地鐵預(yù)制混凝土襯砌管片損傷修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)

刁述紅 王風(fēng)民 田 斌 王傳波

(1.青島昊河新興建設(shè)工程有限公司，山東 青島 266580； 2.青島昊河水泥制品有限責(zé)任公司，山東 青島 266580； 3.青島裕龍昊河建材科技有限公司，山東 青島 266580； 4.青島昊河建筑建材科技有限公司，山東 青島 266580)

1 工程概況

青島地鐵8號(hào)線工程大洋站—青島北站區(qū)間東側(cè)過(guò)海段包含：盾構(gòu)區(qū)間1段、明挖區(qū)間1段、風(fēng)井2座及6個(gè)聯(lián)絡(luò)通道。區(qū)間陸域段(3號(hào)風(fēng)井～2號(hào)風(fēng)井)采用1臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工，區(qū)間2段(2號(hào)風(fēng)井至海底接收端頭)采用2臺(tái)泥水平衡盾構(gòu)機(jī)施工。2號(hào)～3號(hào)風(fēng)井(陸域段)左線長(zhǎng)987.27 m，右線長(zhǎng)965.886 m。2號(hào)風(fēng)井～海底對(duì)接點(diǎn)(海域段)：左線長(zhǎng)2 885.646 m，右線長(zhǎng)2 891.017 m。

2 預(yù)制混凝土襯砌管片設(shè)計(jì)參數(shù)

預(yù)制混凝土襯砌管片混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C55，管片抗?jié)B等級(jí)為P12；管片結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)為三級(jí)；管片結(jié)構(gòu)防水等級(jí)為二級(jí)；本區(qū)間管片合計(jì)5 154環(huán)，管片外徑6 700 mm，厚度350 mm，寬度1 500 mm，管片分為6塊，采用錯(cuò)縫拼裝，管片環(huán)、縱縫接觸面皆不設(shè)榫槽，每種管片類型分為左轉(zhuǎn)=環(huán)、右轉(zhuǎn)環(huán)及標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，連接方式為彎螺栓連。

3 預(yù)制混凝土襯砌管片損傷分析

預(yù)制混凝土襯砌管片成型后混凝土表面存在一些成型過(guò)程中產(chǎn)生的或因外力造成的質(zhì)量缺陷[1]，而這些質(zhì)量缺陷都是在不影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)安全使用的允許規(guī)范內(nèi)的可作進(jìn)一步的外觀修復(fù)。管片外觀質(zhì)量損傷根據(jù)損傷程度，分為嚴(yán)重缺陷和一般缺陷，詳見(jiàn)表1。

表1 管片外觀質(zhì)量缺陷等級(jí)

4 預(yù)制混凝土襯砌管片修復(fù)材料及配比要求

4.1 管片修補(bǔ)材料質(zhì)量要求

根據(jù)GB/T 22082—2017預(yù)制混凝土襯砌管片要求，管片修補(bǔ)時(shí)，修補(bǔ)材料的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均不低于管片混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度，修補(bǔ)材料強(qiáng)度為C60，修補(bǔ)后管片滿足28 d養(yǎng)護(hù)條件后才能出廠。

4.2 管片修補(bǔ)材料及配比

4.2.1巖補(bǔ)FC單組分聚合物改性表面氣孔填充劑

巖補(bǔ)FC材料主要用于出模后表面微小氣泡、麻面修補(bǔ)。深度在3 mm以內(nèi)的表面瑕疵可通過(guò)刮擦涂覆的方式填補(bǔ)。更深的空穴應(yīng)先單獨(dú)填補(bǔ)，同樣將材料厚度限制為3 mm。正常條件下，該材料不需要單獨(dú)的底漆或養(yǎng)護(hù)膜。按照添加清水比例為水∶粉劑：0.3∶1，即可形成高度均勻的砂漿。

4.2.2華嶺化工管片專用修補(bǔ)材料

適用于較小的磕碰掉角、深度超過(guò)3 mm的單個(gè)氣泡修補(bǔ)。按照水∶粉劑比為0.18∶1進(jìn)行配制，即可形成高度均勻的中重修補(bǔ)砂漿，直接用于混凝土結(jié)構(gòu)的一般性修補(bǔ)，使用過(guò)程無(wú)需使用模板。

