深圳地铁机机区间盾构管片质量问题与控制

2014-04-08徐臻策

四川建筑 2014年1期

徐臻策

(中铁二局，四川成都610031)

1 工程概况

深圳市城市轨道交通11号线土建工程机场站至机场北站盾构区间管片总量为1 528环，管片生产采用单楔通用型模具12套，楔形量38 mm。盾构隧道管片由6片组成，外径6 000 mm，内径5 400 mm，长度1 500 mm，厚度300 mm。管片混凝土强度等级为C50，抗渗等级为P12。预制管片作为盾构隧道的主要受力构件，其成型后的质量直接关系到隧道的安全运营。因此盾构管片施工过程要严格控制质量，保证隧道结构的自防水和结构安全。

2 预制管片产生的质量问题及原因分析

本区间的盾构管片按照相关的文件要求，首先进行了条件验收，通过之后再进行首件验收，随后进入试生产阶段。在试生产过程中发现了混凝土管片表面出现气泡较多、裂缝、缺棱掉角等质量问题。以下是对这些质量问题的原因分析及解决方案。

2.1 气泡

2.1.1 出现的部位及危害

主要出现在管片的四个侧面，有时螺栓孔的周边也会出现，以止水槽处(变节面处)的情况最为严重，该处气泡孔径较大，孔径最大达到11 mm，深度最大达到5 mm。如果不加以控制，不仅影响构件的外观质量，甚至会降低混凝土的自防水效果。

2.1.2 原因分析

(1)混凝土振捣时间不足，在气体尚未完全排出之前就结束振捣。

(2)减水剂与混凝土的相容性不好。

(3)混凝土坍落度偏大，气体不易排出。

2.1.3 解决方案

(1)采用35型、50型捣固棒配合进行插入式捣固，在变截面处使用35型小捣固棒进行捣固，其余位置使用50型捣固棒。同时要求工人加强管片中部混凝土的振捣和收棒操作，做到混凝土表面无明显下沉、无气泡冒出和有浮浆析出，三项指标均要满足为判定原则；提高预埋件的安装质量，加强预埋件处混凝土的振捣。

(2)调整减水剂用量：PCA聚羧酸早强型减水剂能有效地防止混凝土坍落度的损失和改善混凝土的凝固，不但能在一定程度上减少气泡，也能减少裂缝的产生。减水剂用量由原来的0.8%调整为1.0%，调整后气泡明显减少。

(3)对于混凝土质量的原因，加大混凝土生产过程的控制。开盘前必须检测砂石料的含水率，根据含水率的变化调整混凝土施工配合比并严格执行，加大坍落度的检测频次，坍落度严格控制在70±20 mm之间；拌制混凝土时先对水泥、砂、碎石干拌10 s，在加入减水剂及拌合水后继续搅拌2 min。

(4)气泡修补：先用钢丝刷对修补处进行清刷，使未暴露出来的气孔完全展开，再用清水将其冲刷干净，待表面水分吸收后在修补处涂刷一层粘霸SBR，随后用调配好的岩补FC材料在表面瑕疵处通过刮擦涂覆的方式进行修补。该岩补FC材料是已配制好的干粉混合物，只需在现场添加清水，即可形成高度均匀的砂浆；可用于填补混凝土表面上深至3 mm的蜂窝结构和空穴，只要加入适量水进行混合就能形成无尘表面。

2.2 缺棱掉角

2.2.1 表现形式及危害

缺棱、掉角现象主要表现在内弧面、外弧面棱角缺块及内弧面飞边。缺棱、掉角现象会影响管片的外观、结构尺寸及拼接安装，严重的还会影响列车的安全运营。如内弧面的掉角，如果处理不好，在运营期间，由于长时间受振动影响，原来修补处会出现掉块现象，危及列车的安全运营；止水槽处的缺棱则影响隧道结构的防水效果。

2.2.2 原因分析

(1)钢模拼接面留有混凝土残渣等杂物，组模时合缝不严，形成漏浆现象，管片脱模时，漏浆处混凝土的剥落导致管片内弧面飞边。

(2)组模时，钢模端板的紧固螺栓未上紧，在浇筑混凝土时，模板移位形成混凝土漏浆，管片脱模时，漏浆处混凝土的剥落导致管片内弧面飞边。

(3)模具顶部卷边(毛刺)。脱模时，卷边处易导致混凝土粘皮现象，使管片外弧面棱角缺块。

(4)倒运过程碰撞脱落。管片在出入养护池和进出堆场的过程中，由于操作因素，可能造成管片的碰撞，导致管片缺棱、掉角现象。此种情况一般发生在管片内弧面棱角部位，是管片缺棱、掉角的主要原因，也是质量控制的重点。

