盾構(gòu)管片質(zhì)量控制研究

黃文侯 鄭雪云

摘 要：文章以廈門軌道交通施工為例，主要從模具、原材料、混凝土這3個方面探討了保證管片預(yù)制質(zhì)量的控制措施，并詳細(xì)介紹了成品檢測與試驗(yàn)的方法與步驟，從而全面提升了地鐵混凝土管片的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)管片 預(yù)制管片 質(zhì)量控制

1.工程概況

廈門市軌道交通2號線二期工程，由一期起點(diǎn)向西延伸至天竺山站，共計管片數(shù)量20376環(huán)。根據(jù)設(shè)計圖紙，盾構(gòu)區(qū)間管片為通用型管片。管片設(shè)計參數(shù)如下：內(nèi)徑5500mm；幅寬1200mm；保護(hù)層厚度外側(cè)50mm、內(nèi)側(cè)50mm；襯砌厚度350mm；分塊為6分塊（1封頂塊+2鄰接塊+3標(biāo)準(zhǔn)塊）；拼裝方式為錯縫拼接；組合方式為通用環(huán)；連接方式為襯砌環(huán)的縱、環(huán)縫采用彎螺栓連接，包括16個環(huán)縫連接螺栓和12個縱縫連接螺栓；接觸面構(gòu)造為環(huán)縫接觸面，為平面；混凝土強(qiáng)度要求為C50，抗?jié)B等級P≥10的鋼筋混凝土；管片平均含筋量約170/kg。

2.模具的質(zhì)量控制

針對廈門市軌道交通2號線二期工程標(biāo)段管片需求量，決定管片預(yù)制采用一條“1+5”流水線，投入12套模具，并采用蒸養(yǎng)的方式，加快模具的周轉(zhuǎn)，預(yù)計管片日產(chǎn)量可達(dá)24～30環(huán)/ d。模具在流水線上應(yīng)放置穩(wěn)固，基面水平誤差1mm以下。當(dāng)模具公差不符合要求時，在工程師的指導(dǎo)下按照制造商提供的說明書的步驟進(jìn)行調(diào)校。緊固模具螺栓必須使用力矩扳手進(jìn)行。模具清理干凈后噴涂脫模油，然后組裝模具。檢驗(yàn)前，打開模具上蓋，并確認(rèn)模具的正面，檢查4個側(cè)模的受壓區(qū)表面是否有凹痕，調(diào)節(jié)螺栓四周是否完好，小心清理干凈，進(jìn)行測量檢驗(yàn)。每套模具每周轉(zhuǎn)100次，必須進(jìn)行系統(tǒng)檢查，其允許偏差必須符合要求。

3.原材料的質(zhì)量控制

3.1鋼筋

（1）鋼筋驗(yàn)收。①原材料進(jìn)場，收集質(zhì)量證明，登記進(jìn)場材料臺帳；②通知甲方駐廠人員到場取樣。自檢、見證取樣按規(guī)范要求進(jìn)行；③自檢合格并經(jīng)監(jiān)理同意后使用；④廠內(nèi)堆放的材料“已檢”與“待檢”分開存放。

（2）鋼筋成型。①鋼筋成型時，嚴(yán)格按著鋼筋加工大樣圖斷料和彎曲成型；②鋼筋入彎弧機(jī)時，應(yīng)保持平衡、防止平面翹曲，成型后表面不得有紋裂，并與大樣圖進(jìn)行對比，有偏差時可用人工進(jìn)行局部調(diào)整；③受力主筋和箍筋的彎鉤和彎折應(yīng)符合相關(guān)的規(guī)定；如彎折角度、彎弧內(nèi)徑、箍筋彎后平直部分長度等；④鋼筋加工的形狀、尺寸應(yīng)符合設(shè)計要求，其偏差符合設(shè)計要求。檢查數(shù)量：每工作班同一類型、同一加工設(shè)備且≤15環(huán)的鋼筋抽查應(yīng)≥5件。如合格做上標(biāo)識。

