地铁管片生产过程中裂缝的成因与预防

董 杨

(中铁十八局管片厂，天津 300356)

地铁管片生产过程中裂缝的成因与预防

董 杨

(中铁十八局管片厂，天津 300356)

随着城市的现代化发展和科学技术的广泛应用，一些轨道交通被越来越多地建立在城市的公共交通系统中，地铁工程的建立对于缓解城市交通压力起到了非常关键的作用。但在建设过程中，对于工程质量的控制尤为关键，因为这不仅涉及到项目投资的成功与否，更关系到人们的生命和财产安全。影响一项工程整体质量最关键环节就是工程的施工质量，对于地铁工程来说实现对管片质量的控制非常重要，这需要通过健全相关的质量管理体系来加以完善。

地铁 管片 裂缝 成因 防治

地铁交通具有舒适性、安全性高、便捷性和准时性等诸多优点，在我国的大中小城市中得到广泛的建立，是当前市政部门解决居民交通出行问题一个重要方法。盾构法作为地铁工程和隧道工程施工过程中广泛应用的一项技术，具有机械化程度低、施工过程更加安全、对周边构筑物影响小、容易对地表沉降现象进行控制等诸多的优点。但在实际的施工过程中，这种方法仍存在一定的弊端，管片非常容易出现错台、开裂、漏水和渗水等质量的缺陷，这其中以管片的开裂带来的后果最严重。本文就针对于管片在生产过程中出现裂缝这一问题进行如下的论述。

一、管片在生产过程中发生开裂的特征和相关实例

管片在生产过程中出现开裂的情况主要发生在两个阶段：第一个阶段是管片在进行脱模操作后进行的养护阶段，这时候可能会在管片的表面出现裂纹，可以通过直观的观察发现；第二个阶段发生在管片在生产出厂后的运输、拼装和吊卸过程中出现的微小裂纹。管片本身出厂时是需要进行质量检测的，但由于这一阶段产生的裂痕非常细小，不容易被观察，所以在检测时很容易被忽略，但是这种裂痕一旦受到力的作用就会迅速扩展，形成更大的裂痕。

对于前一种情况1996年的广州地铁一号线和2002年的南京地铁三标均出现过，南京地铁工程出现的管片问题是在外弧面有很多的裂纹，这种裂缝人可以通过眼睛直观地发现，在这一施工质量问题中，有的裂纹已经深入到管片的保护层中。对于后一种情况，同样是广州地铁出现过，这次是二号线。在市二宫到江南西站这一区间范围内，地铁的盾构管片出现了问题。在周围的管片没有开裂问题和施工本身掘进正常的情况下，有一少部分的管片有严重的网格状裂痕出现，有的管片的开裂方向和隧道轴呈现出45度的夹角，并且呈现出一种毫无规律的雁列排列。

二、造成管片开裂的原因

地铁施工过程中管片采用的结构大多是钢筋混凝土的结构，这也普遍应用于一般的施工建设过程中，造成管片开裂的主要原因：一方面可能是受力过大引起的，另一方面也可能是因为受力不均匀造成的。在实际的地铁施工过程中，地铁管片的受力情况和理论设计中的受力情况往往存在一定的差异。此外，常见的管片开裂更多地是发生在管片的生产过程中，造成这一过程管片开裂的主要原因有施工工艺的不合理、不科学和混凝土配比达不到设计要求两个方面。

三、解决生产过程中发生管片开裂的方法

（一）进行施工工艺的改进

在正常的管片制作工艺中要先后经过混凝土搅拌、浇筑、振捣、模内的蒸养、脱模、蓄水和喷淋养护等工序，这其中以管片的养护和振捣对管片质量的影响最为严重，其中涉及到的混凝土密实度是引起管片出现裂缝的重要影响因素。

