地鐵盾構(gòu)管片常見外觀質(zhì)量缺陷的控制舉措

中鐵十四局集團(tuán)房橋有限公司，北京 100000

1 地鐵盾構(gòu)管片常見外觀質(zhì)量缺陷的成因

1.1 裂縫

（1）砼原材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致的裂縫。砼所采用的各類原材料質(zhì)量不合格，如水泥安定性較差、砂石料含泥量超標(biāo)等，都會導(dǎo)致砼澆筑后因各種不良反應(yīng)而出現(xiàn)表面裂縫。另外，砼配比設(shè)計(jì)不當(dāng)，如水灰比大、水泥用量超標(biāo)或外加劑摻量不當(dāng)?shù)榷紩谝欢ǔ潭壬嫌绊戫诺目估瓘?qiáng)度而導(dǎo)致出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

（2）砼施工質(zhì)量控制不當(dāng)導(dǎo)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(shí)間過久以致盾構(gòu)管片表面浮漿厚度超標(biāo)，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(shí)打開面板實(shí)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(dǎo)致砼內(nèi)部熱量大，若未采取有效的外部保溫措施，則會因較大的內(nèi)外溫差而形成溫差裂縫。

（3）砼完工后養(yǎng)護(hù)不到位導(dǎo)致的裂縫。首先，管片振搗后未及時(shí)養(yǎng)護(hù)，管片表面砼水分過快蒸發(fā)而導(dǎo)致出現(xiàn)龜裂；其次，蒸養(yǎng)結(jié)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(nèi)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(zhì)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(zhì)量，還會直接影響砼的防滲性及耐久性。

（1）材料質(zhì)量問題。①砼材料配比不當(dāng)，坍落度過大易使局部砼骨料離析，從而形成蜂窩、氣泡等質(zhì)量缺陷；②所用水泥中的引氣劑超標(biāo)或摻加含氣量較高的減水劑，以致后期砼攪拌時(shí)產(chǎn)生較多有害氣泡，且振搗時(shí)又未充分排出；③骨料針片狀顆粒含量超標(biāo)，以致氣泡排出困難；④脫模劑質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、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(zhì)量問題。①預(yù)制管片表面的氣泡，主要是由于預(yù)制管片用模具表面平整度不達(dá)標(biāo)，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(dāng)，則會直接影響盾構(gòu)隧道的防滲性能。

（3）振搗質(zhì)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(shí)強(qiáng)度不夠、時(shí)間過短，未進(jìn)行充分振搗，以致砼振搗不夠密實(shí)，大量氣泡無法充分排出，從而導(dǎo)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(yù)制管片拆模時(shí)的時(shí)間不同，先拆與后拆存在較大的時(shí)間差，導(dǎo)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(hù)過程中，灑水養(yǎng)護(hù)不均勻，從而導(dǎo)致局部砼養(yǎng)護(hù)不到位而形成明顯色差。

1.4 崩邊

完成生產(chǎn)的管片在進(jìn)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(yùn)、運(yùn)輸、堆放、吊裝的過程中，因?qū)芷Ｗo(hù)不當(dāng)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(gòu)管片常見外觀質(zhì)量缺陷的控制舉措

預(yù)制砼管片裂縫、氣泡、蜂窩等外觀質(zhì)量缺陷會直接影響襯砌管片的結(jié)構(gòu)性能及使用耐久性[2]。因此，在預(yù)制管片的生產(chǎn)施工中，務(wù)必嚴(yán)加把控預(yù)制管片的外觀質(zhì)量，確保其滿足盾構(gòu)管片外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，如表1所示。

