盾构管片质量控制研究

黄文侯 郑雪云

摘 要：文章以厦门轨道交通施工为例，主要从模具、原材料、混凝土這3个方面探讨了保证管片预制质量的控制措施，并详细介绍了成品检测与试验的方法与步骤，从而全面提升了地铁混凝土管片的质量。

关键词：盾构管片 预制管片 质量控制

1.工程概况

厦门市轨道交通2号线二期工程，由一期起点向西延伸至天竺山站，共计管片数量20376环。根据设计图纸，盾构区间管片为通用型管片。管片设计参数如下：内径5500mm；幅宽1200mm；保护层厚度外侧50mm、内侧50mm；衬砌厚度350mm；分块为6分块（1封顶块+2邻接块+3标准块）；拼装方式为错缝拼接；组合方式为通用环；连接方式为衬砌环的纵、环缝采用弯螺栓连接，包括16个环缝连接螺栓和12个纵缝连接螺栓；接触面构造为环缝接触面，为平面；混凝土强度要求为C50，抗渗等级P≥10的钢筋混凝土；管片平均含筋量约170/kg。

2.模具的质量控制

针对厦门市轨道交通2号线二期工程标段管片需求量，决定管片预制采用一条“1+5”流水线，投入12套模具，并采用蒸养的方式，加快模具的周转，预计管片日产量可达24～30环/ d。模具在流水线上应放置稳固，基面水平误差1mm以下。当模具公差不符合要求时，在工程师的指导下按照制造商提供的说明书的步骤进行调校。紧固模具螺栓必须使用力矩扳手进行。模具清理干净后喷涂脱模油，然后组装模具。检验前，打开模具上盖，并确认模具的正面，检查4个侧模的受压区表面是否有凹痕，调节螺栓四周是否完好，小心清理干净，进行测量检验。每套模具每周转100次，必须进行系统检查，其允许偏差必须符合要求。

3.原材料的质量控制

3.1钢筋

（1）钢筋验收。①原材料进场，收集质量证明，登记进场材料台帐；②通知甲方驻厂人员到场取样。自检、见证取样按规范要求进行；③自检合格并经监理同意后使用；④厂内堆放的材料“已检”与“待检”分开存放。

（2）钢筋成型。①钢筋成型时，严格按着钢筋加工大样图断料和弯曲成型；②钢筋入弯弧机时，应保持平衡、防止平面翘曲，成型后表面不得有纹裂，并与大样图进行对比，有偏差时可用人工进行局部调整；③受力主筋和箍筋的弯钩和弯折应符合相关的规定；如弯折角度、弯弧内径、箍筋弯后平直部分长度等；④钢筋加工的形状、尺寸应符合设计要求，其偏差符合设计要求。检查数量：每工作班同一类型、同一加工设备且≤15环的钢筋抽查应≥5件。如合格做上标识。

3.2水泥

以硅酸盐水泥材料为宜，其对应的强度等级应达到42.5及其以上水平，碱含量上限值为0.60%，并对C3A含量提出了要求，应限定在8%范围内。需要综合参考水泥掺和材料以及外加剂等材料，通过不断的试配确定最佳的水泥品种。

3.3粉煤灰及矿粉

以相关规定为参考，综合工程实际条件选定合适的粉煤灰以及矿粉，工程对胶凝材料的要求主要表现在水泥含量这一因素上，即在使用胶凝材料过程中应控制好水泥的用量。伴随着季节的变化，掺和料中的粉煤灰以及矿粉使用量也需要做以调整，通常掺量应控制在30～45%内。

3.4细骨料和粗骨料

在本地铁管片混凝土施工中不允许使用碱性活细骨料，综合工程标准可知，中砂是较为理想的材料。参考《建筑用砂》（GB/T 14684-2011）可知，其应达到Ⅱ区颗粒级配要求。对于粒径为0.06mm的中砂材料，其总计筛量至少应为65%；对于粒径为0.015mm的中砂材料，其总计筛量至少应为95%。考虑到中砂中存在一定的泥沙以及泥块，因此也提出了相关要求，即含泥量≤1.5%，泥块量≤0.5%。

与细骨料类似，粗骨料宜使用碎石材料，其最大粒径应≤33mm，最佳范围为5～20mm。此外，其含泥量≤0.7%，泥块含量≤0.3%。

3.5外加剂

（1）以《混凝土外加剂》（GB 8076-2008）为参考，明确所使用的外加剂的质量要求，在混凝土材料中需要使用到化学外加剂，此时应将其中的氯离子含量控制在0.02%范围内。

