大直徑盾構(gòu)管片質(zhì)量通病與控制

劉娟

（中鐵十四局集團(tuán)房橋有限公司，北京102400）

1 工程簡述

望京隧道設(shè)計(jì)為雙單線，位于北京五環(huán)、六環(huán)之間，大致沿京承高速公路走行，隧道起訖里程DK18+550～DK26+550，隧道全長為8000m。盾構(gòu)隧道采用直徑為10.9m的泥水平衡盾構(gòu)機(jī)，盾構(gòu)隧道外徑10.5m，內(nèi)徑9.5m，壁厚0.5m（C50），管片環(huán)寬2m，采用“8+1”的9分塊設(shè)計(jì)。管片混凝土強(qiáng)度等級為C50，抗?jié)B等級為P12。

2 管片質(zhì)量通病及控制

影響管片質(zhì)量的因素是多方面的，既有生產(chǎn)工藝的制約，也受施工人員的操作水平影響。通過京沈客專望京隧道的工程實(shí)踐及對國內(nèi)同行業(yè)的深入考察，目前，管片生產(chǎn)過程中存在的質(zhì)量通病可以歸為以下幾類：（1）管片外觀質(zhì)量較差，表面存在氣泡、麻面等；（2）管片外弧面收面不平整，表面龜裂；（3）管片吊運(yùn)、拼裝過程中邊、角部破損；（4）管片修補(bǔ)質(zhì)量不高，修補(bǔ)后色差明顯。針對這些問題，逐一進(jìn)行剖析，力求消除質(zhì)量通病，實(shí)現(xiàn)管片內(nèi)實(shí)外美。

2.1 管片表面氣泡、麻面問題

管片脫模后，管片端部及兩側(cè)等部位容易出現(xiàn)氣泡、麻面等，不僅直接影響管片外觀，還有可能降低管片的耐久性。根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)積累，總結(jié)出氣泡、麻面產(chǎn)生的原因有：（1）混凝土本身的原因。如原材料中水泥細(xì)度過細(xì)、河砂含泥量及細(xì)度、不合格的引氣劑等，都會導(dǎo)致混凝土中含氣量增加，如不能有效排出，會導(dǎo)致氣泡、麻面的產(chǎn)生。（2）使用油性脫模劑，黏度較高，施工中如果涂刷不均，局部較厚影響氣泡上升，會限制表面氣泡的排出。（3）施工過程中為方便操作，使得混凝土的坍落度偏大，導(dǎo)致水分過多留置在混凝土中形成氣泡；另一方面，附著式振搗器布置不合理或數(shù)量不足，導(dǎo)致少振或漏振，影響氣泡的排出，亦是氣泡、麻面產(chǎn)生的原因之一。

為從根本上解決這一問題，采取以下措施：（1）優(yōu)化混凝土配合比，提高混凝土的工作性能。嚴(yán)格原材料質(zhì)量檢驗(yàn)，在相同品質(zhì)原材料的情況下，通過對配合比的不斷優(yōu)化，嚴(yán)格控制混凝土坍落度，提高管片質(zhì)量。（2）使用水性脫模劑，多試用不同類型，選出最適宜、質(zhì)量最可靠的，加強(qiáng)使用過程控制，突出對重點(diǎn)部位的涂刷，減少氣泡的產(chǎn)生。（3）優(yōu)化振搗器布置方式，考慮振搗器的激震方向與模型內(nèi)混凝土的流動(dòng)方向一致，使振搗效率更高，排氣效果更好。同時(shí)結(jié)合人工振搗棒輔助振搗，加強(qiáng)管片澆筑過程中端部兩側(cè)的振搗，合理控制振搗的頻率和時(shí)間，使氣泡徹底的排出。

2.2 管片外弧面收面不平整，表面龜裂

管片外弧面收面不平整，表面龜裂主要是由這幾方面原因造成：（1）生產(chǎn)線設(shè)計(jì)與實(shí)際產(chǎn)能不匹配，管片入養(yǎng)護(hù)窯前，混凝土靜養(yǎng)時(shí)間不足，收面質(zhì)量不能保證；（2）工人操作質(zhì)量不穩(wěn)定，人員技術(shù)水平及責(zé)任意識不足，導(dǎo)致外弧面收面不平整；（3）管片混凝土水灰比過大，會導(dǎo)致混凝土表面抗拉能力變差或使混凝土的相對失水過快出現(xiàn)裂縫；（4）管片生產(chǎn)時(shí)的風(fēng)速較大和空氣相對濕度較低，均會使混凝土出現(xiàn)裂縫；（5）管片生產(chǎn)時(shí)，管片芯部與表面，表面與環(huán)境溫差較大，會使管片出現(xiàn)溫差裂縫。

針對上述原因，在管片生產(chǎn)的時(shí)候，應(yīng)采取有效措施加以控制：（1）增加混凝土性能與生產(chǎn)線設(shè)計(jì)參數(shù)匹配度。在滿足混凝土規(guī)范要求前提下，使混凝土的性能與生產(chǎn)線各工位時(shí)間參數(shù)高度匹配，實(shí)現(xiàn)在相對應(yīng)的工位完成預(yù)定的操作，保證靜停、養(yǎng)護(hù)時(shí)間。（2）提高機(jī)械化程度，采用收面機(jī)器臂，消除人為因素的影響。（3）混凝土在滿足強(qiáng)度、抗?jié)B、耐久性等指標(biāo)前提下，優(yōu)化混凝土配合比，提高混凝土的抗裂性能。（4）嚴(yán)格執(zhí)行養(yǎng)護(hù)制度，避免管片出窯溫度過高，出現(xiàn)早期溫差裂紋。冬期施工時(shí)，必須做好管片出窯后的降溫工作。在規(guī)劃管片廠布局的時(shí)候，充分考慮管片降溫空間，待管片溫度與環(huán)境溫度、水養(yǎng)池水溫溫差小于15℃時(shí)才能入池養(yǎng)護(hù)。合理安排生產(chǎn)，避免管片長時(shí)間存放，造成管片后期龜裂。

