盾构管片的生产质量控制及修补措施

■李 姣

（中铁十八局集团第四工程有限公司，天津 300350）

在城市化进程不断推进的背景下，盾构法施工被广泛应用在地铁工程施工中。盾构管片是盾构法施工的主要原材料，其生产质量直接关系到隧道工程的安全性和稳定性。因此，必须严格控制盾构管片的施工质量，以满足隧道结构自防水和安全性的需求，控制好盾构管片生产的每个环节，从根本上保症盾构管片生产质量。基于此，开展盾构管片的生产质量控制及修补措施的研究就显得尤为必要。

一、工程概述

天津地铁6号线工程（梅林路站—咸水沽西站）全长14km，设车站9座，区间9个，再加上一个电力区间和出入段线，共计11个盾构区间，管片数量约为17795环，采用内径5.9m及5.5m、厚为0.35m管片，按照盾构施工单位提供的施工计划，管片供应时间为2019年11月15日—2021年1月18日。

管片标准：管片内径5900mm（外径6600mm）及5500mm（外径 6200mm）、管片环宽为 1.5m和 1.2m(在R≤450m半径区间的管片环宽采用1.2m)两种、厚度350mm，每环管片由1块封顶块、2块邻接块、3块标准块组成。管片混凝土采用强度C50，抗渗等级≥P12。混凝土56d电通量≤1000C，氯离子扩散系数不宜大于3×10-12m2/s，混凝土最大氯离子含量0.06%，混凝土最大碱含量3.0kg/m3，单位体积混凝土SO3最大含量不应超过胶凝材料总量的4%，抗裂等级指标：L-V。全环管片环与环间由16根M30的纵向弯螺栓，块与块之间通过2根M30环向弯螺栓（全环共12根）连接。钢筋一般采用HPB300和HRB400E级钢筋。

二、盾构管片制作精度要求

本工程在施工中，对盾构管片的制作精度有严格要求，主要体现在以下几个方面：

第一，单块盾构管片的宽度允许误差为±0.5mm；弧弦长度允许误差为±1.0mm；成环之后的外半径允许误差为0～+2mm；内半径的允许误差为±0.5mm；管厚度误差为 -1～+3.0mm。

第二，钢筋混凝土管片制作采用高精度钢模，其宽度和弧弦长的允许误差为±0.4mm，使用完成后要及时保养，每生产100环盾构管片，进行一次精度检验。

第三，保症钢筋混凝土盾构管片的表面相对平整，无缺棱掉角。

第四，单管片最大裂缝宽度的允许值为0.2mm。

三、盾构管片的生产质量控制措施

（一）盾构管片生产质量管理措施

1.PDCA循环质量控制

PDCA循环的内容是将盾构管片生产质量管理分为四个阶段，P计划、D执行、C检测、A处理。在生产质量管理中，各项工作严格按照作出计划、计划实施、实施效果检查，将成功的经验和方法纳入标准，没有解决的问题留到下一循环进行解决，是提升盾构管片生产质量的基本方法，其主要模型如图1所示。

图1 PDCA循环模型

在盾构管片生产中要积极推行全面质量管理措施，采用PDCA循环模式，可促使盾构管片的生产质量在计划控制下逐步提升，实现预期质量目标。针对生产施工中存在的质量问题，可由工程师任组长，安质部长、实验室主任、工程部长任副组长，成立QC小组，针对存在的质量问题，制定相关的活动主题，从而逐步改善盾构管片的生产质量。

2.三阶段质量控制

所谓三阶段质量控制，指的是事前控制、事中开展、事后控制，从盾构管片生产全过程入手，保症生产质量始终处于可控状态。

事前质量控制：按照ISO9001标准，结合工程特点，制定与之相适的质量计划，并合理设置人员、设备、材料等，做好技术交底、图纸审核及图表选定工作。如果工程质量的标准比较高，应用了多项新技术、新材料、新工艺，则要推行试验先行施工制度，确定最佳的生产工序和生产参数，为后期生产盾构管片提供科学的依据。

事中控制：选择专业技术水平高的测量人员，按照质量管理体系中对盾构管片生产的质量要求，落实全过程质量控制，严格执行复核制度，加强技术交底，及时向现场监理工程师报批，保症盾构管片生产质量。严把过程检验和试验关，保症每个生产环节、每个部位的生产质量在生产过程中都能受到良好控制。及时组织质检人员、技术人员对盾构管片各道生产工序进行自检，对存在的问题，及时组织人员进行分析研究，制定处理措施，保症实施效果[1]。同时,要及时通知业主和监理单位，经过现场认可后，才能进行下一道工序。

事后开展：当每道生产工序全部结束之后，立即开展质量控制结果评价，对质量偏差进行纠正，及时查找不合格的原因，避免第二次发生。

（二）盾构管片生产过程质量控制措施

1.钢筋加工、骨架成型控制措施

在钢筋加工中必须保症钢筋的品种、级别、规格都符合工程设计要求，如果需要变更，要及时办理设计变更。严格按照设计图纸的要求进行钢筋切断和弯曲，先进行放样，制作样板，按照样板中的规定，合理加工钢筋，避免发生平面翘曲，成型之后表面严禁存在裂纹，并保症成型的尺寸符合设计要求。钢筋加工误差要符合表1中的规定。

