地鐵管片生產(chǎn)過程中裂縫的成因與預(yù)防

董 楊

(中鐵十八局管片廠，天津 300356)

地鐵管片生產(chǎn)過程中裂縫的成因與預(yù)防

董 楊

(中鐵十八局管片廠，天津 300356)

隨著城市的現(xiàn)代化發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，一些軌道交通被越來越多地建立在城市的公共交通系統(tǒng)中，地鐵工程的建立對于緩解城市交通壓力起到了非常關(guān)鍵的作用。但在建設(shè)過程中，對于工程質(zhì)量的控制尤為關(guān)鍵，因為這不僅涉及到項目投資的成功與否，更關(guān)系到人們的生命和財產(chǎn)安全。影響一項工程整體質(zhì)量最關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是工程的施工質(zhì)量，對于地鐵工程來說實現(xiàn)對管片質(zhì)量的控制非常重要，這需要通過健全相關(guān)的質(zhì)量管理體系來加以完善。

地鐵 管片 裂縫 成因 防治

地鐵交通具有舒適性、安全性高、便捷性和準時性等諸多優(yōu)點，在我國的大中小城市中得到廣泛的建立，是當前市政部門解決居民交通出行問題一個重要方法。盾構(gòu)法作為地鐵工程和隧道工程施工過程中廣泛應(yīng)用的一項技術(shù)，具有機械化程度低、施工過程更加安全、對周邊構(gòu)筑物影響小、容易對地表沉降現(xiàn)象進行控制等諸多的優(yōu)點。但在實際的施工過程中，這種方法仍存在一定的弊端，管片非常容易出現(xiàn)錯臺、開裂、漏水和滲水等質(zhì)量的缺陷，這其中以管片的開裂帶來的后果最嚴重。本文就針對于管片在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)裂縫這一問題進行如下的論述。

一、管片在生產(chǎn)過程中發(fā)生開裂的特征和相關(guān)實例

管片在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)開裂的情況主要發(fā)生在兩個階段：第一個階段是管片在進行脫模操作后進行的養(yǎng)護階段，這時候可能會在管片的表面出現(xiàn)裂紋，可以通過直觀的觀察發(fā)現(xiàn)；第二個階段發(fā)生在管片在生產(chǎn)出廠后的運輸、拼裝和吊卸過程中出現(xiàn)的微小裂紋。管片本身出廠時是需要進行質(zhì)量檢測的，但由于這一階段產(chǎn)生的裂痕非常細小，不容易被觀察，所以在檢測時很容易被忽略，但是這種裂痕一旦受到力的作用就會迅速擴展，形成更大的裂痕。

對于前一種情況1996年的廣州地鐵一號線和2002年的南京地鐵三標均出現(xiàn)過，南京地鐵工程出現(xiàn)的管片問題是在外弧面有很多的裂紋，這種裂縫人可以通過眼睛直觀地發(fā)現(xiàn)，在這一施工質(zhì)量問題中，有的裂紋已經(jīng)深入到管片的保護層中。對于后一種情況，同樣是廣州地鐵出現(xiàn)過，這次是二號線。在市二宮到江南西站這一區(qū)間范圍內(nèi)，地鐵的盾構(gòu)管片出現(xiàn)了問題。在周圍的管片沒有開裂問題和施工本身掘進正常的情況下，有一少部分的管片有嚴重的網(wǎng)格狀裂痕出現(xiàn)，有的管片的開裂方向和隧道軸呈現(xiàn)出45度的夾角，并且呈現(xiàn)出一種毫無規(guī)律的雁列排列。

二、造成管片開裂的原因

地鐵施工過程中管片采用的結(jié)構(gòu)大多是鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)，這也普遍應(yīng)用于一般的施工建設(shè)過程中，造成管片開裂的主要原因：一方面可能是受力過大引起的，另一方面也可能是因為受力不均勻造成的。在實際的地鐵施工過程中，地鐵管片的受力情況和理論設(shè)計中的受力情況往往存在一定的差異。此外，常見的管片開裂更多地是發(fā)生在管片的生產(chǎn)過程中，造成這一過程管片開裂的主要原因有施工工藝的不合理、不科學(xué)和混凝土配比達不到設(shè)計要求兩個方面。

三、解決生產(chǎn)過程中發(fā)生管片開裂的方法

（一）進行施工工藝的改進

在正常的管片制作工藝中要先后經(jīng)過混凝土攪拌、澆筑、振搗、模內(nèi)的蒸養(yǎng)、脫模、蓄水和噴淋養(yǎng)護等工序，這其中以管片的養(yǎng)護和振搗對管片質(zhì)量的影響最為嚴重，其中涉及到的混凝土密實度是引起管片出現(xiàn)裂縫的重要影響因素。

