淺談TBM施工混凝土管片生產(chǎn)的質(zhì)量控制

李弘剛

（陜西引紅濟(jì)石工程建設(shè)有限公司 陜西 太白 721600）

1 工程概況

引紅濟(jì)石調(diào)水工程位于陜西省太白縣，自秦嶺南麓漢江水系褒河支流紅巖河上游取水，通過穿越秦嶺的長(zhǎng)隧洞自流調(diào)入秦嶺北麓渭河支流石頭河，經(jīng)石頭河水庫調(diào)節(jié)后向西安、咸陽、寶雞、楊凌等城市供水，并向渭河干流補(bǔ)充一定的生態(tài)水量。工程由低壩引水樞紐和一條輸水隧洞（洞長(zhǎng)19.76km）兩部分組成。設(shè)計(jì)引水流量13.5m3/s，縱比降1/890，設(shè)計(jì)年調(diào)水量9210萬m3。輸水隧洞施工設(shè)計(jì)采用鉆爆法+1臺(tái)TBM法施工方案。其中，進(jìn)口段8.7km采用鉆爆法施工，出口段11.06km采用TBM法施工。

TBM施工安裝管片的數(shù)量為10054環(huán)，襯砌管片內(nèi)徑3000mm，管片厚度為250mm，管片寬度為1100mm。每環(huán)襯砌管片5塊，分別為1塊底管片、1塊楔型頂管片、1塊邊管片和2塊側(cè)管片。每環(huán)管片的體積為2.923m3，每環(huán)管片的重量為7.3t。管片類型按巖層級(jí)別分為中型、重型和特種三種類型。

本次TBM法施工11.06km全部采用混凝土管片進(jìn)行襯砌，因此混凝土管片的質(zhì)量就顯得尤其重要?；炷凉芷┕さ墓に囁?、施工隊(duì)伍的素質(zhì)、原材料的質(zhì)量等因素均給混凝土管片施工的質(zhì)量控制帶來一定困難。

2 管片質(zhì)量控制措施

2.1 施工準(zhǔn)備質(zhì)量控制

2.1.1 混凝土原材料的質(zhì)量控制

原材料的質(zhì)量及其波動(dòng)，對(duì)混凝土管片質(zhì)量及施工工藝有很大影響。如水泥強(qiáng)度的波動(dòng)，將直接影響混凝土的強(qiáng)度；各級(jí)石子超遜徑顆粒含量的變化，導(dǎo)致混凝土級(jí)配的改變，并將影響新拌混凝土的和易性。為了保證混凝土管片的質(zhì)量，在生產(chǎn)過程中，一定要對(duì)混凝土的原材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，全部符合技術(shù)性能指標(biāo)方可應(yīng)用。在混凝土生產(chǎn)過程中，對(duì)原材料的質(zhì)量控制，除經(jīng)常性的檢測(cè)外，還要求質(zhì)量控制人員隨時(shí)掌握其含量的變化規(guī)律，并擬定相應(yīng)的對(duì)策措施。對(duì)于外加劑應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)，不能銹蝕鋼筋。水泥、砂、石子、鋼筋、摻合料、外加劑等各性能指標(biāo)必須達(dá)到規(guī)范要求。

2.1.2 預(yù)制混凝土管片模具的質(zhì)量控制

由于混凝土管片生產(chǎn)數(shù)量大，混凝土管片生產(chǎn)宜采用工廠化生產(chǎn)，流水線作業(yè)，保持生產(chǎn)過程均衡、穩(wěn)定，模具數(shù)量、生產(chǎn)和儲(chǔ)存能力應(yīng)滿足TBM最大掘進(jìn)速度時(shí)的管片使用要求，并考慮一定的余地。管片模具應(yīng)有軌道行走裝置，模具應(yīng)定期進(jìn)行檢修和保養(yǎng)，保證模具結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度和剛度，并滿足管片幾何尺寸要求，此外還應(yīng)適應(yīng)高溫、溫度重復(fù)變化及抗疲勞的要求?；炷恋恼駬v宜采用附著式振搗器振搗，以防止管片模具振搗過程中產(chǎn)生的變形。模具在試生產(chǎn)前應(yīng)進(jìn)行初檢，符合設(shè)計(jì)要求后可以生產(chǎn)，在試生產(chǎn)的管片應(yīng)隨機(jī)抽取3環(huán)進(jìn)行拼裝檢驗(yàn)，合格后方可正式生產(chǎn)。

2.1.3 拌合廠的質(zhì)量控制

管片混凝土應(yīng)在自建的拌合廠拌合，拌合廠應(yīng)高效、可靠，自動(dòng)控制配料，并滿足混凝土管片的要求。對(duì)每臺(tái)計(jì)量設(shè)備和全部計(jì)量系統(tǒng)必須定期進(jìn)行檢驗(yàn)。拌合時(shí)混凝土各種成分應(yīng)在拌和機(jī)充分?jǐn)嚢?，使所有材料成分拌合均勻。拌合物的均勻性檢查，混凝土的含氣量、坍落度檢查必須在澆筑地進(jìn)行。

