盾構(gòu)管片的生產(chǎn)質(zhì)量控制及修補(bǔ)措施

■李 姣

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350）

在城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的背景下，盾構(gòu)法施工被廣泛應(yīng)用在地鐵工程施工中。盾構(gòu)管片是盾構(gòu)法施工的主要原材料，其生產(chǎn)質(zhì)量直接關(guān)系到隧道工程的安全性和穩(wěn)定性。因此，必須嚴(yán)格控制盾構(gòu)管片的施工質(zhì)量，以滿足隧道結(jié)構(gòu)自防水和安全性的需求，控制好盾構(gòu)管片生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)，從根本上保癥盾構(gòu)管片生產(chǎn)質(zhì)量?；诖耍_展盾構(gòu)管片的生產(chǎn)質(zhì)量控制及修補(bǔ)措施的研究就顯得尤為必要。

一、工程概述

天津地鐵6號(hào)線工程（梅林路站—咸水沽西站）全長(zhǎng)14km，設(shè)車站9座，區(qū)間9個(gè)，再加上一個(gè)電力區(qū)間和出入段線，共計(jì)11個(gè)盾構(gòu)區(qū)間，管片數(shù)量約為17795環(huán)，采用內(nèi)徑5.9m及5.5m、厚為0.35m管片，按照盾構(gòu)施工單位提供的施工計(jì)劃，管片供應(yīng)時(shí)間為2019年11月15日—2021年1月18日。

管片標(biāo)準(zhǔn)：管片內(nèi)徑5900mm（外徑6600mm）及5500mm（外徑 6200mm）、管片環(huán)寬為 1.5m和 1.2m(在R≤450m半徑區(qū)間的管片環(huán)寬采用1.2m)兩種、厚度350mm，每環(huán)管片由1塊封頂塊、2塊鄰接塊、3塊標(biāo)準(zhǔn)塊組成。管片混凝土采用強(qiáng)度C50，抗?jié)B等級(jí)≥P12。混凝土56d電通量≤1000C，氯離子擴(kuò)散系數(shù)不宜大于3×10-12m2/s，混凝土最大氯離子含量0.06%，混凝土最大堿含量3.0kg/m3，單位體積混凝土SO3最大含量不應(yīng)超過膠凝材料總量的4%，抗裂等級(jí)指標(biāo)：L-V。全環(huán)管片環(huán)與環(huán)間由16根M30的縱向彎螺栓，塊與塊之間通過2根M30環(huán)向彎螺栓（全環(huán)共12根）連接。鋼筋一般采用HPB300和HRB400E級(jí)鋼筋。

二、盾構(gòu)管片制作精度要求

本工程在施工中，對(duì)盾構(gòu)管片的制作精度有嚴(yán)格要求，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，單塊盾構(gòu)管片的寬度允許誤差為±0.5mm；弧弦長(zhǎng)度允許誤差為±1.0mm；成環(huán)之后的外半徑允許誤差為0～+2mm；內(nèi)半徑的允許誤差為±0.5mm；管厚度誤差為 -1～+3.0mm。

第二，鋼筋混凝土管片制作采用高精度鋼模，其寬度和弧弦長(zhǎng)的允許誤差為±0.4mm，使用完成后要及時(shí)保養(yǎng)，每生產(chǎn)100環(huán)盾構(gòu)管片，進(jìn)行一次精度檢驗(yàn)。

第三，保癥鋼筋混凝土盾構(gòu)管片的表面相對(duì)平整，無缺棱掉角。

第四，單管片最大裂縫寬度的允許值為0.2mm。

三、盾構(gòu)管片的生產(chǎn)質(zhì)量控制措施

（一）盾構(gòu)管片生產(chǎn)質(zhì)量管理措施

1.PDCA循環(huán)質(zhì)量控制

PDCA循環(huán)的內(nèi)容是將盾構(gòu)管片生產(chǎn)質(zhì)量管理分為四個(gè)階段，P計(jì)劃、D執(zhí)行、C檢測(cè)、A處理。在生產(chǎn)質(zhì)量管理中，各項(xiàng)工作嚴(yán)格按照作出計(jì)劃、計(jì)劃實(shí)施、實(shí)施效果檢查，將成功的經(jīng)驗(yàn)和方法納入標(biāo)準(zhǔn)，沒有解決的問題留到下一循環(huán)進(jìn)行解決，是提升盾構(gòu)管片生產(chǎn)質(zhì)量的基本方法，其主要模型如圖1所示。

