊。由于構(gòu)件內(nèi)有鋼筋骨架的約束，此裂縫僅在保護層的表皮發(fā)展，可通過調(diào)整蒸汽管道解決此問題；管片端部平行裂縫是由于管片降溫過快形成的，工人急于脫模生產(chǎn)，停汽后不久便打開蒸養(yǎng)罩，使管片溫度由60℃急劇下降至環(huán)境溫度，外弧面端部的混凝土由于處于臨界端，溫差影響最大，混凝土表面的急劇收縮便產(chǎn)生溫差裂縫。

(2)干縮裂縫。混凝土澆筑后，表面覆蓋養(yǎng)護不到位，使混凝土表面受到外界環(huán)境的影響，水分散失導(dǎo)致混凝土內(nèi)外硬化時間及強度變化不一致，便會產(chǎn)生干縮裂縫。外弧面的龜裂屬于此類裂縫。

(3)結(jié)構(gòu)受力裂縫。此類裂縫較常在管片堆放過程中形成，在水平堆放時，由于混凝土還未完全達到設(shè)計強度，地面不均勻沉降，堆放高度較高(6層)，且上下墊木不在一條直線上，使管片存在附加應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。

2.3.3 解決方案

(1)溫差裂縫的解決方案主要有：①嚴(yán)格按照蒸養(yǎng)規(guī)程進行養(yǎng)護，蒸養(yǎng)前，必須靜停時間不少于2 h，使混凝土達到終凝；②蒸養(yǎng)時，升溫速度控制在10～15 ℃/h，恒溫不宜超過60℃，持續(xù)2 h；③避免蒸汽直接吹在鋼模上；④使用耐高溫、摩擦阻力小的脫模劑，從而減小混凝土與鋼模間的粘結(jié)力；⑤降溫時關(guān)閉供汽閥，掀開部分汽套，讓模具和混凝土自然冷卻1 h后再全部撤走汽套，半小時后才能脫模，管片脫模后涂抹養(yǎng)護劑進行養(yǎng)護。

(2)混凝土初凝時，打開面板進行抹面作業(yè)，分為粗抹面、中抹面和精磨面，管片收面后用塑料薄膜及時覆蓋，脫模后的管片及時養(yǎng)護。

(3)管片堆場進行硬化處理，且水平放置時，應(yīng)將上、下層墊木放置在一條鉛垂線上。堆放高度不超過4層。

2.4 鋼筋骨架制作不合格

2.4.1 表現(xiàn)形式及危害

表現(xiàn)為箍筋彎鉤不規(guī)范，未彎成135°鉤；彈簧筋長度不夠；存在虛焊、漏焊、脫焊、燒傷現(xiàn)象。鋼筋骨架制作不合格會影響管片結(jié)構(gòu)受力性能和結(jié)構(gòu)安全。

2.4.2 原因分析

(1)制作不規(guī)范，對于翹曲鋼筋未校正；

(2)吊運及堆放不規(guī)范，多層起吊，超層堆放，使鋼筋骨架變形；

(3)下料尺寸計算有誤。

2.4.3 解決方案

(1)加強鋼筋工的技術(shù)交底和鋼筋下料尺寸的檢測，電焊工必須持證上崗；

(2)水平堆放不宜超過4層，吊運時，吊點應(yīng)置于鋼筋骨架中部，一次吊運2塊，防止鋼筋骨架變形，嚴(yán)禁碰撞；

(3)加大鋼筋骨架的檢查力度，發(fā)現(xiàn)問題立即整改，直至合格為止。

2.5 加強管理，完善崗位責(zé)任制

為了落實管片廠的崗位責(zé)任制，生產(chǎn)車間從工作實際出發(fā)，結(jié)合具體的工序劃分及人員分工，制定了更為具體的質(zhì)量責(zé)任劃分，從而使每道工序都有人負(fù)責(zé)，有人把關(guān)，為保證管片生產(chǎn)過程的質(zhì)量要求奠定了堅實的基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

通過嚴(yán)格實施以上措施，管片的氣泡、裂縫、缺棱掉角現(xiàn)象得到了有效控制，尤其是管片模具長時間使用的情況下，依靠保養(yǎng)到位、維修及時，不僅確保了管片幾何尺寸還杜絕了混凝土的飛邊現(xiàn)象，外觀質(zhì)量得到明顯提高。

[1] GB/T 22082-2008預(yù)制混凝土襯砌管片[S]

[2] DBJ 61-47-2008地鐵盾構(gòu)隧道預(yù)制混凝土管片[S]

[3] GB 8076-2008混凝土外加劑[S]