表1 盾構(gòu)管片外觀質(zhì)量要求

2.1 裂縫控制舉措

（1）加強(qiáng)原材質(zhì)量管控。首先，加強(qiáng)對水泥、骨料等質(zhì)量的控制，對于管片砼應(yīng)選擇低收縮性、低C3A含量的早強(qiáng)水泥，對于砼用砂石骨料應(yīng)嚴(yán)格控制含泥量（小于0.2%）及酸性硅化物，防止因含泥量超標(biāo)而導(dǎo)致的裂縫問題，同時(shí)做好各類原材料進(jìn)場時(shí)的質(zhì)量檢測，進(jìn)而從源頭上規(guī)避砼管片裂縫的出現(xiàn)。其次，嚴(yán)格控制砼配比質(zhì)量，尤其是對于管片的干縮裂縫而言，拌制砼時(shí)的單位用水量是影響干縮裂縫的關(guān)鍵因素。因此，在進(jìn)行砼的配比設(shè)計(jì)時(shí)，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(dāng)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(qiáng)砼施工管控。首先，嚴(yán)格把控砼拌制施工質(zhì)量，適當(dāng)延長砼攪拌時(shí)間，促使砼骨料與膠結(jié)料充分?jǐn)嚢杈鶆?，防止攪拌不充分而?dǎo)致的浮漿問題，并控制砼坍落度保持在50～70㎜。其次，加強(qiáng)預(yù)制管片砼澆搗施工質(zhì)量控制，對砼的澆筑方式、振搗頻率、振搗時(shí)間等進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止振搗過程中欠振、漏振造成砼振搗不密實(shí)而影響砼的整體輕度，同時(shí)合理選擇砼振搗器具，嚴(yán)格控制砼振搗時(shí)間，以免過振導(dǎo)致砼骨料離析、漿液上浮而形成收縮裂縫。

（3）加強(qiáng)砼養(yǎng)護(hù)管控。完成預(yù)制管片澆筑作業(yè)后，必須嚴(yán)格按照管片養(yǎng)護(hù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，使管片砼內(nèi)部與外部保持均勻的溫度，盡快形成早期強(qiáng)度，以此提升管片砼的抗拉能力，進(jìn)而最大限度地減少裂縫的出現(xiàn)。蒸汽養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)嚴(yán)格依照養(yǎng)護(hù)要求的時(shí)間及溫度，嚴(yán)禁私自調(diào)整。預(yù)制管片蒸養(yǎng)結(jié)束后，管片應(yīng)在濕度大于50%、溫度約20℃且無風(fēng)的環(huán)境下擱置一段時(shí)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(hù)車間運(yùn)輸至外界環(huán)境中，防止管片過早運(yùn)出而導(dǎo)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(yán)控材料質(zhì)量。首先，做好骨料的質(zhì)量控制，預(yù)制管片砼用砂石骨料，應(yīng)優(yōu)先選擇級配良好、針片狀顆粒含量低的骨料；其次，加強(qiáng)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(zhì)脫模劑，尤其是對預(yù)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(yù)制管片表面氣泡，應(yīng)在砼澆筑施工前進(jìn)行嚴(yán)格打磨清理，確保表面平整光滑，避免灰漿殘留而導(dǎo)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(yù)制管片模具設(shè)計(jì)時(shí)盡量減小凹槽深度，并適當(dāng)增加坡度，從而減少凹槽位置氣泡的聚集，使振搗時(shí)氣泡能夠順利逸出。

（3）嚴(yán)控振搗質(zhì)量。預(yù)制管片砼澆筑時(shí)，應(yīng)結(jié)合盾構(gòu)管片實(shí)際及標(biāo)準(zhǔn)要求，選擇合理的分層厚度，以免因澆筑厚度過大而導(dǎo)致氣泡排出困難。另外，在進(jìn)行砼的振搗施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合不同投料階段的氣泡排出情況及漿液上浮情況，合理調(diào)節(jié)振搗器振頻，在漿液上浮一定量時(shí)降低振頻，在氣泡排出量減少時(shí)進(jìn)一步降低振頻，并在后期氣泡基本無排出時(shí)，按照低頻振搗適當(dāng)延長30s后停振，如此能夠使砼內(nèi)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(jìn)行同批次盾構(gòu)管片的預(yù)制施工時(shí)，應(yīng)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(yán)格一致。

（2）預(yù)制管片拆模時(shí)，應(yīng)盡量縮短同一管片先拆與后拆的時(shí)間差，并對先拆模部分按要求進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，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(yù)制襯砌管片的養(yǎng)護(hù)施工中，應(yīng)嚴(yán)格依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行漫水養(yǎng)護(hù)，且養(yǎng)護(hù)用水質(zhì)量應(yīng)滿足要求，并做好相應(yīng)防護(hù)。

2.4 崩邊控制舉措

管片脫模時(shí)必須小心謹(jǐn)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(yīng)確保其強(qiáng)度不低于25MPa；管片搬運(yùn)、運(yùn)輸及吊裝過程中，應(yīng)按要求做好防護(hù)；管片堆放時(shí)應(yīng)設(shè)置柔性材料，以有效規(guī)避管片間碰撞而造成的損傷。

3 結(jié)束語

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