圖1 PDCA循環(huán)模型

在盾構(gòu)管片生產(chǎn)中要積極推行全面質(zhì)量管理措施，采用PDCA循環(huán)模式，可促使盾構(gòu)管片的生產(chǎn)質(zhì)量在計(jì)劃控制下逐步提升，實(shí)現(xiàn)預(yù)期質(zhì)量目標(biāo)。針對(duì)生產(chǎn)施工中存在的質(zhì)量問題，可由工程師任組長(zhǎng)，安質(zhì)部長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)室主任、工程部長(zhǎng)任副組長(zhǎng)，成立QC小組，針對(duì)存在的質(zhì)量問題，制定相關(guān)的活動(dòng)主題，從而逐步改善盾構(gòu)管片的生產(chǎn)質(zhì)量。

2.三階段質(zhì)量控制

所謂三階段質(zhì)量控制，指的是事前控制、事中開展、事后控制，從盾構(gòu)管片生產(chǎn)全過程入手，保癥生產(chǎn)質(zhì)量始終處于可控狀態(tài)。

事前質(zhì)量控制：按照ISO9001標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工程特點(diǎn)，制定與之相適的質(zhì)量計(jì)劃，并合理設(shè)置人員、設(shè)備、材料等，做好技術(shù)交底、圖紙審核及圖表選定工作。如果工程質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)比較高，應(yīng)用了多項(xiàng)新技術(shù)、新材料、新工藝，則要推行試驗(yàn)先行施工制度，確定最佳的生產(chǎn)工序和生產(chǎn)參數(shù)，為后期生產(chǎn)盾構(gòu)管片提供科學(xué)的依據(jù)。

事中控制：選擇專業(yè)技術(shù)水平高的測(cè)量人員，按照質(zhì)量管理體系中對(duì)盾構(gòu)管片生產(chǎn)的質(zhì)量要求，落實(shí)全過程質(zhì)量控制，嚴(yán)格執(zhí)行復(fù)核制度，加強(qiáng)技術(shù)交底，及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師報(bào)批，保癥盾構(gòu)管片生產(chǎn)質(zhì)量。嚴(yán)把過程檢驗(yàn)和試驗(yàn)關(guān)，保癥每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)、每個(gè)部位的生產(chǎn)質(zhì)量在生產(chǎn)過程中都能受到良好控制。及時(shí)組織質(zhì)檢人員、技術(shù)人員對(duì)盾構(gòu)管片各道生產(chǎn)工序進(jìn)行自檢，對(duì)存在的問題，及時(shí)組織人員進(jìn)行分析研究，制定處理措施，保癥實(shí)施效果[1]。同時(shí),要及時(shí)通知業(yè)主和監(jiān)理單位，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)可后，才能進(jìn)行下一道工序。

事后開展：當(dāng)每道生產(chǎn)工序全部結(jié)束之后，立即開展質(zhì)量控制結(jié)果評(píng)價(jià)，對(duì)質(zhì)量偏差進(jìn)行糾正，及時(shí)查找不合格的原因，避免第二次發(fā)生。

（二）盾構(gòu)管片生產(chǎn)過程質(zhì)量控制措施

1.鋼筋加工、骨架成型控制措施

在鋼筋加工中必須保癥鋼筋的品種、級(jí)別、規(guī)格都符合工程設(shè)計(jì)要求，如果需要變更，要及時(shí)辦理設(shè)計(jì)變更。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行鋼筋切斷和彎曲，先進(jìn)行放樣，制作樣板，按照樣板中的規(guī)定，合理加工鋼筋，避免發(fā)生平面翹曲，成型之后表面嚴(yán)禁存在裂紋，并保癥成型的尺寸符合設(shè)計(jì)要求。鋼筋加工誤差要符合表1中的規(guī)定。