2.1.4 工地試驗(yàn)室的質(zhì)量控制

管片混凝土質(zhì)量控制的好壞與試驗(yàn)室的工作是分不開的，因此宜在工地現(xiàn)場(chǎng)建立試驗(yàn)室。首先使用的原材料要符合要求，特別是砂、石料變異性較大，試驗(yàn)室人員必需按照技術(shù)規(guī)范的要求，經(jīng)常取樣進(jìn)行檢驗(yàn)，不符合要求的材料杜絕使用。試驗(yàn)室必須按要求進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)，提出性能好、成本低的混凝土配合比。水灰比是影響混凝土強(qiáng)度的一個(gè)主要因素，所以，每天工地進(jìn)行混凝土攪拌前，試驗(yàn)室必需檢驗(yàn)砂、石料的含水量，調(diào)整混凝土的用水量，以控制混凝土的水灰比，施工中當(dāng)混凝土坍落度大于規(guī)定的范圍時(shí)，不準(zhǔn)入倉澆筑。

試驗(yàn)室所確定的混凝土配合比，其和易性不一定能與實(shí)際施工條件完全適合，或當(dāng)施工設(shè)備、運(yùn)輸方法或運(yùn)輸距離，施工氣候等條件發(fā)生變化時(shí)，所要求的混凝土坍落度也隨之改變。為保證混凝土和易性符合施工要求，需將混凝土含水率及用水量做適當(dāng)調(diào)整（保持水灰比不變）。

鋼筋混凝土管片配制坍落度一般為3cm～5cm，為改善混凝土性能，提高混凝土強(qiáng)度，在混凝土中宜摻入不同類型的外加劑，改善混凝土性能的科學(xué)配制，優(yōu)化混凝土的配合比。

2.2 預(yù)制混凝土管片質(zhì)量控制

混凝土管片生產(chǎn)宜采用工廠化生產(chǎn)，保持生產(chǎn)過程均衡、穩(wěn)定。其生產(chǎn)能力應(yīng)滿足TBM最大掘進(jìn)速度時(shí)的管片使用要求，其廠內(nèi)儲(chǔ)存能力應(yīng)不少于繼續(xù)養(yǎng)護(hù)2天的要求。

2.2.1 和易性是決定混凝土管片質(zhì)量的主要因素

和易性是混凝土拌和物的流動(dòng)性、粘聚性、保水性等多種性能的綜合表述。當(dāng)混凝土拌和和易性不良時(shí)，則混凝土可能振搗不實(shí)或發(fā)生離析現(xiàn)象，產(chǎn)生質(zhì)量缺陷。通常配制管片混凝土選用低水量、低坍落度，強(qiáng)調(diào)以振實(shí)工藝來保障混凝土質(zhì)量，其實(shí)這樣易產(chǎn)生蜂窩，孔洞等質(zhì)量缺陷。實(shí)踐表明，和易性良好的混凝土才便于振實(shí)，且應(yīng)具有大些的流動(dòng)性或可塑性，以利于澆筑振實(shí)，還應(yīng)具有較好的粘聚性和保水性，以免產(chǎn)生離析，泌水現(xiàn)象。

2.2.2 混凝土澆筑振搗過程是混凝土管片質(zhì)量控制的主要環(huán)節(jié)

混凝土配合比設(shè)計(jì)、原材料的質(zhì)量、攪拌均勻運(yùn)輸、澆筑振實(shí)成型、蒸汽養(yǎng)護(hù)、吊裝、室外養(yǎng)護(hù)等整個(gè)施工環(huán)節(jié)中，澆筑振實(shí)成型是主要的環(huán)節(jié)。在混凝土澆筑成型時(shí)，由于沒有振實(shí)所產(chǎn)生的外觀上的氣孔、麻面、蜂窩、孔洞、裂隙等質(zhì)量問題易引起重視，但對(duì)于振搗不良所產(chǎn)生的內(nèi)部蜂窩、孔洞所導(dǎo)致的內(nèi)在質(zhì)量問題，卻容易忽視。所以，混凝土振搗應(yīng)引起施工人員足夠重視，質(zhì)檢員應(yīng)采取相應(yīng)的有效措施，使混凝土振搗良好。

2.2.3 混凝土管片的養(yǎng)護(hù)及預(yù)防混凝土缺陷的發(fā)生是質(zhì)量控制的重點(diǎn)