表1 钢筋加工允许误差表

表2 模具允许偏差和检验方法

在钢筋骨架连接中必须符合设计要求，保症钢筋的级别、规格、长度、根数、胎具符合料表中的要求，并在专业的胎具上进行制作。

在焊接前需要对焊接位置的尺寸进行详细检查，清除焊接位置的水锈、油污、氧化铁皮等，在钢筋骨架焊接中要尽量选择二氧化碳气体保护焊，严格按照焊接工艺进行焊接，在焊接中研究开焊、漏焊、咬肉等质量问题[2]。

2.钢模质量控制措施

钢模在使用之前，需要对宽度、弧度、弦长、内腔高度等进行详细检测，其允许偏差和检验方法如表2所示。

在模具使用前需要将其表面的混凝土残渣全部清理干净，然后再涂抹脱模剂。预埋件焊接完成后，要将模中的焊渣、杂物等全部清理干净，在混凝土浇捣完成后，立即清除钢模上散落的混凝土[3]。

3.混凝土施工质量控制措施

在混凝土浇筑之前，需要对各种原材料进行全面系统的检查，保症都达到设计要求之后，才能进行配比试验。外加剂要检测溶液是否搅拌均匀，在冬季施工时要检测外加剂是否存在结晶，有结晶严禁使用。此外，在盾构管片生产中应按照不同季节配制基准配合比，配合比由具有相应资质的检测机构出具，并和混凝土配料单及打印记录相互对应，按照砂石的含水率将基准配合比调整为生产配合比。

在混凝土配制中，每盘投料量不应大于搅拌机的额定投料量，最小投料量不应小于额定投料量的40%，每盘混凝土的搅拌时间不应小于120s。原材料添加时称量误差也要严格控制，比如：水泥、水、外加剂的称量误差为±1%，砂、石的称量误差为±2%。每次混凝土配制的前三盘都要进行坍落度检测，此后每10盘进行一次检测。每2000m2混凝土要进行一次氯离子检测，以便及时掌控混凝土的耐久性[4]。

在混凝土浇筑时采用专业的振捣台进行振捣，每块盾构管片的振捣时间要控制在4～6min，具体时间按照混凝土的坍落度而定，保症振捣的密实性，振捣结束的标志为：混凝土表面不再冒泡和泛浆为止。同时,要严格控制水灰比，降低收水的时间，提升表面的光洁度，避免发生收缩裂缝，保症外观质量。

当盾构管片脱模和降温之后，吊入养护池中集中养护，但要保症管片入水前和池水温差小于10℃。在夏季养护时，浸水养护时间不少于7d，水池中的水温控制在10℃以上，水池水位要高出盾构管片3～5cm。浸水养护7d之后，吊出盾构管片集中堆放，用土工布进行全覆盖，每天洒水养护，避免发生裂缝，持续14d后，可停止养护[5]。在冬季养护中，浸水养护时间不低于14天，停止养护之后，在车间中静置24h以上，待表面水分彻底干燥后才能运输出车间。主养护室的管片停留时间为3h，停留管片数量为18个，生产一个管片需时3×60/18=10 min，日产量22片×60 min/10min=132片，可以满足最大限度要求。

四、盾构管片修补保症措施

（一）常见的缺陷

在盾构管片生产中，常见的缺陷包括以下几点：

1.露筋：盾构管片在生产中，钢筋没有被混凝土完全包裹，一部分外露在空气中，属于典型的严重缺陷，需要集中修补处理。

2.蜂窝：表面缺少水泥砂浆，导致部分石子外露，也属于严重缺陷。

3.裂缝：在盾构管片表面存在超过设计允许宽度和深度的裂缝，属于严重缺陷。其他少量不影响管片结构性能和功能的裂缝为一般缺陷。

（二）缺陷修补方法

第一，非贯穿性干缩裂缝的修补方法。在修补之前进行集中清理，通过清水清洗干净，如果表面比较光滑，则还要做凿毛处理，涂刷108#胶与水泥混合成的浆体，凝固之后打磨平整即可。如果裂缝规模比较大，可采用切割机先将裂缝切开，深度和裂缝深度相同，再用水泥浆液进行修补，保症修补后的颜色和管片颜色一致。

第二，麻面、气泡的修补方法。如果深度小于5mm，用水泥浆液填平即可。如果深度超过5mm，则要先去除表面裂痕后再用清水冲洗，通过水泥砂浆填平，凝固之后再打磨平整。

第三，一般缺陷和掉角修补方法。先将松散的颗粒和其他杂物清理干净，洒水润湿处理，但严禁形成积水。采用抗裂性好的修补砂浆，修复到管片原状，初凝固之后抹平，达到初始强度之后，再打磨平整[6]。

（三）修补质量控制措施

无论何种缺陷，修补之后必须和管片原有的颜色无色差，并且修补之后的强度不能小于管片的实际强度，必须合理调整白水泥的掺量，保症修补之后砂浆的颜色和管片的颜色相互一致。修补混合料的配比要严格控制，并由试验室专人参与到修补混合料配制中来，对配制质量严格把控，保症修补材料的质量符合设计要求。对修补人员定期开展技术培训，及时完善技术交底，熟悉各个修补技巧，保症修补质量。

综上所述，本文结合工程实例分析了盾构管片的生产质量控制及修补措施，分析结果表明盾构管片是城市轨道交通施工的主要原材料，其生产质量直接决定了城市轨道交通的质量。因此，在具体生产中，必须切实做好质量控制措施，保症每个生产环节的质量都符合要求,同时发现缺陷，要及时处理，以保症施工质量。