盾構管片質量控制研究

黃文侯 鄭雪云

摘 要：文章以廈門軌道交通施工為例，主要從模具、原材料、混凝土這3個方面探討了保證管片預制質量的控制措施，并詳細介紹了成品檢測與試驗的方法與步驟，從而全面提升了地鐵混凝土管片的質量。

關鍵詞：盾構管片 預制管片 質量控制

1.工程概況

廈門市軌道交通2號線二期工程，由一期起點向西延伸至天竺山站，共計管片數量20376環。根據設計圖紙，盾構區間管片為通用型管片。管片設計參數如下：內徑5500mm；幅寬1200mm；保護層厚度外側50mm、內側50mm；襯砌厚度350mm；分塊為6分塊（1封頂塊+2鄰接塊+3標準塊）；拼裝方式為錯縫拼接；組合方式為通用環；連接方式為襯砌環的縱、環縫采用彎螺栓連接，包括16個環縫連接螺栓和12個縱縫連接螺栓；接觸面構造為環縫接觸面，為平面；混凝土強度要求為C50，抗滲等級P≥10的鋼筋混凝土；管片平均含筋量約170/kg。

2.模具的質量控制

針對廈門市軌道交通2號線二期工程標段管片需求量，決定管片預制采用一條“1+5”流水線，投入12套模具，并采用蒸養的方式，加快模具的周轉，預計管片日產量可達24～30環/ d。模具在流水線上應放置穩固，基面水平誤差1mm以下。當模具公差不符合要求時，在工程師的指導下按照制造商提供的說明書的步驟進行調校。緊固模具螺栓必須使用力矩扳手進行。模具清理干凈后噴涂脫模油，然后組裝模具。檢驗前，打開模具上蓋，并確認模具的正面，檢查4個側模的受壓區表面是否有凹痕，調節螺栓四周是否完好，小心清理干凈，進行測量檢驗。每套模具每周轉100次，必須進行系統檢查，其允許偏差必須符合要求。

3.原材料的質量控制

3.1鋼筋

（1）鋼筋驗收。①原材料進場，收集質量證明，登記進場材料臺帳；②通知甲方駐廠人員到場取樣。自檢、見證取樣按規范要求進行；③自檢合格并經監理同意后使用；④廠內堆放的材料“已檢”與“待檢”分開存放。

（2）鋼筋成型。①鋼筋成型時，嚴格按著鋼筋加工大樣圖斷料和彎曲成型；②鋼筋入彎弧機時，應保持平衡、防止平面翹曲，成型后表面不得有紋裂，并與大樣圖進行對比，有偏差時可用人工進行局部調整；③受力主筋和箍筋的彎鉤和彎折應符合相關的規定；如彎折角度、彎弧內徑、箍筋彎后平直部分長度等；④鋼筋加工的形狀、尺寸應符合設計要求，其偏差符合設計要求。檢查數量：每工作班同一類型、同一加工設備且≤15環的鋼筋抽查應≥5件。如合格做上標識。

3.2水泥

以硅酸鹽水泥材料為宜，其對應的強度等級應達到42.5及其以上水平，堿含量上限值為0.60%，并對C3A含量提出了要求，應限定在8%范圍內。需要綜合參考水泥摻和材料以及外加劑等材料，通過不斷的試配確定最佳的水泥品種。

3.3粉煤灰及礦粉

以相關規定為參考，綜合工程實際條件選定合適的粉煤灰以及礦粉，工程對膠凝材料的要求主要表現在水泥含量這一因素上，即在使用膠凝材料過程中應控制好水泥的用量。伴隨著季節的變化，摻和料中的粉煤灰以及礦粉使用量也需要做以調整，通常摻量應控制在30～45%內。

3.4細骨料和粗骨料

在本地鐵管片混凝土施工中不允許使用堿性活細骨料，綜合工程標準可知，中砂是較為理想的材料。參考《建筑用砂》（GB/T 14684-2011）可知，其應達到Ⅱ區顆粒級配要求。對于粒徑為0.06mm的中砂材料，其總計篩量至少應為65%；對于粒徑為0.015mm的中砂材料，其總計篩量至少應為95%。考慮到中砂中存在一定的泥沙以及泥塊，因此也提出了相關要求，即含泥量≤1.5%，泥塊量≤0.5%。

與細骨料類似，粗骨料宜使用碎石材料，其最大粒徑應≤33mm，最佳范圍為5～20mm。此外，其含泥量≤0.7%，泥塊含量≤0.3%。

3.5外加劑

（1）以《混凝土外加劑》（GB 8076-2008）為參考，明確所使用的外加劑的質量要求，在混凝土材料中需要使用到化學外加劑，此時應將其中的氯離子含量控制在0.02%范圍內。

