盾構(gòu)管片質(zhì)量缺陷分析與控制

史婷

（湖杭鐵路有限公司，浙江杭州311215）

0 引言

盾構(gòu)管片作為隧道的最內(nèi)層屏障和永久襯砌結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土構(gòu)件的質(zhì)量影響整個(gè)盾構(gòu)隧道施工的成敗，是施工的重要環(huán)節(jié)，本文以某城際鐵路為例分析管片生產(chǎn)中的質(zhì)量缺陷控制。

1 工程概況

某城際鐵路管片環(huán)為兩種規(guī)格：外徑6700mm，內(nèi)徑6000mm，厚350mm、環(huán)寬1500mm 和外徑6200mm，內(nèi)徑5500mm，厚350mm，環(huán)寬1200mm，每環(huán)6 片管片。管片混凝土強(qiáng)度C50/C55，混凝土抗?jié)B等級P12。

2 質(zhì)量缺陷分析及控制措施

2.1 氣泡

管片表面不同大小的圓狀小坑。

形成原因：管片在攪拌時(shí)，由于混凝土骨料間隙形成的氣泡，受到振動(dòng)擠壓作用，一部分振搗過程中未排出，在管片環(huán)向兩側(cè)，特別是凹凸榫位置最為明顯。還有一種氣泡由于混凝土中自由水留置所形成。

修補(bǔ)方法：拆模后逐塊檢查管片，包括密封墊溝槽兩側(cè)、底面的氣泡，用水把需修補(bǔ)部位濕潤。對于直徑大于3mm 的氣泡，先使用修補(bǔ)料填平，然后采用海綿蘸取水泥擦拭。進(jìn)水養(yǎng)池前用細(xì)砂紙打磨平整光滑。出水后逐片檢查修補(bǔ)情況，確保修補(bǔ)位置平整無凸出。

預(yù)防措施：經(jīng)實(shí)際得出振動(dòng)時(shí)間在5～6min 較為適宜。改進(jìn)振動(dòng)方式，根據(jù)下料速度控制振搗，剛開始振動(dòng)采用小的頻率，配合大的激振力來增加排氣，混凝土攪拌先攪拌砂漿，后再放入粗骨料。而后防止拌和物中粗骨料移動(dòng)，宜采用小的激振力；增大物料間擠壓，排出小氣泡；加強(qiáng)模板清理及脫模劑涂刷，避免因模板粗糙影響氣泡排出[1]。

2.2 蜂窩、麻面

管片側(cè)面及內(nèi)弧面出現(xiàn)小凹坑、麻點(diǎn)，表面出現(xiàn)酥散或漏石子的現(xiàn)象。

2.2.1 形成原因

（1）振搗不足：管片澆筑時(shí)，最先振搗模板兩端混凝土，氣泡和漿體逐漸上浮到弧形管片中部，由于表面浮漿及氣泡形成過長導(dǎo)致混凝土氣泡較多、較大，不能完全排出；由于振搗器頻率，導(dǎo)致部分邊角振動(dòng)力達(dá)不到，造成局部欠振；施工人員沒有嚴(yán)格按照操作規(guī)程，振動(dòng)時(shí)間不夠?qū)е虑氛瘛?/p>

（2）脫模劑：一些引氣性差的脫模劑，會(huì)在襯砌管片所有接觸面上形成微小氣孔；漏涂脫模劑也會(huì)出現(xiàn)鮮明區(qū)域性的小氣孔；稀釋比例過大的脫模劑、涂刷脫模劑后未干燥成膜就澆筑混凝土、未對鋼模凸出的止水槽、棱角、倒角等部位進(jìn)行特殊處理，這些都會(huì)影響氣泡排出。

（3）混凝土：不適宜的混凝土配合比，混凝土過于稀釋，在凝結(jié)過程中，過多的水留置于混凝土中形成氣泡；混凝土過于黏稠，水灰比過小，振搗氣泡很難排出，造成蜂窩麻面；過長的攪拌，會(huì)使混凝土在攪拌時(shí)裹入大量氣泡，導(dǎo)致新拌混凝土過于黏稠，振搗時(shí)不易排出多余氣泡；還有細(xì)度過細(xì)的水泥、級配不合理的石子、含泥量超標(biāo)的砂等不合規(guī)的原材料都會(huì)形成氣泡。

2.2.2 修補(bǔ)方法

使用鋼絲刷刷除表面油污及泥土，剝除麻面內(nèi)水泥漿，鑿除突出骨料和松散混凝土；用清水洗凈修補(bǔ)面，配置水泥漿；等修補(bǔ)面干燥。先在修補(bǔ)面涂刷界面劑，然后采用光抹子將漿液抹于麻面，等一定強(qiáng)度后用打磨機(jī)磨光。

