盾构管片质量缺陷分析与控制

2021-03-05史婷

运输经理世界 2021年3期

关键词：色差管片气泡

史婷

（湖杭铁路有限公司，浙江杭州311215）

0 引言

盾构管片作为隧道的最内层屏障和永久衬砌结构，钢筋混凝土构件的质量影响整个盾构隧道施工的成败，是施工的重要环节，本文以某城际铁路为例分析管片生产中的质量缺陷控制。

1 工程概况

某城际铁路管片环为两种规格：外径6700mm，内径6000mm，厚350mm、环宽1500mm 和外径6200mm，内径5500mm，厚350mm，环宽1200mm，每环6 片管片。管片混凝土强度C50/C55，混凝土抗渗等级P12。

2 质量缺陷分析及控制措施

2.1 气泡

管片表面不同大小的圆状小坑。

形成原因：管片在搅拌时，由于混凝土骨料间隙形成的气泡，受到振动挤压作用，一部分振捣过程中未排出，在管片环向两侧，特别是凹凸榫位置最为明显。还有一种气泡由于混凝土中自由水留置所形成。

修补方法：拆模后逐块检查管片，包括密封垫沟槽两侧、底面的气泡，用水把需修补部位湿润。对于直径大于3mm 的气泡，先使用修补料填平，然后采用海绵蘸取水泥擦拭。进水养池前用细砂纸打磨平整光滑。出水后逐片检查修补情况，确保修补位置平整无凸出。

预防措施：经实际得出振动时间在5～6min 较为适宜。改进振动方式，根据下料速度控制振捣，刚开始振动采用小的频率，配合大的激振力来增加排气，混凝土搅拌先搅拌砂浆，后再放入粗骨料。而后防止拌和物中粗骨料移动，宜采用小的激振力；增大物料间挤压，排出小气泡；加强模板清理及脱模剂涂刷，避免因模板粗糙影响气泡排出[1]。

2.2 蜂窝、麻面

管片侧面及内弧面出现小凹坑、麻点，表面出现酥散或漏石子的现象。

2.2.1 形成原因

（1）振捣不足：管片浇筑时，最先振捣模板两端混凝土，气泡和浆体逐渐上浮到弧形管片中部，由于表面浮浆及气泡形成过长导致混凝土气泡较多、较大，不能完全排出；由于振捣器频率，导致部分边角振动力达不到，造成局部欠振；施工人员没有严格按照操作规程，振动时间不够导致欠振。

（2）脱模剂：一些引气性差的脱模剂，会在衬砌管片所有接触面上形成微小气孔；漏涂脱模剂也会出现鲜明区域性的小气孔；稀释比例过大的脱模剂、涂刷脱模剂后未干燥成膜就浇筑混凝土、未对钢模凸出的止水槽、棱角、倒角等部位进行特殊处理，这些都会影响气泡排出。

（3）混凝土：不适宜的混凝土配合比，混凝土过于稀释，在凝结过程中，过多的水留置于混凝土中形成气泡；混凝土过于黏稠，水灰比过小，振捣气泡很难排出，造成蜂窝麻面；过长的搅拌，会使混凝土在搅拌时裹入大量气泡，导致新拌混凝土过于黏稠，振捣时不易排出多余气泡；还有细度过细的水泥、级配不合理的石子、含泥量超标的砂等不合规的原材料都会形成气泡。

2.2.2 修补方法

使用钢丝刷刷除表面油污及泥土，剥除麻面内水泥浆，凿除突出骨料和松散混凝土；用清水洗净修补面，配置水泥浆；等修补面干燥。先在修补面涂刷界面剂，然后采用光抹子将浆液抹于麻面，等一定强度后用打磨机磨光。

对于较大蜂窝麻面（深度超过50mm），先将其清理干净，必要时凿毛，露出钢筋，用水湿润用管片界面剂涂刷一层，将专用的钢筋网片焊接在原钢筋上，使用相同强度等级细石混凝土修补。待修补面干硬后磨平。需以掺加适当比例白水泥的水泥浆抹面以调整色差。修补完成后覆盖土工布或塑料薄膜保湿养护。

2.2.3 预防措施

浇筑时，混凝土从钢模中间下料向内均匀布料。下料速度应该与振捣效果相匹配，当钢模即将满时，减慢布料速度，防止混凝土溢出。合理控制振捣时间以混凝土表面不再冒气泡，无明显下沉和析出浮浆为标准。