表1 鋼筋加工允許誤差表

表2 模具允許偏差和檢驗(yàn)方法

在鋼筋骨架連接中必須符合設(shè)計(jì)要求，保癥鋼筋的級(jí)別、規(guī)格、長(zhǎng)度、根數(shù)、胎具符合料表中的要求，并在專業(yè)的胎具上進(jìn)行制作。

在焊接前需要對(duì)焊接位置的尺寸進(jìn)行詳細(xì)檢查，清除焊接位置的水銹、油污、氧化鐵皮等，在鋼筋骨架焊接中要盡量選擇二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，嚴(yán)格按照焊接工藝進(jìn)行焊接，在焊接中研究開焊、漏焊、咬肉等質(zhì)量問題[2]。

2.鋼模質(zhì)量控制措施

鋼模在使用之前，需要對(duì)寬度、弧度、弦長(zhǎng)、內(nèi)腔高度等進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)，其允許偏差和檢驗(yàn)方法如表2所示。

在模具使用前需要將其表面的混凝土殘?jiān)壳謇砀蓛?，然后再涂抹脫模劑。預(yù)埋件焊接完成后，要將模中的焊渣、雜物等全部清理干凈，在混凝土澆搗完成后，立即清除鋼模上散落的混凝土[3]。

3.混凝土施工質(zhì)量控制措施

在混凝土澆筑之前，需要對(duì)各種原材料進(jìn)行全面系統(tǒng)的檢查，保癥都達(dá)到設(shè)計(jì)要求之后，才能進(jìn)行配比試驗(yàn)。外加劑要檢測(cè)溶液是否攪拌均勻，在冬季施工時(shí)要檢測(cè)外加劑是否存在結(jié)晶，有結(jié)晶嚴(yán)禁使用。此外，在盾構(gòu)管片生產(chǎn)中應(yīng)按照不同季節(jié)配制基準(zhǔn)配合比，配合比由具有相應(yīng)資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具，并和混凝土配料單及打印記錄相互對(duì)應(yīng)，按照砂石的含水率將基準(zhǔn)配合比調(diào)整為生產(chǎn)配合比。

在混凝土配制中，每盤投料量不應(yīng)大于攪拌機(jī)的額定投料量，最小投料量不應(yīng)小于額定投料量的40%，每盤混凝土的攪拌時(shí)間不應(yīng)小于120s。原材料添加時(shí)稱量誤差也要嚴(yán)格控制，比如：水泥、水、外加劑的稱量誤差為±1%，砂、石的稱量誤差為±2%。每次混凝土配制的前三盤都要進(jìn)行坍落度檢測(cè)，此后每10盤進(jìn)行一次檢測(cè)。每2000m2混凝土要進(jìn)行一次氯離子檢測(cè)，以便及時(shí)掌控混凝土的耐久性[4]。

在混凝土澆筑時(shí)采用專業(yè)的振搗臺(tái)進(jìn)行振搗，每塊盾構(gòu)管片的振搗時(shí)間要控制在4～6min，具體時(shí)間按照混凝土的坍落度而定，保癥振搗的密實(shí)性，振搗結(jié)束的標(biāo)志為：混凝土表面不再冒泡和泛漿為止。同時(shí),要嚴(yán)格控制水灰比，降低收水的時(shí)間，提升表面的光潔度，避免發(fā)生收縮裂縫，保癥外觀質(zhì)量。