對于較大蜂窩麻面（深度超過50mm），先將其清理干凈，必要時(shí)鑿毛，露出鋼筋，用水濕潤用管片界面劑涂刷一層，將專用的鋼筋網(wǎng)片焊接在原鋼筋上，使用相同強(qiáng)度等級細(xì)石混凝土修補(bǔ)。待修補(bǔ)面干硬后磨平。需以摻加適當(dāng)比例白水泥的水泥漿抹面以調(diào)整色差。修補(bǔ)完成后覆蓋土工布或塑料薄膜保濕養(yǎng)護(hù)。

2.2.3 預(yù)防措施

澆筑時(shí)，混凝土從鋼模中間下料向內(nèi)均勻布料。下料速度應(yīng)該與振搗效果相匹配，當(dāng)鋼模即將滿時(shí)，減慢布料速度，防止混凝土溢出。合理控制振搗時(shí)間以混凝土表面不再冒氣泡，無明顯下沉和析出浮漿為標(biāo)準(zhǔn)。

正確使用優(yōu)質(zhì)脫模劑。選用性能穩(wěn)定、品質(zhì)優(yōu)質(zhì)的中性水性脫模劑。待選定脫模劑后嚴(yán)格按照使用說明操作，嚴(yán)控稀釋比例，加強(qiáng)噴涂過程管控，做到不漏涂，同時(shí)加強(qiáng)對鋼模凸出止水槽、棱角、倒角等重點(diǎn)部位的涂刷。

混凝土原因，首先需嚴(yán)格把控原材料品質(zhì)，嚴(yán)格執(zhí)行適宜的混凝土配合比，重點(diǎn)控制混凝土生產(chǎn)過程，增加對混凝土坍落度和粘聚性的檢測，嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間。

2.3 缺棱掉角

2.3.1 形成原因

管片在脫模、翻轉(zhuǎn)、起吊、入池、出池倒運(yùn)時(shí)磕碰導(dǎo)致。

2.3.2 修補(bǔ)方法

一般缺陷（深度5cm 以下）：修補(bǔ)前，將修補(bǔ)區(qū)松散顆粒、油污或其他污物清理干凈，待破損表面干燥后再修補(bǔ)。將界面劑涂于待修補(bǔ)的混凝土表面，將水泥漿涂在待修補(bǔ)位置。缺棱掉角深度20～50mm，需在涂刷界面劑后，將管片修補(bǔ)砂漿，用尖匙填補(bǔ)到修補(bǔ)區(qū)域，填滿為止，待破損表面干燥后檢查修補(bǔ)區(qū)域與原有混凝土結(jié)合情況。如果結(jié)合不好，有剝離現(xiàn)象需把修補(bǔ)砂漿敲掉重新修補(bǔ)。直到結(jié)合緊密再用修補(bǔ)砂漿填滿。修補(bǔ)后進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，修補(bǔ)區(qū)采用細(xì)砂紙打磨平整光滑。修補(bǔ)后強(qiáng)度不低于本體強(qiáng)度。

嚴(yán)重缺陷（深度大于5cm）：修補(bǔ)宜在水養(yǎng)護(hù)7 天后進(jìn)行，堆放時(shí)磕碰造成的特大缺棱掉角應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)，先將需修補(bǔ)的部位清理干凈，必要時(shí)鑿毛，直至露出鋼筋，并使用鋼絲刷刷除表面松散混凝土，然后用水濕潤。潮濕面干的混凝土表面用管片界面劑涂刷一層。將專用鋼筋網(wǎng)片連接在管片原有鋼筋上，對于面積大于10×10cm 的應(yīng)進(jìn)行鉆孔植筋。固化后使用修補(bǔ)細(xì)石混凝土修補(bǔ)。干硬后磨平表面。需以摻加適當(dāng)比例白水泥以調(diào)整色差；修補(bǔ)完成后覆蓋土工布或塑料薄膜保濕養(yǎng)護(hù)。修補(bǔ)后強(qiáng)度不低于本體強(qiáng)度。

2.3.3 預(yù)防措施

脫模、翻轉(zhuǎn)時(shí)采用垂直吊具輕起輕放，專人指揮專人操作。起吊、入池、出池堆放時(shí)專人操作，并用方木隔離，防止磕碰。在搬運(yùn)中輕吊慢放，著地要平穩(wěn)；堆放時(shí)不宜超過3 層，并正確擺放墊木。內(nèi)弧面朝上吊放管片時(shí)采用尼龍吊帶起緩沖作用。在與管片接觸的吊裝、倒運(yùn)設(shè)施上設(shè)置橡膠墊，可起緩沖作用。