砼澆筑后，靜停1h～4h，升溫養(yǎng)護(hù)速度為15℃～20℃，不小于1h。養(yǎng)護(hù)罩不低于管片模板表面10cm～15cm，不能讓蒸汽跑出，罩內(nèi)溫度控制在60℃～70℃，恒溫養(yǎng)護(hù)延續(xù)4h，養(yǎng)護(hù)降溫速度20℃～40℃。蒸汽養(yǎng)護(hù)后管片混凝凝土試塊強(qiáng)度達(dá)到20MPa，管片出模在廠內(nèi)靜置兩天后方可運(yùn)出廠外進(jìn)行室外養(yǎng)護(hù)。

2.2.4 混凝土管片的質(zhì)量檢驗(yàn)

合同文件中技術(shù)規(guī)范規(guī)定，混凝土管片的質(zhì)量是依靠混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊的強(qiáng)度來評(píng)定，并代表混凝土管片的強(qiáng)度。但應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)混凝土管片澆筑成型不夠密實(shí)或有缺陷時(shí)，試塊強(qiáng)度的代表性就要隨著降低，因?yàn)樵噳K體形很小，容易澆筑成型和養(yǎng)護(hù)振實(shí)。但在澆筑管片混凝土?xí)r，就很難把混凝土澆筑成如同試件的質(zhì)量一樣，因此，管片混凝土質(zhì)量只依靠試塊強(qiáng)度保證是不夠的，還必須對(duì)管片混凝土施工全過程進(jìn)行妥善控制，特別是對(duì)澆筑振實(shí)成型過程尤需嚴(yán)格控制。對(duì)于成品采取回彈法、鉆芯取樣等輔助手段進(jìn)行必要及時(shí)的檢查，以確保管片的質(zhì)量。

要想保證管片的質(zhì)量，除了上述注意事項(xiàng)外，人的質(zhì)量意識(shí)也是很重要的。人是指直接參與施工的組織者、指揮者和操作者。人作為控制的對(duì)象，是要避免產(chǎn)生失誤，充分調(diào)動(dòng)人的積極性，發(fā)揮人的主導(dǎo)作用。建立健全質(zhì)量管理體系和規(guī)章制度，試驗(yàn)人員對(duì)施工中的主要原材料，諸如鋼材，水泥、粉煤灰、減水劑等都要經(jīng)過嚴(yán)格的檢測(cè)，凡不合格品，一律不得使用，混凝土拌和物不合格，一律不得入倉，以確保管片質(zhì)量。試驗(yàn)、質(zhì)檢各部門要基本覆蓋所有質(zhì)控點(diǎn)，不但對(duì)原材料的生產(chǎn)、進(jìn)貨、存放等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，且把現(xiàn)場(chǎng)混凝土質(zhì)量控制作為重點(diǎn)。為保證管片質(zhì)量而運(yùn)作的所有生產(chǎn)單位和專職職能部門是統(tǒng)一的整體，試驗(yàn)室通過對(duì)每一個(gè)質(zhì)控點(diǎn)的檢測(cè)分析，及時(shí)把各種信息反饋給有關(guān)部門，發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題，解決一個(gè)問題，使生產(chǎn)過程始終處于控制狀態(tài)。為了切實(shí)解決問題，還從技術(shù)措施和管理制度約束有關(guān)部門和人員?？傊萌说馁|(zhì)量保證混凝土管片的質(zhì)量。

3 結(jié)論

預(yù)制混凝土管片的順利生產(chǎn)，主要不僅需要有先進(jìn)的模具，還有其對(duì)蒸養(yǎng)的水泥、粉煤灰及骨料混合的要求，材料必須符合蒸養(yǎng)的條件，經(jīng)過大量的試驗(yàn)才能成功。還有設(shè)備的維修、保養(yǎng)，使其正常運(yùn)行。精心組織，精心施工，從清理模具、下料到綁鋼筋籠、鋼筋籠吊入模具、混凝土入倉、振搗、高壓蒸養(yǎng)、脫模起吊、室外養(yǎng)護(hù)、貼止水條、最后到洞內(nèi)安裝，這一系列的工序都必須有嚴(yán)格的組織，從質(zhì)量體系建立、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定、生產(chǎn)過程的關(guān)鍵工序檢查及完善檢驗(yàn)手段等方面進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理與質(zhì)量控制，確保管片成品的結(jié)構(gòu)性能和耐久性要求。陜西水利

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,GB50446--2008盾構(gòu)法隧道施工與驗(yàn)收規(guī)范[S],2008

[2]中華人民共和國(guó)水利部SL352—2006水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S]，2006

[3]中國(guó)建筑科學(xué)研究院，混凝土及預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量控制規(guī)程[S]，中國(guó)計(jì)劃出版社，1994

[4]陜西引紅濟(jì)石工程建設(shè)有限公司,引紅濟(jì)石工程施工招投標(biāo)文件[N],2005