降低大體積管片混凝土氣泡數量施工技術

1 工程概況

1.1 工程簡介

豫機城際鐵路一標全長7.39km，是新鄭機場至鄭州南站城際鐵路的一部分，設計時速250km/h，其中盾構區間全長3.8公里，盾構隧道外徑12.4m，內徑11.3m，壁厚0.55m，管片環寬2m，管片混凝土強度設計等級為C50P12，是我國目前采用盾構法施工的單洞雙線第二大直徑的鐵路隧道。

1.2 管片類型

盾構管片類型：采用通用楔型管片，楔形量為40mm，為“6+2+1”的9分塊方式的鋼筋混凝土單層管片襯砌。接縫形式：管片環縫設置凹凸榫槽，施工時千斤頂作用于凸起面上；為了便于拼裝，管片縱縫設置定位榫槽。

本標段管片成環直徑、厚度較大，生產難點也尤為突出，因環、縱縫設有凹凸榫不利于氣泡析出。

圖1 管片斷面示意圖

2 施工方案

2.1 施工方案簡介

管片生產工藝流程見圖2。

2.2 澆筑方式

混凝土澆灌方式，首先在混凝土運輸至生產車間，經試驗員采用專用設備測定混凝土溫度、坍落度、含氣量及泌水率等工作性能；測定混凝土滿足要求后方可入模澆筑。混凝土的澆筑應采用分層連續推移的方式進行，間隙時間不得超過90分鐘。當設計無要求時，混凝土的入模溫度宜控制在5～30℃，新澆混凝土與鄰接的已硬化混凝土介質間澆筑的溫度不得大于15℃。

圖2 管片生產工藝流程圖

利用廠房內的設施把混凝土澆灌在鋼模內，混凝土先從鋼模頂部中央位置下入鋼模內腔兩端，邊下料邊開動混凝土振動器振搗，先模具兩端后模具中部。

振動必須由專人負責，振搗時間視坍落度大小情況及氣泡排除情況而定，當混凝土不再沉落，氣泡不再排出，表面開始泛漿為止，絕不能過振或少振[3]。振搗中應避空振，以免損壞鋼模。

模具頂部后加入的混凝土間隔時間不得過長，必須在混凝土初凝前人工壓緊密實。

標段管片在澆筑過程中因體積較大，管片厚度是常規地鐵管片的2倍，短時間一次性澆筑成型容易使底板內弧面混凝土氣泡難以有效析出，針對此情況經試驗分析改良澆筑方式為分層澆筑[1]，首次澆筑2.3m3混凝土，坍落度維持5cm-7cm并嚴格控制振搗時間5-7分鐘，并通過高頻振搗棒輔助進行振搗，且確保不得過振(過振會使混凝土表面產生過厚浮漿層，在等待下一盤料澆筑之前浮漿層表面塑化，底模內剩余氣泡無法正常析出），待第二盤澆筑完畢后繼續振搗6-8分鐘，整個循環過程維持在25分鐘以內，其中混凝土振搗時間控制在11-13分鐘。

2.3 調整減水劑參量及配比

本項目使用PCA高性能聚羧酸減水劑，按同廠家、同編號、同品種、同出廠日期的產品每50t檢驗一次，不足50t也需檢驗一次。檢驗項目包括水泥凈漿流動度、硫酸鈉含量、氯離子含量、總堿量、減水率、坍落度保留值、常壓泌水率比、壓力泌水率比、含氣量、抗壓強度比、對鋼筋的銹蝕作用、相對耐久性指標、收縮率比。外加劑到廠后應立即取代表性樣品進行檢驗，進貨與工程試配時一致方可入庫使用[2]。檢驗嚴格按照國家相關標準進行，針對我標段原有C50.P12混凝土配合比中外加劑進行分析試驗及效果對比，最終確定外加劑摻量由原有4.77kg/m3調整至5.72kg/m3。將減水劑中原有乳化硅油（消泡劑）由750g/t增加至855g/t。

3 結 語

采用一次振搗的方式生產管片，經過試驗對比，分層進行澆筑并利用高頻振搗棒輔助后，發現氣泡含量比之前澆筑方法氣泡有明顯減少；通過現場試驗，減水劑含氣量越高拌合出的混凝土外觀氣泡數量越高，目前使用減水劑含氣量約為4%，因此需控制好減水劑摻量及含氣量。該項降低大體積管片混凝土氣泡的技術為類似管片生產提供了一個很好的模板，值得推廣應用。

[1]《大體積混凝土施工規范》GB 50496-2009

[2]孫春海 大體積混凝土施工技術研究[J]科技資訊2010

[3]曲明玉 大直徑盾構襯砌管片生產中氣泡的防治[J]科技資訊2009（04）