地鐵預(yù)制混凝土襯砌管片常見(jiàn)質(zhì)量缺陷成因及防治措施

夏剛

西安中鐵工程裝備有限公司 陜西西安 710200

當(dāng)前，地鐵已成為城市軌道交通主流發(fā)展方向，為加快城市地鐵建設(shè)速度提高施工效率，亦為提高隧道施工的安全可靠性，地鐵隧道構(gòu)造襯砌主體需提前預(yù)制生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)地鐵隧道結(jié)構(gòu)一般采用預(yù)制混凝土襯砌管片（以下簡(jiǎn)稱：管片）襯砌。其作為地鐵隧道結(jié)構(gòu)襯砌主體，對(duì)隧道質(zhì)量和使用壽命起著至關(guān)重要的作用，然其在生產(chǎn)、運(yùn)輸和襯砌過(guò)程中，產(chǎn)生不同質(zhì)量缺陷，會(huì)明顯降低管片耐久性，最終影響隧道耐久性及使用壽命[1]。

1 管片生產(chǎn)表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生氣泡、麻面、蜂窩的成因、危害及防治措施

1.1 氣泡、麻面、蜂窩的成因

管片表面氣泡、麻面、蜂窩的原因較多、也較復(fù)雜，經(jīng)過(guò)歸納，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的最主要原因是原材料使用不當(dāng)和施作工藝方法不當(dāng)所造成的[2]。

（1）材料使用不當(dāng)． 根據(jù)骨料級(jí)配密實(shí)原理，施作中，若材料本身級(jí)配不合理，粗骨料偏多、細(xì)骨料較少，碎石材料中針片狀顆料含量過(guò)多，以及施作中實(shí)際用砂率比試驗(yàn)砂率小，細(xì)粒料不足以填充粗集料間隙，致集料不密實(shí)，形成氣泡自由空隙。另水泥用量和水灰比大小，亦是導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生的重要原因，試配混凝土?xí)r，考慮水泥用量主要是針對(duì)強(qiáng)度而言，若在滿足混凝土強(qiáng)度前提下，一定限度內(nèi)增加水泥用量，減少水用量，氣泡會(huì)減少，若不減少用量水，會(huì)增加其粘度，影響氣泡排出。在水泥用量太少的混凝土中，因水化反應(yīng)耗水較少，致薄膜結(jié)合水、自由水相對(duì)較多，增加了水泡形成幾率，此為用水量大、水灰比高混凝土易產(chǎn)生氣泡的原因所在。

（2）生產(chǎn)工藝方法不當(dāng)。①布料不間斷且速度快，氣泡不能及時(shí)排出。②因管片設(shè)計(jì)斷面尺寸較小，截面變化多（手孔、止水槽道等凹凸處），同時(shí)混凝土坍落度相對(duì)較小，振搗工藝不當(dāng)，致振搗不充分或時(shí)間不足，氣泡則不易逸出，形成氣泡、麻面、蜂窩。③澆注應(yīng)分層振搗，然在實(shí)際施作中，往往澆注速度過(guò)快，造成氣泡排氣行程過(guò)長(zhǎng)，即使振搗的時(shí)間達(dá)到要求，氣泡也不能完全排出，如此亦會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)表面氣泡麻面。④不合理使用脫模劑，新拌混凝土結(jié)構(gòu)面層的氣泡一旦接觸到粘稠的脫模劑，即使合理的布料、振搗，氣泡也很難沿模板上升排出，直接導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)氣泡、麻面、蜂窩。

1.2 氣泡、麻面、蜂窩對(duì)管片的危害

（1）氣泡及蜂窩會(huì)減少了混凝土的截面體積，致使混凝土內(nèi)部不密實(shí)，影響混凝土強(qiáng)度，當(dāng)混凝土表面呈現(xiàn)大量直徑超過(guò)2mm 的氣泡及蜂窩時(shí)，會(huì)直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

（2）大量氣泡及蜂窩，會(huì)減少鋼筋保護(hù)層有效厚度，會(huì)加速混凝土表面碳化進(jìn)程、降低混凝土結(jié)構(gòu)耐腐蝕性能。

1.3 氣泡、麻面、蜂窩的防治措施

（1）從設(shè)計(jì)上控制水灰比和外加劑中引氣劑的含量：在滿足施工要求坍落度的情況下，盡量減小水灰比減少氣泡，同時(shí)控制外加劑中引氣劑的含量不得大于規(guī)范規(guī)定的范圍。

