深圳地鐵機機區間盾構管片質量問題與控制

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區間管片總量為1 528環，管片生產采用單楔通用型模具12套，楔形量38 mm。盾構隧道管片由6片組成，外徑6 000 mm，內徑5 400 mm，長度1 500 mm，厚度300 mm。管片混凝土強度等級為C50，抗滲等級為P12。預制管片作為盾構隧道的主要受力構件，其成型后的質量直接關系到隧道的安全運營。因此盾構管片施工過程要嚴格控制質量，保證隧道結構的自防水和結構安全。

2 預制管片產生的質量問題及原因分析

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

2.1 氣泡

2.1.1 出現的部位及危害

主要出現在管片的四個側面，有時螺栓孔的周邊也會出現，以止水槽處(變節面處)的情況最為嚴重，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，不僅影響構件的外觀質量，甚至會降低混凝土的自防水效果。

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，三項指標均要滿足為判定原則；提高預埋件的安裝質量，加強預埋件處混凝土的振搗。

(2)調整減水劑用量：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，也能減少裂縫的產生。減水劑用量由原來的0.8%調整為1.0%，調整后氣泡明顯減少。

(3)對于混凝土質量的原因，加大混凝土生產過程的控制。開盤前必須檢測砂石料的含水率，根據含水率的變化調整混凝土施工配合比并嚴格執行，加大坍落度的檢測頻次，坍落度嚴格控制在70±20 mm之間；拌制混凝土時先對水泥、砂、碎石干拌10 s，在加入減水劑及拌合水后繼續攪拌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的蜂窩結構和空穴，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 表現形式及危害

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

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，形成漏漿現象，管片脫模時，漏漿處混凝土的剝落導致管片內弧面飛邊。

(2)組模時，鋼模端板的緊固螺栓未上緊，在澆筑混凝土時，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致管片內弧面飛邊。

(3)模具頂部卷邊(毛刺)。脫模時，卷邊處易導致混凝土粘皮現象，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，導致管片缺棱、掉角現象。此種情況一般發生在管片內弧面棱角部位，是管片缺棱、掉角的主要原因，也是質量控制的重點。

2.2.3 解決方案

(1)設專人清理模具，在合縫處增設密封膠條，并加強檢查，發現密封膠條脫落或破損，則重新安裝。

(2)發現鋼模頂部四周卷邊或鋼模發生變形，及時進行維修、保養。

(3)對于四周粘皮現象，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，在轉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護。

經驗證：水粉比為0.18、養護條件在溫度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 表現形式及危害

按管片裂縫產生的原因分為溫差裂縫、干縮裂縫和結構受力裂縫，主要出現在外弧面和拼接面。在實際操作過程中，細微裂縫的出現難以避免。裂縫的產生會影響管片的防水功能和外觀，降低管片的耐久性，嚴重的還會影響管片的結構性能。

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。管片拼接面裂縫產生的原因是管片在蒸汽養護時，蒸汽直接吹在鋼模的端板上，使鋼模在較短時間內，溫升急劇。由于鋼模和混凝土的線膨脹系數相差較大，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。由于構件內有鋼筋骨架的約束，此裂縫僅在保護層的表皮發展，可通過調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，停汽后不久便打開蒸養罩，使管片溫度由60℃急劇下降至環境溫度，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生溫差裂縫。

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

(3)結構受力裂縫。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，使管片存在附加應力而產生裂縫。

2.3.3 解決方案

(1)溫差裂縫的解決方案主要有：①嚴格按照蒸養規程進行養護，蒸養前，必須靜停時間不少于2 h，使混凝土達到終凝；②蒸養時，升溫速度控制在10～15 ℃/h，恒溫不宜超過60℃，持續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力；⑤降溫時關閉供汽閥，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，管片脫模后涂抹養護劑進行養護。

(2)混凝土初凝時，打開面板進行抹面作業，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護。

(3)管片堆場進行硬化處理，且水平放置時，應將上、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 表現形式及危害

表現為箍筋彎鉤不規范，未彎成135°鉤；彈簧筋長度不夠；存在虛焊、漏焊、脫焊、燒傷現象。鋼筋骨架制作不合格會影響管片結構受力性能和結構安全。

2.4.2 原因分析

(1)制作不規范，對于翹曲鋼筋未校正；

(2)吊運及堆放不規范，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，吊點應置于鋼筋骨架中部，一次吊運2塊，防止鋼筋骨架變形，嚴禁碰撞；

(3)加大鋼筋骨架的檢查力度，發現問題立即整改，直至合格為止。

2.5 加強管理，完善崗位責任制

為了落實管片廠的崗位責任制，生產車間從工作實際出發，結合具體的工序劃分及人員分工，制定了更為具體的質量責任劃分，從而使每道工序都有人負責，有人把關，為保證管片生產過程的質量要求奠定了堅實的基礎。

3 結束語

通過嚴格實施以上措施，管片的氣泡、裂縫、缺棱掉角現象得到了有效控制，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象，外觀質量得到明顯提高。

[1] GB/T 22082-2008預制混凝土襯砌管片[S]

[2] DBJ 61-47-2008地鐵盾構隧道預制混凝土管片[S]

[3] GB 8076-2008混凝土外加劑[S]