2.3 管片吊運(yùn)、拼裝過程中邊、角部破損

管片在吊運(yùn)、拼裝過程中，邊、角部容易造成不同程度的破損，通過破損產(chǎn)生的原因分析，可以這樣避免：（1）在管片吊運(yùn)過程中，采取必要的防護(hù)措施，如管片角部安裝橡膠護(hù)角，吊具與管片之間采用橡膠隔離，避免硬接觸等；（2）嚴(yán)格控制管片混凝土保護(hù)層。作為非預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，保護(hù)層過大容易會造成混凝土開裂、破損等。通過提高鋼筋籠成型精度、鋼筋籠安放精度等措施可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)層的準(zhǔn)確控制。

2.4 管片修補(bǔ)質(zhì)量差，修補(bǔ)后色差明顯

管片出模后及出廠前，對管片嚴(yán)格檢查，發(fā)現(xiàn)管片表面存在氣泡等輕微缺陷，要及時(shí)修補(bǔ)。修補(bǔ)的原則是修補(bǔ)部位與管片能黏結(jié)在一起，同時(shí)修補(bǔ)部位強(qiáng)度不低于母體強(qiáng)度。圖紙有明確規(guī)定的，按照規(guī)定實(shí)施。圖紙中沒有明確規(guī)定的，采用環(huán)氧樹脂專用修補(bǔ)膠摻加水泥或ZV型混凝土修補(bǔ)膠摻加水泥進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)后用水泥進(jìn)行色差修補(bǔ)。

3 管片質(zhì)量防治措施

3.1 原材料選用嚴(yán)格化

原材料的質(zhì)量是決定混凝土質(zhì)量的第一要素。對原材料的選用，望京隧道工程管片生產(chǎn)項(xiàng)目部嚴(yán)格按照TB 10424—2010《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》、TB 10753—2010《高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》等各專業(yè)驗(yàn)收規(guī)范的相關(guān)強(qiáng)制性規(guī)定進(jìn)行招標(biāo)采購。

3.2 人員配備標(biāo)準(zhǔn)化

配備人員的素質(zhì)決定了施工生產(chǎn)的水平和效率。望京隧道工程管片生產(chǎn)項(xiàng)目部本著“以人為本”的管理理念，強(qiáng)化人員配備，設(shè)置組織機(jī)構(gòu)，明確責(zé)任分工，細(xì)化工作流程，確保各管理層面、各環(huán)節(jié)配備人員的能力、素質(zhì)滿足崗位工作需要。

3.3 機(jī)械配備標(biāo)準(zhǔn)化

機(jī)械設(shè)備，尤其是模型的質(zhì)量是保證管片生產(chǎn)質(zhì)量的前提條件。為保證模具的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，望京隧道工程采用了國內(nèi)頂尖的管片模具廠家制造的模具進(jìn)行管片預(yù)制，并采用了自動(dòng)化流水線的生產(chǎn)方式。模具按重型模具設(shè)計(jì)，以具備足夠的剛度，對鋼板厚度、硬度以及表面處理都應(yīng)滿足TB 10753—2010《高速鐵路隧道施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》等規(guī)范中的精度要求，以形成光滑的混凝土表面，無不規(guī)整部位，無焊接瑕疵和混凝土蝕斑[1]。

3.4 過程控制標(biāo)準(zhǔn)化

對生產(chǎn)工藝和操作規(guī)程的嚴(yán)格落實(shí)是管片質(zhì)量控制的關(guān)鍵所在。項(xiàng)目部把施工生產(chǎn)操作要求不斷細(xì)化，制定《管片生產(chǎn)工藝細(xì)則》《管片生產(chǎn)季節(jié)性施工方案》等，并通過技術(shù)交底、作業(yè)指導(dǎo)書等形式充分落實(shí)，不定期召開技術(shù)培訓(xùn)會，使管片生產(chǎn)的要求和要領(lǐng)深入每位施工人員心中。

4 應(yīng)用效果

通過不斷完善各項(xiàng)措施、落實(shí)到人，京沈望京隧道工程管片生產(chǎn)項(xiàng)目的管片生產(chǎn)質(zhì)量不斷提升，從而使公司更好地開拓管片市場，不斷鑄造著精品。項(xiàng)目部成立了QC專題小組，通過對管片成品進(jìn)行調(diào)查，對發(fā)現(xiàn)的問題不斷研究、探索，并采取積極措施，使管片的氣泡、裂縫現(xiàn)象都得到有效控制，外觀質(zhì)量顯著改善。如認(rèn)真研究管片泌水時(shí)間及泌水程度，確定合理、可行的收面時(shí)間，確保收面的成功率；進(jìn)行多次刮面，克服混凝土泌水，使得管片外弧面平整度得到有效控制。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)展城市地下交通已成為一種趨勢，而盾構(gòu)法施工因其獨(dú)有的優(yōu)勢會在這一建設(shè)熱潮中大有可為。通過望京隧道工程的實(shí)踐，及時(shí)總結(jié)并不斷地優(yōu)化大直徑盾構(gòu)管片施工工藝，提高管片生產(chǎn)質(zhì)量，為國內(nèi)管片施工貢獻(xiàn)一份力量。