地鐵盾構管片常見外觀質量缺陷的控制舉措

中鐵十四局集團房橋有限公司，北京 100000

1 地鐵盾構管片常見外觀質量缺陷的成因

1.1 裂縫

（1）砼原材料質量不達標導致的裂縫。砼所采用的各類原材料質量不合格，如水泥安定性較差、砂石料含泥量超標等，都會導致砼澆筑后因各種不良反應而出現(xiàn)表面裂縫。另外，砼配比設計不當，如水灰比大、水泥用量超標或外加劑摻量不當?shù)榷紩谝欢ǔ潭壬嫌绊戫诺目估瓘姸榷鴮е鲁霈F(xiàn)開裂現(xiàn)象。

（2）砼施工質量控制不當導致的裂縫。首先，砼振搗施工中，作業(yè)人員操作不規(guī)范，振搗時間過久以致盾構管片表面浮漿厚度超標，浮漿自收縮率過大而引發(fā)自收縮裂縫；其次，砼初凝后未及時打開面板實施抹面作業(yè)，以致管片外弧面存在多余的浮漿層產(chǎn)生較大收縮而引發(fā)外弧面開裂；最后，砼硬化過程中，受水化熱影響導致砼內部熱量大，若未采取有效的外部保溫措施，則會因較大的內外溫差而形成溫差裂縫。

（3）砼完工后養(yǎng)護不到位導致的裂縫。首先，管片振搗后未及時養(yǎng)護，管片表面砼水分過快蒸發(fā)而導致出現(xiàn)龜裂；其次，蒸養(yǎng)結束后過早接觸外界空氣，以致管片外表面水分急劇蒸發(fā)，與砼內部相比外表面收縮過大而出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

1.2 氣泡

由于砼硬化后往往會形成多孔率、不均質的物體，因此不可避免地會在砼外表面形成氣泡，不僅會影響管片砼的外觀質量，還會直接影響砼的防滲性及耐久性。

（1）材料質量問題。①砼材料配比不當，坍落度過大易使局部砼骨料離析，從而形成蜂窩、氣泡等質量缺陷；②所用水泥中的引氣劑超標或摻加含氣量較高的減水劑，以致后期砼攪拌時產(chǎn)生較多有害氣泡，且振搗時又未充分排出；③骨料針片狀顆粒含量超標，以致氣泡排出困難；④脫模劑質量不達標、黏度過大，以致振搗施工中黏度較大的脫模劑與砼中的水親和形成油水混合物，且振出的氣泡與油水混合物接觸，無法順利排出而在管片砼外表面形成氣泡缺陷[1]。

（2）模具質量問題。①預制管片表面的氣泡，主要是由于預制管片用模具表面平整度不達標，使得砼與模具表面摩擦增大阻礙了氣泡的排除；②止水凹槽位置的氣泡，主要是由于管片與模板間的凹槽處表面過于粗糙，甚至有較為明顯的焊接痕跡凸起，以致振搗出的氣泡在管片與模板間的凹槽處聚集而無法排出，若控制不當，則會直接影響盾構隧道的防滲性能。

（3）振搗質量問題。首先，砼澆筑厚度大，以致下部砼氣泡逸出困難；其次，砼振搗時強度不夠、時間過短，未進行充分振搗，以致砼振搗不夠密實，大量氣泡無法充分排出，從而導致在砼硬化后形成氣泡缺陷。

1.3 色差

（1）管片外表面色澤不一致，這主要是拌制砼所用水泥、粉煤灰等原材料的品種、產(chǎn)地、成分等的差異，或同一管片用不同批次砼的配合比不同，使得砼硬化后色澤不一致。

（2）預制管片拆模時的時間不同，先拆與后拆存在較大的時間差，導致管片表面水分的蒸發(fā)不一致而形成表面色差。

（3）管片砼養(yǎng)護過程中，灑水養(yǎng)護不均勻，從而導致局部砼養(yǎng)護不到位而形成明顯色差。

1.4 崩邊

完成生產(chǎn)的管片在進行脫模的過程中，因脫模人員蠻力操作，使管片邊緣位置出現(xiàn)掉邊、掉角的情況。管片搬運、運輸、堆放、吊裝的過程中，因對管片保護不當或蠻力操作，以致管片出現(xiàn)磨損、磕碰掉角的情況。

2 地鐵盾構管片常見外觀質量缺陷的控制舉措

預制砼管片裂縫、氣泡、蜂窩等外觀質量缺陷會直接影響襯砌管片的結構性能及使用耐久性[2]。因此，在預制管片的生產(chǎn)施工中，務必嚴加把控預制管片的外觀質量，確保其滿足盾構管片外觀質量標準要求，如表1所示。