4.2.3DPS永凝液

DPS永凝液采用專利配方添加改性抗裂纖維素等有效成分，通過(guò)高滲透作用帶動(dòng)一系列的物理和化學(xué)交鏈反應(yīng)生成集抗裂性、抗?jié)B性、增固性、耐磨性、自愈性為一體的剛?cè)峤Y(jié)合的水基型無(wú)機(jī)復(fù)合滲透保護(hù)劑。

4.2.4ZV型混凝土修補(bǔ)膠

能源與環(huán)境問(wèn)題是制約世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的兩個(gè)突出問(wèn)題。而太陽(yáng)能具有分布廣泛、儲(chǔ)量豐富、清潔無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，已成為世界各國(guó)普遍關(guān)注和重點(diǎn)發(fā)展的對(duì)象。太陽(yáng)能光伏發(fā)電不僅改變了傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)，而且對(duì)有效緩解能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題更是功不可沒(méi)。而作為開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能重要途徑的光伏產(chǎn)業(yè)，則理所當(dāng)然成了各國(guó)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)既是未來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)最主要的引擎，也是最有創(chuàng)造就業(yè)和財(cái)富能力的經(jīng)濟(jì)支柱。圍繞“區(qū)域性新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展”這一主題探究光伏產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì), 對(duì)推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

ZV型混凝土修補(bǔ)膠是以高分子共聚物為基本原料，摻加適量改性劑、有機(jī)助劑配制成的水乳狀產(chǎn)品，無(wú)毒、不燃、無(wú)腐蝕性，其pH值為6～6.5，粘度200 cP～500 cP。ZV型混凝土修補(bǔ)膠配合比如表2所示。

表2 拌制聚合物水泥漿和水泥砂漿配合比

5 管片損傷修復(fù)技術(shù)

5.1 一般缺陷修補(bǔ)

5.1.1修補(bǔ)范圍

1)貼合面氣泡及內(nèi)弧面修補(bǔ)范圍：直徑2 mm以上氣泡全部修補(bǔ)，2 mm以下不作修補(bǔ)(氣泡密集部位須進(jìn)行仔細(xì)修補(bǔ))。2)管片外表面混凝土輕微掉皮、起砂。3)成品管片出現(xiàn)表皮脫落、缺損。4)密封槽部位的全部氣泡及缺邊掉角進(jìn)行修補(bǔ)。

5.1.2巖補(bǔ)FC水泥漿修補(bǔ)

1)管片出模后，先用鋼絲刷對(duì)修補(bǔ)處進(jìn)行清刷使未暴露出來(lái)的氣孔完全暴露出來(lái)，再用清水將需修補(bǔ)處沖刷干凈。2)等修補(bǔ)處表面水分吸收后，深度在3 mm以內(nèi)的表面瑕疵可通過(guò)刮擦涂覆的方式填補(bǔ)，用海綿粘上修補(bǔ)水泥漿在兩側(cè)均勻涂抹，直到把蜂窩、氣泡都填滿抹平，再用抹布把水泥漿擦拭干凈。3)管片外表出現(xiàn)直徑大于3 mm的氣泡直接用已拌好的“巖補(bǔ)FC”砂漿進(jìn)行修飾；止水帶上出現(xiàn)直徑大于2 mm的氣泡宜采用二次填補(bǔ)方式進(jìn)行修飾。4)待管片水養(yǎng)結(jié)束出池干燥后用500號(hào)砂紙將表面打磨平整、光滑、色澤一致。

5.2 中度缺陷修補(bǔ)

5.2.1修補(bǔ)范圍

1)管片外表面混凝土碰撞毀損、崩邊掉角。2)管片棱角磕碰、翹曲不平、飛邊凸肋等。3)外弧面氣泡：對(duì)其他結(jié)構(gòu)面上直徑5 mm以上的氣泡必須全部進(jìn)行修補(bǔ)。4)管片結(jié)構(gòu)面上由于沾模等原因產(chǎn)生的混凝土剝落，長(zhǎng)度在20 cm、寬度4 cm、深度在5 cm以內(nèi)的必須進(jìn)行修補(bǔ)，超出此范圍作報(bào)廢處理。