（2）充分拌和的時(shí)間內(nèi)有效引氣：氣泡在混凝土攪拌過(guò)程中就已經(jīng)產(chǎn)生，如何控制是關(guān)鍵，尤其是管片生產(chǎn)所需混凝土的坍落度過(guò)小，必須保證混凝土的攪拌時(shí)間，同時(shí)保證在攪拌時(shí)間內(nèi)使外加劑在混凝土中的均勻分布。

（3）從生產(chǎn)工藝方法上來(lái)控制減少氣泡的產(chǎn)生

①脫模劑的涂刷要均勻適度便于引氣排氣，使用具有消泡化學(xué)成分的脫模劑，當(dāng)氣泡與模具表面消泡劑相遇，消泡劑會(huì)立即破滅或由大變小、由小變微消泡，使其表面更加平滑致密。②施作中注意分層布料、分層振動(dòng)，同時(shí)嚴(yán)控振動(dòng)頻率及振動(dòng)時(shí)間（避免過(guò)振影響混凝土性能），首次布料入模一半至三分之二時(shí)高頻振動(dòng)，振動(dòng)一分鐘至一分半鐘再緩慢布料，邊布料邊低頻振動(dòng)，直至混凝土表面無(wú)大氣泡排出，否則氣泡不易排出，致產(chǎn)生氣泡、麻面、蜂窩質(zhì)量缺陷[3]。

2 管片生產(chǎn)表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋的成因、危害及防治措施

2.1 裂紋的成因

①坍落度過(guò)大，成型后混凝土向模具兩端下沉造成干縮裂紋。②蒸養(yǎng)時(shí)升溫、降溫快造成溫度裂紋。③脫模管片表溫、室溫及水養(yǎng)溫度溫差大，未采取相應(yīng)措施造成溫度裂紋。④養(yǎng)護(hù)不規(guī)范。

2.2 裂紋的危害

裂紋若過(guò)深過(guò)寬會(huì)造成滲水，破壞銹蝕管片內(nèi)部影響管片耐久性及使用壽命。

裂紋若過(guò)深過(guò)長(zhǎng)會(huì)降低管片抗彎強(qiáng)度，亦會(huì)影響管片耐久性及使用壽命。

裂紋若達(dá)到一定程度會(huì)直接影響隧道質(zhì)量及安全，甚至影響后續(xù)運(yùn)營(yíng)安全，提高維護(hù)成本。

2.3 裂紋的防治措施

①嚴(yán)控配合比水灰比，保證計(jì)量準(zhǔn)確、坍落度合規(guī)。②加強(qiáng)壓實(shí)收面、保證靜停時(shí)間，規(guī)范蒸養(yǎng)升降溫速度。③采取相應(yīng)措施，嚴(yán)控溫差。④規(guī)范各養(yǎng)護(hù)過(guò)程，保證養(yǎng)護(hù)環(huán)境適宜、時(shí)間充足。

3 管片生產(chǎn)表面結(jié)構(gòu)缺棱掉角、啃邊、手孔破損成因、危害及防治措

3.1 缺棱掉角、啃邊、手孔破損的成因

①脫模時(shí)開(kāi)模過(guò)快造成止水槽啃邊。②清模不徹底、漏涂脫模劑造成粘模。③脫模、起吊、翻身、倒運(yùn)、堆碼、運(yùn)輸過(guò)程中操作不當(dāng)。

3.2 缺棱掉角、啃邊、手孔破損的危害

①超范圍的破損露筋或產(chǎn)生裂紋/ 縫會(huì)致管片報(bào)廢，增大成本。②范圍內(nèi)破損雖可修補(bǔ)，然修補(bǔ)或養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，致強(qiáng)度不達(dá)設(shè)計(jì)要求，不單影響施工、運(yùn)營(yíng)安全，且影響隧道整體耐久性和使用壽命。

3.3 缺棱掉角、啃邊、手孔破損的防治措施

制定作業(yè)指導(dǎo)書(shū)、規(guī)范操作，規(guī)避因施作工藝方法操作不當(dāng)造成的質(zhì)量缺陷。

4 結(jié)語(yǔ)

管片憑借施工效率高、安全性能相對(duì)可靠成為隧道施工襯砌結(jié)構(gòu)的主體，被廣泛應(yīng)用，對(duì)隧道質(zhì)量和使用壽命作用重大。然其混凝土特性及自然因素影響，施作中以目前技術(shù)仍不能完全解決質(zhì)量缺陷，因此只能通過(guò)人為控制、加強(qiáng)各個(gè)施作環(huán)節(jié)把控、最大程度防治，以穩(wěn)定其耐久性，最終穩(wěn)定隧道整體耐久性及使用壽命。