表1 盾構管片外觀質量要求

2.1 裂縫控制舉措

（1）加強原材質量管控。首先，加強對水泥、骨料等質量的控制，對于管片砼應選擇低收縮性、低C3A含量的早強水泥，對于砼用砂石骨料應嚴格控制含泥量（小于0.2%）及酸性硅化物，防止因含泥量超標而導致的裂縫問題，同時做好各類原材料進場時的質量檢測，進而從源頭上規(guī)避砼管片裂縫的出現(xiàn)。其次，嚴格控制砼配比質量，尤其是對于管片的干縮裂縫而言，拌制砼時的單位用水量是影響干縮裂縫的關鍵因素。因此，在進行砼的配比設計時，必須充分考慮單位用水量對干縮裂縫的影響，并通過摻加適當比例的減水劑，減少砼單位體積的用水量，從而最大限度地減少由此產(chǎn)生的干縮裂縫[3]。

（2）加強砼施工管控。首先，嚴格把控砼拌制施工質量，適當延長砼攪拌時間，促使砼骨料與膠結料充分攪拌均勻，防止攪拌不充分而導致的浮漿問題，并控制砼坍落度保持在50～70㎜。其次，加強預制管片砼澆搗施工質量控制，對砼的澆筑方式、振搗頻率、振搗時間等進行嚴格控制，防止振搗過程中欠振、漏振造成砼振搗不密實而影響砼的整體輕度，同時合理選擇砼振搗器具，嚴格控制砼振搗時間，以免過振導致砼骨料離析、漿液上浮而形成收縮裂縫。

（3）加強砼養(yǎng)護管控。完成預制管片澆筑作業(yè)后，必須嚴格按照管片養(yǎng)護的相關標準要求進行蒸汽養(yǎng)護，使管片砼內部與外部保持均勻的溫度，盡快形成早期強度，以此提升管片砼的抗拉能力，進而最大限度地減少裂縫的出現(xiàn)。蒸汽養(yǎng)護過程中，應嚴格依照養(yǎng)護要求的時間及溫度，嚴禁私自調整。預制管片蒸養(yǎng)結束后，管片應在濕度大于50%、溫度約20℃且無風的環(huán)境下擱置一段時間，直至管片自身溫度逐漸趨于環(huán)境溫度后方可從養(yǎng)護車間運輸至外界環(huán)境中，防止管片過早運出而導致砼出現(xiàn)自收縮裂縫和溫差裂縫。

2.2 氣泡控制舉措

（1）嚴控材料質量。首先，做好骨料的質量控制，預制管片砼用砂石骨料，應優(yōu)先選擇級配良好、針片狀顆粒含量低的骨料；其次，加強外加劑的控制，優(yōu)先選擇高性能外加劑及非引氣型減水劑，促使在確保砼水灰比不變的情況下，保持良好的坍落度及工作性能[4]；最后，正確選擇優(yōu)質脫模劑，尤其是對預制管片用脫模劑，可選擇呈水乳型的乳化油類脫模劑，這樣不僅減少了對管片表面的污染，而且后期清理也較容易。

（2）緊抓模具處理。首先，對于預制管片表面氣泡，應在砼澆筑施工前進行嚴格打磨清理，確保表面平整光滑，避免灰漿殘留而導致澆筑后出現(xiàn)氣泡問題；其次，對于止水凹槽位置的氣泡，可在預制管片模具設計時盡量減小凹槽深度，并適當增加坡度，從而減少凹槽位置氣泡的聚集，使振搗時氣泡能夠順利逸出。

（3）嚴控振搗質量。預制管片砼澆筑時，應結合盾構管片實際及標準要求，選擇合理的分層厚度，以免因澆筑厚度過大而導致氣泡排出困難。另外，在進行砼的振搗施工時，應結合不同投料階段的氣泡排出情況及漿液上浮情況，合理調節(jié)振搗器振頻，在漿液上浮一定量時降低振頻，在氣泡排出量減少時進一步降低振頻，并在后期氣泡基本無排出時，按照低頻振搗適當延長30s后停振，如此能夠使砼內氣泡充分排出，避免氣泡問題的出現(xiàn)。

2.3 色差控制舉措

（1）進行同批次盾構管片的預制施工時，應盡量選擇同產(chǎn)地、同廠家、同規(guī)格的砼原材料，并確保生產(chǎn)管片用砼的配比嚴格一致。

（2）預制管片拆模時，應盡量縮短同一管片先拆與后拆的時間差，并對先拆模部分按要求進行灑水養(yǎng)護，確保先拆模部分不會因水分過度蒸發(fā)而與后拆模部分出現(xiàn)顏色差異。

（3）預制襯砌管片的養(yǎng)護施工中，應嚴格依照相關標準要求進行漫水養(yǎng)護，且養(yǎng)護用水質量應滿足要求，并做好相應防護。

2.4 崩邊控制舉措

管片脫模時必須小心謹慎，不得蠻力硬撬、硬拆，以免對管片邊角造成損傷；管片吊裝前，應確保其強度不低于25MPa；管片搬運、運輸及吊裝過程中，應按要求做好防護；管片堆放時應設置柔性材料，以有效規(guī)避管片間碰撞而造成的損傷。

3 結束語

盾構管片屬于薄殼結構，配筋特殊，質量要求高，外觀質量問題缺陷極易出現(xiàn)。對此，相關工作人員必須對裂縫、氣泡、崩邊等常見外觀質量缺陷的所致成因予以分析，并嚴加控制，采取具有針對性的防范措施，從而為提高盾構隧道建設質量夯實基礎。