深圳地鐵機(jī)機(jī)區(qū)間盾構(gòu)管片質(zhì)量問(wèn)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(hào)線土建工程機(jī)場(chǎng)站至機(jī)場(chǎng)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(zhǎng)度1 500 mm，厚度300 mm。管片混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，抗?jié)B等級(jí)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(yùn)營(yíng)。因此盾構(gòu)管片施工過(guò)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(wèn)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(jìn)行了條件驗(yàn)收，通過(guò)之后再進(jìn)行首件驗(yàn)收，隨后進(jìn)入試生產(chǎn)階段。在試生產(chǎn)過(guò)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(wèn)題。以下是對(duì)這些質(zhì)量問(wèn)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(gè)側(cè)面，有時(shí)螺栓孔的周邊也會(huì)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(dá)到11 mm，深度最大達(dá)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(shí)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(jìn)行插入式搗固，在變截面處使用35型小搗固棒進(jìn)行搗固，其余位置使用50型搗固棒。同時(shí)要求工人加強(qiáng)管片中部混凝土的振搗和收棒操作，做到混凝土表面無(wú)明顯下沉、無(wú)氣泡冒出和有浮漿析出，三項(xiàng)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(qiáng)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(qiáng)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(lái)的0.8%調(diào)整為1.0%，調(diào)整后氣泡明顯減少。

(3)對(duì)于混凝土質(zhì)量的原因，加大混凝土生產(chǎn)過(guò)程的控制。開盤前必須檢測(cè)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(cè)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(duì)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(bǔ)：先用鋼絲刷對(duì)修補(bǔ)處進(jìn)行清刷，使未暴露出來(lái)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(bǔ)處涂刷一層粘霸SBR，隨后用調(diào)配好的巖補(bǔ)FC材料在表面瑕疵處通過(guò)刮擦涂覆的方式進(jìn)行修補(bǔ)。該巖補(bǔ)FC材料是已配制好的干粉混合物，只需在現(xiàn)場(chǎng)添加清水，即可形成高度均勻的砂漿；可用于填補(bǔ)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(jìn)行混合就能形成無(wú)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(huì)影響管片的外觀、結(jié)構(gòu)尺寸及拼接安裝，嚴(yán)重的還會(huì)影響列車的安全運(yùn)營(yíng)。如內(nèi)弧面的掉角，如果處理不好，在運(yùn)營(yíng)期間，由于長(zhǎng)時(shí)間受振動(dòng)影響，原來(lái)修補(bǔ)處會(huì)出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，危及列車的安全運(yùn)營(yíng)；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?jiān)入s物，組模時(shí)合縫不嚴(yán)，形成漏漿現(xiàn)象，管片脫模時(shí)，漏漿處混凝土的剝落導(dǎo)致管片內(nèi)弧面飛邊。

(2)組模時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(yùn)過(guò)程碰撞脫落。管片在出入養(yǎng)護(hù)池和進(jìn)出堆場(chǎng)的過(guò)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(diǎn)。

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(qiáng)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(shí)進(jìn)行維修、保養(yǎng)。

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

(4)加強(qiáng)叉車工的操作培訓(xùn)，在轉(zhuǎn)運(yùn)管片時(shí)要求慢速行駛。同時(shí)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(bǔ)：使用巖補(bǔ)GP材料配合粘霸SBR材料進(jìn)行修補(bǔ)。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(bǔ)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(bǔ)GP砂漿進(jìn)行逐層填補(bǔ)、抹平、修邊，修補(bǔ)砂漿初凝后加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

經(jīng)驗(yàn)證：水粉比為0.18、養(yǎng)護(hù)條件在溫度27℃、濕度55%的條件下，7 d抗壓強(qiáng)度達(dá)到35 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)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(shí)際操作過(guò)程中，細(xì)微裂縫的出現(xiàn)難以避免。裂縫的產(chǎn)生會(huì)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(huì)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(hù)時(shí)，蒸汽直接吹在鋼模的端板上，使鋼模在較短時(shí)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(hù)層的表皮發(fā)展，可通過(guò)調(diào)整蒸汽管道解決此問(wèn)題；管片端部平行裂縫是由于管片降溫過(guò)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?；炷翝仓?，表面覆蓋養(yǎng)護(hù)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(shí)間及強(qiáng)度變化不一致，便會(huì)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(guò)程中形成，在水平堆放時(shí)，由于混凝土還未完全達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)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(jìn)行養(yǎng)護(hù)，蒸養(yǎng)前，必須靜停時(shí)間不少于2 h，使混凝土達(dá)到終凝；②蒸養(yǎng)時(shí)，升溫速度控制在10～15 ℃/h，恒溫不宜超過(guò)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(shí)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(shí)后才能脫模，管片脫模后涂抹養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

(2)混凝土初凝時(shí)，打開面板進(jìn)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(shí)覆蓋，脫模后的管片及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

(3)管片堆場(chǎng)進(jìn)行硬化處理，且水平放置時(shí)，應(yīng)將上、下層墊木放置在一條鉛垂線上。堆放高度不超過(guò)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(zhǎng)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(huì)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(duì)于翹曲鋼筋未校正；

(2)吊運(yùn)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(jì)算有誤。

2.4.3 解決方案

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

(2)水平堆放不宜超過(guò)4層，吊運(yùn)時(shí)，吊點(diǎn)應(yīng)置于鋼筋骨架中部，一次吊運(yùn)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(wèn)題立即整改，直至合格為止。

2.5 加強(qiáng)管理，完善崗位責(zé)任制

為了落實(shí)管片廠的崗位責(zé)任制，生產(chǎn)車間從工作實(shí)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(guò)程的質(zhì)量要求奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)嚴(yán)格實(shí)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(zhǎng)時(shí)間使用的情況下，依靠保養(yǎng)到位、維修及時(shí)，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]