3.2水泥

以硅酸鹽水泥材料為宜，其對應(yīng)的強(qiáng)度等級應(yīng)達(dá)到42.5及其以上水平，堿含量上限值為0.60%，并對C3A含量提出了要求，應(yīng)限定在8%范圍內(nèi)。需要綜合參考水泥摻和材料以及外加劑等材料，通過不斷的試配確定最佳的水泥品種。

3.3粉煤灰及礦粉

以相關(guān)規(guī)定為參考，綜合工程實(shí)際條件選定合適的粉煤灰以及礦粉，工程對膠凝材料的要求主要表現(xiàn)在水泥含量這一因素上，即在使用膠凝材料過程中應(yīng)控制好水泥的用量。伴隨著季節(jié)的變化，摻和料中的粉煤灰以及礦粉使用量也需要做以調(diào)整，通常摻量應(yīng)控制在30～45%內(nèi)。

3.4細(xì)骨料和粗骨料

在本地鐵管片混凝土施工中不允許使用堿性活細(xì)骨料，綜合工程標(biāo)準(zhǔn)可知，中砂是較為理想的材料。參考《建筑用砂》（GB/T 14684-2011）可知，其應(yīng)達(dá)到Ⅱ區(qū)顆粒級配要求。對于粒徑為0.06mm的中砂材料，其總計篩量至少應(yīng)為65%；對于粒徑為0.015mm的中砂材料，其總計篩量至少應(yīng)為95%。考慮到中砂中存在一定的泥沙以及泥塊，因此也提出了相關(guān)要求，即含泥量≤1.5%，泥塊量≤0.5%。

與細(xì)骨料類似，粗骨料宜使用碎石材料，其最大粒徑應(yīng)≤33mm，最佳范圍為5～20mm。此外，其含泥量≤0.7%，泥塊含量≤0.3%。

3.5外加劑

（1）以《混凝土外加劑》（GB 8076-2008）為參考，明確所使用的外加劑的質(zhì)量要求，在混凝土材料中需要使用到化學(xué)外加劑，此時應(yīng)將其中的氯離子含量控制在0.02%范圍內(nèi)。

（2）考慮到工程對混凝土的要求，最終使用了減水劑以及抗裂防水劑這兩種外加劑，同時以適當(dāng)比例與水泥等材料進(jìn)行拌和。在管片施工時，其砂漿減水率至少應(yīng)達(dá)到20%，性能指標(biāo)如下：管片最小強(qiáng)度等級為C50；最大水膠比為0.36；最小膠凝材料用量為360kg/m3；最大膠凝材料用量為480kg/m3。

4.混凝土質(zhì)量控制

4.1混凝土攪拌

（1）為了提升混凝土攪拌的效率，應(yīng)在正式操作前進(jìn)行試驗(yàn)，通過對砂石含水量的檢測，不斷優(yōu)化材料配比情況。

（2）在進(jìn)行混凝土攪拌作業(yè)時，需將單盤稱量偏差控制在規(guī)定范圍內(nèi)，每班開班前均需對其進(jìn)行檢查，在確保無誤后方可進(jìn)行施工。

4.2混凝土拌合物檢驗(yàn)

（1）首次使用混凝土配合比時應(yīng)進(jìn)行開盤鑒定，其工作性滿足設(shè)計配合比要求時方可投入生產(chǎn)。生產(chǎn)時應(yīng)至少留置一組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件作為驗(yàn)證配合比的依據(jù)。

（2）每次開班前均需要進(jìn)行開盤檢測，由此確保管片生產(chǎn)質(zhì)量。

（3）混凝土運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場時，現(xiàn)場質(zhì)檢員、實(shí)驗(yàn)員應(yīng)嚴(yán)格檢查混凝土的質(zhì)量，不合格的混凝土嚴(yán)禁入模。混凝土澆筑入模時，砼坍落度控制≤70mm，并應(yīng)注意控制澆搗的連續(xù)性和速度，防止坍落度損失而影響澆搗質(zhì)量。

4.3混凝土澆筑

事先進(jìn)行模具組裝，當(dāng)通過驗(yàn)收后方可進(jìn)行澆筑作業(yè)。在澆筑過程中密切關(guān)注澆筑質(zhì)量，一旦出現(xiàn)不合乎工程標(biāo)準(zhǔn)的問題時則需要進(jìn)行返工，通過驗(yàn)收后需要將標(biāo)識牌摘下。在澆筑過程中，應(yīng)遵循分層施工的原則，并提升砼在模具內(nèi)分布的均勻性。