當(dāng)盾構(gòu)管片脫模和降溫之后，吊入養(yǎng)護(hù)池中集中養(yǎng)護(hù)，但要保癥管片入水前和池水溫差小于10℃。在夏季養(yǎng)護(hù)時(shí)，浸水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d，水池中的水溫控制在10℃以上，水池水位要高出盾構(gòu)管片3～5cm。浸水養(yǎng)護(hù)7d之后，吊出盾構(gòu)管片集中堆放，用土工布進(jìn)行全覆蓋，每天灑水養(yǎng)護(hù)，避免發(fā)生裂縫，持續(xù)14d后，可停止養(yǎng)護(hù)[5]。在冬季養(yǎng)護(hù)中，浸水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不低于14天，停止養(yǎng)護(hù)之后，在車間中靜置24h以上，待表面水分徹底干燥后才能運(yùn)輸出車間。主養(yǎng)護(hù)室的管片停留時(shí)間為3h，停留管片數(shù)量為18個(gè)，生產(chǎn)一個(gè)管片需時(shí)3×60/18=10 min，日產(chǎn)量22片×60 min/10min=132片，可以滿足最大限度要求。

四、盾構(gòu)管片修補(bǔ)保癥措施

（一）常見的缺陷

在盾構(gòu)管片生產(chǎn)中，常見的缺陷包括以下幾點(diǎn)：

1.露筋：盾構(gòu)管片在生產(chǎn)中，鋼筋沒有被混凝土完全包裹，一部分外露在空氣中，屬于典型的嚴(yán)重缺陷，需要集中修補(bǔ)處理。

2.蜂窩：表面缺少水泥砂漿，導(dǎo)致部分石子外露，也屬于嚴(yán)重缺陷。

3.裂縫：在盾構(gòu)管片表面存在超過設(shè)計(jì)允許寬度和深度的裂縫，屬于嚴(yán)重缺陷。其他少量不影響管片結(jié)構(gòu)性能和功能的裂縫為一般缺陷。

（二）缺陷修補(bǔ)方法

第一，非貫穿性干縮裂縫的修補(bǔ)方法。在修補(bǔ)之前進(jìn)行集中清理，通過清水清洗干凈，如果表面比較光滑，則還要做鑿毛處理，涂刷108#膠與水泥混合成的漿體，凝固之后打磨平整即可。如果裂縫規(guī)模比較大，可采用切割機(jī)先將裂縫切開，深度和裂縫深度相同，再用水泥漿液進(jìn)行修補(bǔ)，保癥修補(bǔ)后的顏色和管片顏色一致。

第二，麻面、氣泡的修補(bǔ)方法。如果深度小于5mm，用水泥漿液填平即可。如果深度超過5mm，則要先去除表面裂痕后再用清水沖洗，通過水泥砂漿填平，凝固之后再打磨平整。

第三，一般缺陷和掉角修補(bǔ)方法。先將松散的顆粒和其他雜物清理干凈，灑水潤(rùn)濕處理，但嚴(yán)禁形成積水。采用抗裂性好的修補(bǔ)砂漿，修復(fù)到管片原狀，初凝固之后抹平，達(dá)到初始強(qiáng)度之后，再打磨平整[6]。

（三）修補(bǔ)質(zhì)量控制措施

無論何種缺陷，修補(bǔ)之后必須和管片原有的顏色無色差，并且修補(bǔ)之后的強(qiáng)度不能小于管片的實(shí)際強(qiáng)度，必須合理調(diào)整白水泥的摻量，保癥修補(bǔ)之后砂漿的顏色和管片的顏色相互一致。修補(bǔ)混合料的配比要嚴(yán)格控制，并由試驗(yàn)室專人參與到修補(bǔ)混合料配制中來，對(duì)配制質(zhì)量嚴(yán)格把控，保癥修補(bǔ)材料的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)修補(bǔ)人員定期開展技術(shù)培訓(xùn)，及時(shí)完善技術(shù)交底，熟悉各個(gè)修補(bǔ)技巧，保癥修補(bǔ)質(zhì)量。

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例分析了盾構(gòu)管片的生產(chǎn)質(zhì)量控制及修補(bǔ)措施，分析結(jié)果表明盾構(gòu)管片是城市軌道交通施工的主要原材料，其生產(chǎn)質(zhì)量直接決定了城市軌道交通的質(zhì)量。因此，在具體生產(chǎn)中，必須切實(shí)做好質(zhì)量控制措施，保癥每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量都符合要求,同時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，要及時(shí)處理，以保癥施工質(zhì)量。