1)先鑿掉崩角處不密實(shí)的混凝土，再用鋼絲刷將管片崩角處清理干凈，并用水沖洗干凈。

2)等修補(bǔ)處表面水分吸收后，在修補(bǔ)處均勻涂刷一層界面處理劑，立即用拌制好的“華嶺化工管片專用修補(bǔ)材料砂漿”進(jìn)行逐層填補(bǔ)抹平、修邊，在破損深度及面積較大時(shí)可在修補(bǔ)處設(shè)置靠模。

3)修補(bǔ)砂漿干硬后，需用打磨機(jī)進(jìn)行打磨表面，盡量消除修補(bǔ)的痕跡。

4)修補(bǔ)抹漿初凝后需要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，采用濕布覆蓋養(yǎng)護(hù)7 d。要對(duì)修補(bǔ)好的管片進(jìn)行檢查，修補(bǔ)處顏色是否一致、是否粘結(jié)牢固，不脫落。

5.3 裂縫裂紋修補(bǔ)

5.3.1修補(bǔ)范圍

發(fā)現(xiàn)裂縫后，應(yīng)先觀測(cè)裂縫情況，是否貫穿裂縫，并用放大鏡和專用刻度器觀察其寬度，如果是貫穿裂縫則作為報(bào)廢處理，其他裂縫處理情況如下：對(duì)不大于0.05 mm的裂縫不作修補(bǔ)；對(duì)0.05 mm～0.10 mm的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)；0.10 mm～0.20 mm裂縫應(yīng)由監(jiān)理評(píng)定后，再按照評(píng)定意見(jiàn)處理；若發(fā)現(xiàn)大于0.20 mm的裂縫，應(yīng)由監(jiān)理組組織由業(yè)主、設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)定，根據(jù)評(píng)定意見(jiàn)進(jìn)行處理，管片裂縫外觀質(zhì)量要求如表3所示。

5.3.2DPS永凝液、ZV型混凝土修補(bǔ)膠修補(bǔ)

1)對(duì)表面0.05 mm～0.10 mm的非貫穿性裂縫裂紋直接噴涂或刷涂DPS永凝液進(jìn)行滲透修補(bǔ)。2)對(duì)表面0.10 mm～0.15 mm的非貫穿性裂縫裂紋，首先刷涂DPS永凝液進(jìn)行裂縫滲透，1 h～2 h后，再采用1∶0.8的水泥膠漿(華嶺化工專用管片修補(bǔ)材料：ZV型混凝土修補(bǔ)膠)進(jìn)行封閉處理。3)對(duì)于0.15 mm～0.20 mm的非貫穿性裂縫裂紋，應(yīng)先進(jìn)行開(kāi)槽處理，用鑿子或小電鎬沿裂縫開(kāi)鑿一條寬度為5 mm～10 mm的坡口，先用清水將坡口沖洗干凈，充分潤(rùn)濕，再用華嶺化工專用管片修補(bǔ)材料：中砂∶ZV膠∶水=1∶2.5∶0.3～0.4填補(bǔ)封閉，保濕養(yǎng)護(hù)24 h后再噴涂或刷涂DPS永凝液進(jìn)行滲透修補(bǔ)。

表3 外觀質(zhì)量要求

5.4 邊緣修補(bǔ)(華嶺化工管片專用修補(bǔ)材料)

破損小于5 mm不需修補(bǔ)，5 mm～70 mm用華嶺化工管片專用修補(bǔ)材料修補(bǔ)砂漿修補(bǔ)。

6 管片型式檢驗(yàn)

根據(jù)GB/T 22082—2017預(yù)制混凝土襯砌管片要求，在管片出廠前，委托第三方試驗(yàn)室進(jìn)行嚴(yán)格的出廠檢測(cè)，包括管片三環(huán)拼裝檢驗(yàn)、管片抗彎性能檢測(cè)、管片檢漏性能檢測(cè)、管片螺栓孔抗拔性能檢測(cè)。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)鑒定檢測(cè)，管片外觀損傷經(jīng)修補(bǔ)后符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，滿足青島地鐵8號(hào)線工程施工需要。通過(guò)對(duì)預(yù)制混凝土襯砌管片損傷進(jìn)行修復(fù)，提高管片的耐久性、抗?jié)B性、抗裂性，且力學(xué)性能優(yōu)良，確保地鐵運(yùn)營(yíng)安全。