2.4 管片裂縫

2.4.1 形成原因

外弧面裂縫是混凝土與空氣直接接觸面裂縫，一種是在混凝土表面游離水蒸發(fā)速度過快，在水養(yǎng)后出現(xiàn)的龜裂紋；另一種蒸養(yǎng)后就出現(xiàn)淺表性裂紋或表面收縮裂紋。

內(nèi)弧面裂縫在管片中央，與內(nèi)弧垂直過注漿孔中心線的結(jié)構(gòu)性裂縫，主要由于成品管片疊堆不當(dāng)。多為重疊堆底層管片，主要由于管片與地面擺放方木(墊木)距離太近，或與之接觸面積過小，而上層管片支撐方木擺放較寬，致使底層管片受彎矩過大而形成裂紋。

側(cè)邊裂縫多出現(xiàn)在凹凸隼邊角、定位棒接觸面，主要為拆模不當(dāng)造成。

2.4.2 修補(bǔ)方法

管片設(shè)計(jì)允許裂縫開展，管片最大允許裂縫寬度0.2mm。對于小于0.2mm 的裂縫，用粘補(bǔ)劑涂面封堵。

2.4.3 預(yù)防措施

通過嚴(yán)格控制混凝土配比、控制振搗質(zhì)量、減少溫差對混凝土的影響、加強(qiáng)現(xiàn)場管理等，以預(yù)防混凝土裂縫。加強(qiáng)對管片蒸養(yǎng)、管片脫模、入水時(shí)的溫度監(jiān)控，減少溫差對管片造成裂縫。蒸養(yǎng)完成后，脫模時(shí)注意管片表面與環(huán)境溫差應(yīng)不大20℃。當(dāng)溫度降至與養(yǎng)護(hù)水溫度相差不大于15℃時(shí)，及時(shí)入水養(yǎng)護(hù)，避免裂縫產(chǎn)生；同時(shí)現(xiàn)場加強(qiáng)對溫度的記錄[2]。

預(yù)防外弧面裂縫：加強(qiáng)對抹面光面工序控制，需使用鐵或鋁合金刮尺進(jìn)行收面，去掉多余混凝土或填補(bǔ)凹陷區(qū)域混凝土，粗磨完成后覆蓋保濕，更好地減少蒸發(fā)面積。待混凝土收水后使用灰匙光面，使管片外弧面整體平整、光滑。最后及時(shí)覆蓋塑料薄膜進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。

預(yù)防內(nèi)弧面裂縫：將整條且規(guī)格相同的方木放置于硬化后的地面上，保證方木在管片手孔位靠里附近，與方木接觸面適宜的位置放置管片，保證其于離地面有10cm 以上距離。同時(shí)疊堆管片主要兩排方木要與地面垂直，上層管片支撐方木也要注意距離，減少對底層管片的彎矩力。

預(yù)防側(cè)面（含邊角）裂縫：管控拆模工人的操作，拆模前檢查各模版是否開模到位，避免磕碰。

2.5 色差

2.5.1 形成原因

一種是由于材料的產(chǎn)地、材質(zhì)、品種不同，導(dǎo)致原材本身色差。另一種由于配合比發(fā)生了變化，例如粉煤灰用量改變，導(dǎo)致混凝土色差。還有一些是由于蒸養(yǎng)時(shí)的條件與狀況不一或不符要求：蒸養(yǎng)濕度不一，蒸養(yǎng)持續(xù)時(shí)間不同，水養(yǎng)時(shí)水中過高的含堿量，模具未清理干凈，脫膜劑未涂抹均勻，含水率未檢測及時(shí)，均會(huì)導(dǎo)致色差。

2.5.2 預(yù)防措施

生產(chǎn)同一批次管片需采用相同的配合比，相同的水泥、粉煤灰等原材料。蒸養(yǎng)時(shí)嚴(yán)格控制相同的蒸養(yǎng)時(shí)間和濕度；水養(yǎng)時(shí)漫水養(yǎng)護(hù)，定期檢查養(yǎng)護(hù)用水。及時(shí)清理模具，長時(shí)間不使用鋼模需做好相應(yīng)保養(yǎng)。均勻涂抹脫膜劑，及時(shí)監(jiān)測含水率，控制混凝土，避免色差[3]。

3 結(jié)語

通過城際鐵路工程實(shí)際應(yīng)用，總結(jié)分析常見管片質(zhì)量缺陷及形成原因，制定相應(yīng)修補(bǔ)方法和預(yù)防措施，為類似管片質(zhì)量缺陷的控制提供一定的借鑒經(jīng)驗(yàn)。