基于提升澆筑效率的目的，應(yīng)遵循先兩端后中間的澆筑順序。待澆筑成型后，應(yīng)對表面進(jìn)行抹平壓光處理。

4.4蒸汽養(yǎng)護(hù)

對已完成澆筑的混凝土進(jìn)行觀察，當(dāng)其表現(xiàn)出初凝狀態(tài)后，則需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理。基于事先預(yù)埋的出坑通道，管片模具可以進(jìn)入蒸養(yǎng)室并對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)注意：（1）升溫時間應(yīng)在1～2h內(nèi)，不可出現(xiàn)過度升溫的情況，否則混凝土?xí)眲∨蛎洸?nèi)部結(jié)構(gòu)造成損傷，通常每小時升溫以15℃內(nèi)為宜；（2）工程對恒溫時間提出了要求，宜控制在1.5h左右，在進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)時溫度宜控制在50℃左右。（3）降溫時間控制在1h以上，未到規(guī)定降溫時間禁止脫模。

5.成品檢測試驗(yàn)

任何一塊管片均需通過質(zhì)量檢測，確保其表面不存在孔洞、露筋等質(zhì)量問題。產(chǎn)品應(yīng)交由專門的質(zhì)檢部門進(jìn)行檢驗(yàn)，并對所有檢測數(shù)據(jù)加以記錄，將其印在產(chǎn)品標(biāo)識上，而后進(jìn)入水池養(yǎng)護(hù)。

5.1三環(huán)拼裝試驗(yàn)

對各環(huán)、各片之間的拼裝情況進(jìn)行檢驗(yàn)，確保二者均達(dá)到工程提出的精度要求。進(jìn)行水平拼裝試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上方可展開批量生產(chǎn)。在大批量生產(chǎn)過程中，每隔200環(huán)均需要進(jìn)行一次水平拼裝檢驗(yàn)。管片拼裝可利用多點(diǎn)可調(diào)度平臺進(jìn)行，本工程中平臺數(shù)量應(yīng)達(dá)到12個。

5.2管片檢漏試驗(yàn)及抗彎試驗(yàn)

（1）注重盾構(gòu)區(qū)間混凝土管片的質(zhì)量檢測，每完成100環(huán)的襯砌后均需要隨機(jī)抽取一塊用于檢漏試驗(yàn)，經(jīng)過3次試驗(yàn)且均達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)后，則可將檢測間隔提升至200環(huán)。

（2）對管片進(jìn)行抗彎試驗(yàn)，由此確定裂縫以及破壞荷載情況，基于此條件對管片的撓度與水平位移進(jìn)行檢測。

5.3管片抗拔試驗(yàn)

試驗(yàn)時管片應(yīng)平穩(wěn)放置在試驗(yàn)臺上，并將拉力螺旋桿旋入灌漿孔，隨后安裝測力傳感器，由此展開加載測試。

遵循分級加載的原則，以短期荷載檢驗(yàn)值為參考，當(dāng)實(shí)際荷載值<該值，此時單級荷載應(yīng)為該值的20%；反之，單級荷載應(yīng)為該值的10%；若二者的荷載值相接近，此時應(yīng)將恒載時間控制在3min及其以上。

確定不同的抗拔力，由此分別對灌漿孔的螺栓位移量展開測定，同時做好記錄。當(dāng)位移出現(xiàn)急劇增加且傳感器所測出的數(shù)值并未發(fā)生改變時，此時螺栓周圍混凝土遭到破壞時的荷載便是抗拔力極限值。

6.結(jié)束語

綜上所述，在地鐵施工過程中，對混凝土管片的質(zhì)量提出了較高的要求，因此應(yīng)挑選合適的原材料，以試驗(yàn)的方式確定配比，基于科學(xué)的方式進(jìn)行施工。此外，應(yīng)做好混凝土質(zhì)量檢測工作，并將所有數(shù)據(jù)加以記錄，由此全面提升地鐵混凝土管片的質(zhì)量。

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