（2）考慮到工程對混凝土的要求，最終使用了減水劑以及抗裂防水劑這兩種外加劑，同時以適當比例與水泥等材料進行拌和。在管片施工時，其砂漿減水率至少應達到20%，性能指標如下：管片最小強度等級為C50；最大水膠比為0.36；最小膠凝材料用量為360kg/m3；最大膠凝材料用量為480kg/m3。

4.混凝土質量控制

4.1混凝土攪拌

（1）為了提升混凝土攪拌的效率，應在正式操作前進行試驗，通過對砂石含水量的檢測，不斷優化材料配比情況。

（2）在進行混凝土攪拌作業時，需將單盤稱量偏差控制在規定范圍內，每班開班前均需對其進行檢查，在確保無誤后方可進行施工。

4.2混凝土拌合物檢驗

（1）首次使用混凝土配合比時應進行開盤鑒定，其工作性滿足設計配合比要求時方可投入生產。生產時應至少留置一組標準養護試件作為驗證配合比的依據。

（2）每次開班前均需要進行開盤檢測，由此確保管片生產質量。

（3）混凝土運輸到現場時，現場質檢員、實驗員應嚴格檢查混凝土的質量，不合格的混凝土嚴禁入模。混凝土澆筑入模時，砼坍落度控制≤70mm，并應注意控制澆搗的連續性和速度，防止坍落度損失而影響澆搗質量。

4.3混凝土澆筑

事先進行模具組裝，當通過驗收后方可進行澆筑作業。在澆筑過程中密切關注澆筑質量，一旦出現不合乎工程標準的問題時則需要進行返工，通過驗收后需要將標識牌摘下。在澆筑過程中，應遵循分層施工的原則，并提升砼在模具內分布的均勻性。

基于提升澆筑效率的目的，應遵循先兩端后中間的澆筑順序。待澆筑成型后，應對表面進行抹平壓光處理。

4.4蒸汽養護

對已完成澆筑的混凝土進行觀察，當其表現出初凝狀態后，則需要進行養護處理。基于事先預埋的出坑通道，管片模具可以進入蒸養室并對混凝土結構進行養護。在養護過程中應注意：（1）升溫時間應在1～2h內，不可出現過度升溫的情況，否則混凝土會急劇膨脹并對內部結構造成損傷，通常每小時升溫以15℃內為宜；（2）工程對恒溫時間提出了要求，宜控制在1.5h左右，在進行蒸汽養護時溫度宜控制在50℃左右。（3）降溫時間控制在1h以上，未到規定降溫時間禁止脫模。

5.成品檢測試驗

任何一塊管片均需通過質量檢測，確保其表面不存在孔洞、露筋等質量問題。產品應交由專門的質檢部門進行檢驗，并對所有檢測數據加以記錄，將其印在產品標識上，而后進入水池養護。

5.1三環拼裝試驗

對各環、各片之間的拼裝情況進行檢驗，確保二者均達到工程提出的精度要求。進行水平拼裝試驗，在此基礎上方可展開批量生產。在大批量生產過程中，每隔200環均需要進行一次水平拼裝檢驗。管片拼裝可利用多點可調度平臺進行，本工程中平臺數量應達到12個。

5.2管片檢漏試驗及抗彎試驗

（1）注重盾構區間混凝土管片的質量檢測，每完成100環的襯砌后均需要隨機抽取一塊用于檢漏試驗，經過3次試驗且均達到工程標準后，則可將檢測間隔提升至200環。

（2）對管片進行抗彎試驗，由此確定裂縫以及破壞荷載情況，基于此條件對管片的撓度與水平位移進行檢測。

5.3管片抗拔試驗

試驗時管片應平穩放置在試驗臺上，并將拉力螺旋桿旋入灌漿孔，隨后安裝測力傳感器，由此展開加載測試。

遵循分級加載的原則，以短期荷載檢驗值為參考，當實際荷載值<該值，此時單級荷載應為該值的20%；反之，單級荷載應為該值的10%；若二者的荷載值相接近，此時應將恒載時間控制在3min及其以上。

確定不同的抗拔力，由此分別對灌漿孔的螺栓位移量展開測定，同時做好記錄。當位移出現急劇增加且傳感器所測出的數值并未發生改變時，此時螺栓周圍混凝土遭到破壞時的荷載便是抗拔力極限值。

6.結束語

綜上所述，在地鐵施工過程中，對混凝土管片的質量提出了較高的要求，因此應挑選合適的原材料，以試驗的方式確定配比，基于科學的方式進行施工。此外，應做好混凝土質量檢測工作，并將所有數據加以記錄，由此全面提升地鐵混凝土管片的質量。

參考文獻：

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