（2）考虑到工程对混凝土的要求，最终使用了减水剂以及抗裂防水剂这两种外加剂，同时以适当比例与水泥等材料进行拌和。在管片施工时，其砂浆减水率至少应达到20%，性能指标如下：管片最小强度等级为C50；最大水胶比为0.36；最小胶凝材料用量为360kg/m3；最大胶凝材料用量为480kg/m3。

4.混凝土质量控制

4.1混凝土搅拌

（1）为了提升混凝土搅拌的效率，应在正式操作前进行试验，通过对砂石含水量的检测，不断优化材料配比情况。

（2）在进行混凝土搅拌作业时，需将单盘称量偏差控制在规定范围内，每班开班前均需对其进行检查，在确保无误后方可进行施工。

4.2混凝土拌合物检验

（1）首次使用混凝土配合比时应进行开盘鉴定，其工作性满足设计配合比要求时方可投入生产。生产时应至少留置一组标准养护试件作为验证配合比的依据。

（2）每次开班前均需要进行开盘检测，由此确保管片生产质量。

（3）混凝土运输到现场时，现场质检员、实验员应严格检查混凝土的质量，不合格的混凝土严禁入模。混凝土浇筑入模时，砼坍落度控制≤70mm，并应注意控制浇捣的连续性和速度，防止坍落度损失而影响浇捣质量。

4.3混凝土浇筑

事先进行模具组装，当通过验收后方可进行浇筑作业。在浇筑过程中密切关注浇筑质量，一旦出现不合乎工程标准的问题时则需要进行返工，通过验收后需要将标识牌摘下。在浇筑过程中，应遵循分层施工的原则，并提升砼在模具内分布的均匀性。

基于提升浇筑效率的目的，应遵循先两端后中间的浇筑顺序。待浇筑成型后，应对表面进行抹平压光处理。

4.4蒸汽养护

对已完成浇筑的混凝土进行观察，当其表现出初凝状态后，则需要进行养护处理。基于事先预埋的出坑通道，管片模具可以进入蒸养室并对混凝土结构进行养护。在养护过程中应注意：（1）升温时间应在1～2h内，不可出现过度升温的情况，否则混凝土会急剧膨胀并对内部结构造成损伤，通常每小时升温以15℃内为宜；（2）工程对恒温时间提出了要求，宜控制在1.5h左右，在进行蒸汽养护时温度宜控制在50℃左右。（3）降温时间控制在1h以上，未到规定降温时间禁止脱模。

5.成品检测试验

任何一块管片均需通过质量检测，确保其表面不存在孔洞、露筋等质量问题。产品应交由专门的质检部门进行检验，并对所有检测数据加以记录，将其印在产品标识上，而后进入水池养护。

5.1三环拼装试验

对各环、各片之间的拼装情况进行检验，确保二者均达到工程提出的精度要求。进行水平拼装试验，在此基础上方可展开批量生产。在大批量生产过程中，每隔200环均需要进行一次水平拼装检验。管片拼装可利用多点可调度平台进行，本工程中平台数量应达到12个。

5.2管片检漏试验及抗弯试验

（1）注重盾构区间混凝土管片的质量检测，每完成100环的衬砌后均需要随机抽取一块用于检漏试验，经过3次试验且均达到工程标准后，则可将检测间隔提升至200环。

（2）对管片进行抗弯试验，由此确定裂缝以及破坏荷载情况，基于此条件对管片的挠度与水平位移进行检测。

5.3管片抗拔试验

试验时管片应平稳放置在试验台上，并将拉力螺旋杆旋入灌浆孔，随后安装测力传感器，由此展开加载测试。

遵循分级加载的原则，以短期荷载检验值为参考，当实际荷载值<该值，此时单级荷载应为该值的20%；反之，单级荷载应为该值的10%；若二者的荷载值相接近，此时应将恒载时间控制在3min及其以上。

确定不同的抗拔力，由此分别对灌浆孔的螺栓位移量展开测定，同时做好记录。当位移出现急剧增加且传感器所测出的数值并未发生改变时，此时螺栓周围混凝土遭到破坏时的荷载便是抗拔力极限值。

6.结束语

综上所述，在地铁施工过程中，对混凝土管片的质量提出了较高的要求，因此应挑选合适的原材料，以试验的方式确定配比，基于科学的方式进行施工。此外，应做好混凝土质量检测工作，并将所有数据加以记录，由此全面提升地铁混凝土管片的質量。

参考文献：

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[2]李弘刚.浅谈TBM施工混凝土管片生产的质量控制[J].陕西水利，2010（04）：67-68.

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