1、管片的養(yǎng)護

對地鐵的混凝土管片進行養(yǎng)護可以通過脫模前、后分別進行養(yǎng)護來完成。在進行脫模前的養(yǎng)護時，通常采用自然養(yǎng)護的方式，但有時也會采用蒸汽養(yǎng)護的方式，采用這種養(yǎng)護方式能夠加快鋼模進行周轉(zhuǎn)的速率，但這種養(yǎng)護方法對于蒸養(yǎng)時的內(nèi)外溫度、最高溫度、升、降溫的梯度非常敏感，需要進行嚴格的控制。實際生產(chǎn)過程中對于管片的蒸汽養(yǎng)護時間大約控制在7小時左右，其中內(nèi)外溫差不能夠超過19℃，恒溫室的最高溫度不能超過90℃，升、降溫的梯度不能夠超過每小時20℃。在進行脫模后養(yǎng)護時經(jīng)常采用蓄水養(yǎng)護和噴淋養(yǎng)護的方式，養(yǎng)護的周期大約維持在7天左右。我國部分地區(qū)采用的養(yǎng)護方法各不相同，如廣州就經(jīng)常采用噴淋養(yǎng)護的方式，但這種養(yǎng)護方式實際發(fā)生的管片開裂問題就比較多，而在我國的上海和南京地區(qū)就經(jīng)常采用蓄水養(yǎng)護等方式。目前這兩個地區(qū)地鐵管片出現(xiàn)開裂的情況比較少見，深圳地區(qū)在進行管片的養(yǎng)護時往往采用兩種方式相結(jié)合的方法。

通過實際發(fā)生管片裂痕的對照，并對其中的具體細節(jié)進行分析可以發(fā)現(xiàn)在管片配筋、地質(zhì)特性、施工參數(shù)和混凝土的配比情況完全一致的情況下，當管片受到13000KN左右的總推力時，采用蓄水養(yǎng)護方式進行養(yǎng)護的管片不會出現(xiàn)表面開裂的問題，而且當總推力達到30000KN左右時管片都不會發(fā)生表面的開裂，但采用噴淋養(yǎng)護這種方式的一部分地鐵管片就會發(fā)生表面的開裂。通過以上的對比可以發(fā)現(xiàn)，當前我國主要生產(chǎn)的混凝土管片中水泥量一般都超過 410kg/m3，這種C50級別的混凝土管片需要經(jīng)過至少 7天的蓄水養(yǎng)護，這時水化作用才能進行完全，進而使混凝土密實度得到有效的增強，保證管片不會出現(xiàn)表面開裂的情況，這么做能夠從根本上杜絕開裂現(xiàn)象的發(fā)生，這也為日后的地鐵施工和管片生產(chǎn)提供了一定的參考依據(jù)。

2、管片的振搗

現(xiàn)如今我國國內(nèi)生產(chǎn)管片的廠家主要采用兩種振搗模式，這是由他們使用的鋼模決定的：一部分廠家使用歐洲進口的鋼模，采用的是整體振搗；另一部分廠家使用日本進口的鋼模，采用的是人工振搗。

這兩種振搗模式比較而言，整體振搗相對更容易操作，而且震動的能量更大，在對同一水平面的混凝土進行振搗時，整體振搗更加均勻，但在豎直平面上就到不到均勻振搗，而且很容易在外弧面和上弧面產(chǎn)生浮漿，另外在一些特殊的位置上，如吊裝孔和螺栓孔就會因為鋼構(gòu)件、構(gòu)造筋密集發(fā)生過振離析的現(xiàn)象。

而人工振搗對于人為操作比較嚴格，要求操作者對振搗的工藝能夠進行熟練的掌握，而且在操作過程中要保證工作的認真性，這種振搗方式震動能量相對較小，對于上述特殊位置的振搗質(zhì)量更容易控制。

對于整體振搗產(chǎn)生的浮漿需要增加額外的混凝土來進行補償，否則就會容易在外弧面和上弧面的表面產(chǎn)生細小的裂縫，嚴重時甚至?xí)ΡＷo層造成損害。

（二）因地制宜地進行合理化的配比

由于每個城市所處的地理位置各不相同，這就造成工程中用到的混凝土材料存在一定的差異，如：水泥、砂、石、粉煤灰和添加劑等的含量、性能和組分就存在一定的差異性。所以，在進行混凝土管片的生產(chǎn)時也要根據(jù)不同的情況進行合理的材料配比，需要施工方提前做好實驗工作來得到最適宜當?shù)厍闆r的混凝土配比。同時還要根據(jù)季節(jié)和溫度的變化情況隨時調(diào)整配比情況。

結(jié)語：

地鐵工程的大量建立為居民的出行提供了便利，緩解了城市的交通壓力，是城市現(xiàn)代化和城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)內(nèi)容中非常重要的一部分，但在具體的施工過程中，還需要對施工進行合理化的控制，這樣才能夠保證工程的安全運行，為人民的生命和財產(chǎn)安全提供保障。作為施工安全的一項重要環(huán)節(jié)，管片的生產(chǎn)在技術(shù)上還存在一定的缺陷，這需要施工部門能夠積累經(jīng)驗，提出建設(shè)性的完善方案，為城市的工程建設(shè)做出一定的貢獻。

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1007-6344（2015）02-0106-01