1、管片的养护

对地铁的混凝土管片进行养护可以通过脱模前、后分别进行养护来完成。在进行脱模前的养护时，通常采用自然养护的方式，但有时也会采用蒸汽养护的方式，采用这种养护方式能够加快钢模进行周转的速率，但这种养护方法对于蒸养时的内外温度、最高温度、升、降温的梯度非常敏感，需要进行严格的控制。实际生产过程中对于管片的蒸汽养护时间大约控制在7小时左右，其中内外温差不能够超过19℃，恒温室的最高温度不能超过90℃，升、降温的梯度不能够超过每小时20℃。在进行脱模后养护时经常采用蓄水养护和喷淋养护的方式，养护的周期大约维持在7天左右。我国部分地区采用的养护方法各不相同，如广州就经常采用喷淋养护的方式，但这种养护方式实际发生的管片开裂问题就比较多，而在我国的上海和南京地区就经常采用蓄水养护等方式。目前这两个地区地铁管片出现开裂的情况比较少见，深圳地区在进行管片的养护时往往采用两种方式相结合的方法。

通过实际发生管片裂痕的对照，并对其中的具体细节进行分析可以发现在管片配筋、地质特性、施工参数和混凝土的配比情况完全一致的情况下，当管片受到13000KN左右的总推力时，采用蓄水养护方式进行养护的管片不会出现表面开裂的问题，而且当总推力达到30000KN左右时管片都不会发生表面的开裂，但采用喷淋养护这种方式的一部分地铁管片就会发生表面的开裂。通过以上的对比可以发现，当前我国主要生产的混凝土管片中水泥量一般都超过 410kg/m³，这种C50级别的混凝土管片需要经过至少 7天的蓄水养护，这时水化作用才能进行完全，进而使混凝土密实度得到有效的增强，保证管片不会出现表面开裂的情况，这么做能够从根本上杜绝开裂现象的发生，这也为日后的地铁施工和管片生产提供了一定的参考依据。

2、管片的振捣

现如今我国国内生产管片的厂家主要采用两种振捣模式，这是由他们使用的钢模决定的：一部分厂家使用欧洲进口的钢模，采用的是整体振捣；另一部分厂家使用日本进口的钢模，采用的是人工振捣。

这两种振捣模式比较而言，整体振捣相对更容易操作，而且震动的能量更大，在对同一水平面的混凝土进行振捣时，整体振捣更加均匀，但在竖直平面上就到不到均匀振捣，而且很容易在外弧面和上弧面产生浮浆，另外在一些特殊的位置上，如吊装孔和螺栓孔就会因为钢构件、构造筋密集发生过振离析的现象。

而人工振捣对于人为操作比较严格，要求操作者对振捣的工艺能够进行熟练的掌握，而且在操作过程中要保证工作的认真性，这种振捣方式震动能量相对较小，对于上述特殊位置的振捣质量更容易控制。

对于整体振捣产生的浮浆需要增加额外的混凝土来进行补偿，否则就会容易在外弧面和上弧面的表面产生细小的裂缝，严重时甚至会对保护层造成损害。

（二）因地制宜地进行合理化的配比

由于每个城市所处的地理位置各不相同，这就造成工程中用到的混凝土材料存在一定的差异，如：水泥、砂、石、粉煤灰和添加剂等的含量、性能和组分就存在一定的差异性。所以，在进行混凝土管片的生产时也要根据不同的情况进行合理的材料配比，需要施工方提前做好实验工作来得到最适宜当地情况的混凝土配比。同时还要根据季节和温度的变化情况随时调整配比情况。

结语：

地铁工程的大量建立为居民的出行提供了便利，缓解了城市的交通压力，是城市现代化和城镇基础设施建设内容中非常重要的一部分，但在具体的施工过程中，还需要对施工进行合理化的控制，这样才能够保证工程的安全运行，为人民的生命和财产安全提供保障。作为施工安全的一项重要环节，管片的生产在技术上还存在一定的缺陷，这需要施工部门能够积累经验，提出建设性的完善方案，为城市的工程建设做出一定的贡献。

[1]李斐,陈怀伟,王毅,朱燕琴,马长涛.地铁盾构隧道管片结构性试验标准探讨[J].都市快轨交通,2011(03).

[2]李涛.盾构隧道混凝土管片预制工艺及质量控制[J].市政技术,2011(03).

[3]陈卫星.盾构管片均质圆环法计算模型探讨[J].有色冶金设计与研究,2011(S1).

[4]米翠英.降低盾构管片裂纹不合格率[J].科技传播,2012(15).

[5]王春征,马赟,李晓超.盾构管片的裂缝防治技术[J].施工技术,2012(S1).

[6]李皓文.超大直径盾构管片裂纹分析及质量控制[J].山西建筑,2013(03).

TU75

B

1007-6344（2015）02-0106-01