2.2.3 解决方案

(1)设专人清理模具，在合缝处增设密封胶条，并加强检查，发现密封胶条脱落或破损，则重新安装。

(2)发现钢模顶部四周卷边或钢模发生变形，及时进行维修、保养。

(3)对于四周粘皮现象，使用浓度较大的脱模剂涂刷，同时加强混凝土的收面工作。收面时，钢模四周用木模拍打，使混凝土表面达到密实。

(4)加强叉车工的操作培训，在转运管片时要求慢速行驶。同时在货叉上缠裹橡胶条，避免管片与货叉之间产生硬接触，破坏管片外弧面。

(5)缺棱掉角修补：使用岩补GP材料配合粘霸SBR材料进行修补。先凿出损坏处松散的混凝土，再用钢丝刷将管片损坏处清理干净，并用水冲洗干净，待水分吸收后在修补处均匀涂刷一层粘霸SBR胶水，等胶水程半透明状后立即用拌制好的岩补GP砂浆进行逐层填补、抹平、修边，修补砂浆初凝后加强养护。

经验证：水粉比为0.18、养护条件在温度27℃、湿度55%的条件下，7 d抗压强度达到35 MPa，28 d抗压强度达到50 MPa。

2.3 裂缝

2.3.1 表现形式及危害

按管片裂缝产生的原因分为温差裂缝、干缩裂缝和结构受力裂缝，主要出现在外弧面和拼接面。在实际操作过程中，细微裂缝的出现难以避免。裂缝的产生会影响管片的防水功能和外观，降低管片的耐久性，严重的还会影响管片的结构性能。

2.3.2 原因分析

(1)温差裂缝。管片拼接面裂缝和外弧面端部平行裂缝主要属于温差裂缝。管片拼接面裂缝产生的原因是管片在蒸汽养护时，蒸汽直接吹在钢模的端板上，使钢模在较短时间内，温升急剧。由于钢模和混凝土的线膨胀系数相差较大，钢模的膨胀牵扯初凝的混凝土，使混凝土表面出现了裂缝，在温度降低的情况下，此裂缝又收缩，形成重叠。由于构件内有钢筋骨架的约束，此裂缝仅在保护层的表皮发展，可通过调整蒸汽管道解决此问题；管片端部平行裂缝是由于管片降温过快形成的，工人急于脱模生产，停汽后不久便打开蒸养罩，使管片温度由60℃急剧下降至环境温度，外弧面端部的混凝土由于处于临界端，温差影响最大，混凝土表面的急剧收缩便产生温差裂缝。

(2)干缩裂缝。混凝土浇筑后，表面覆盖养护不到位，使混凝土表面受到外界环境的影响，水分散失导致混凝土内外硬化时间及强度变化不一致，便会产生干缩裂缝。外弧面的龟裂属于此类裂缝。

(3)结构受力裂缝。此类裂缝较常在管片堆放过程中形成，在水平堆放时，由于混凝土还未完全达到设计强度，地面不均匀沉降，堆放高度较高(6层)，且上下垫木不在一条直线上，使管片存在附加应力而产生裂缝。

2.3.3 解决方案

(1)温差裂缝的解决方案主要有：①严格按照蒸养规程进行养护，蒸养前，必须静停时间不少于2 h，使混凝土达到终凝；②蒸养时，升温速度控制在10～15 ℃/h，恒温不宜超过60℃，持续2 h；③避免蒸汽直接吹在钢模上；④使用耐高温、摩擦阻力小的脱模剂，从而减小混凝土与钢模间的粘结力；⑤降温时关闭供汽阀，掀开部分汽套，让模具和混凝土自然冷却1 h后再全部撤走汽套，半小时后才能脱模，管片脱模后涂抹养护剂进行养护。

(2)混凝土初凝时，打开面板进行抹面作业，分为粗抹面、中抹面和精磨面，管片收面后用塑料薄膜及时覆盖，脱模后的管片及时养护。

(3)管片堆场进行硬化处理，且水平放置时，应将上、下层垫木放置在一条铅垂线上。堆放高度不超过4层。