正确使用优质脱模剂。选用性能稳定、品质优质的中性水性脱模剂。待选定脱模剂后严格按照使用说明操作，严控稀释比例，加强喷涂过程管控，做到不漏涂，同时加强对钢模凸出止水槽、棱角、倒角等重点部位的涂刷。

混凝土原因，首先需严格把控原材料品质，严格执行适宜的混凝土配合比，重点控制混凝土生产过程，增加对混凝土坍落度和粘聚性的检测，严格控制搅拌时间。

2.3 缺棱掉角

2.3.1 形成原因

管片在脱模、翻转、起吊、入池、出池倒运时磕碰导致。

2.3.2 修补方法

一般缺陷（深度5cm 以下）：修补前，将修补区松散颗粒、油污或其他污物清理干净，待破损表面干燥后再修补。将界面剂涂于待修补的混凝土表面，将水泥浆涂在待修补位置。缺棱掉角深度20～50mm，需在涂刷界面剂后，将管片修补砂浆，用尖匙填补到修补区域，填满为止，待破损表面干燥后检查修补区域与原有混凝土结合情况。如果结合不好，有剥离现象需把修补砂浆敲掉重新修补。直到结合紧密再用修补砂浆填满。修补后进行保湿养护，修补区采用细砂纸打磨平整光滑。修补后强度不低于本体强度。

严重缺陷（深度大于5cm）：修补宜在水养护7 天后进行，堆放时磕碰造成的特大缺棱掉角应及时修补，先将需修补的部位清理干净，必要时凿毛，直至露出钢筋，并使用钢丝刷刷除表面松散混凝土，然后用水湿润。潮湿面干的混凝土表面用管片界面剂涂刷一层。将专用钢筋网片连接在管片原有钢筋上，对于面积大于10×10cm 的应进行钻孔植筋。固化后使用修补细石混凝土修补。干硬后磨平表面。需以掺加适当比例白水泥以调整色差；修补完成后覆盖土工布或塑料薄膜保湿养护。修补后强度不低于本体强度。

2.3.3 预防措施

脱模、翻转时采用垂直吊具轻起轻放，专人指挥专人操作。起吊、入池、出池堆放时专人操作，并用方木隔离，防止磕碰。在搬运中轻吊慢放，着地要平稳；堆放时不宜超过3 层，并正确摆放垫木。内弧面朝上吊放管片时采用尼龙吊带起缓冲作用。在与管片接触的吊装、倒运设施上设置橡胶垫，可起缓冲作用。

2.4 管片裂缝

2.4.1 形成原因

外弧面裂缝是混凝土与空气直接接触面裂缝，一种是在混凝土表面游离水蒸发速度过快，在水养后出现的龟裂纹；另一种蒸养后就出现浅表性裂纹或表面收缩裂纹。

内弧面裂缝在管片中央，与内弧垂直过注浆孔中心线的结构性裂缝，主要由于成品管片叠堆不当。多为重叠堆底层管片，主要由于管片与地面摆放方木(垫木)距离太近，或与之接触面积过小，而上层管片支撑方木摆放较宽，致使底层管片受弯矩过大而形成裂纹。

侧边裂缝多出现在凹凸隼边角、定位棒接触面，主要为拆模不当造成。

2.4.2 修补方法

管片设计允许裂缝开展，管片最大允许裂缝宽度0.2mm。对于小于0.2mm 的裂缝，用粘补剂涂面封堵。

2.4.3 预防措施

通过严格控制混凝土配比、控制振捣质量、减少温差对混凝土的影响、加强现场管理等，以预防混凝土裂缝。加强对管片蒸养、管片脱模、入水时的温度监控，减少温差对管片造成裂缝。蒸养完成后，脱模时注意管片表面与环境温差应不大20℃。当温度降至与养护水温度相差不大于15℃时，及时入水养护，避免裂缝产生；同时现场加强对温度的记录[2]。

预防外弧面裂缝：加强对抹面光面工序控制，需使用铁或铝合金刮尺进行收面，去掉多余混凝土或填补凹陷区域混凝土，粗磨完成后覆盖保湿，更好地减少蒸发面积。待混凝土收水后使用灰匙光面，使管片外弧面整体平整、光滑。最后及时覆盖塑料薄膜进行保湿养护。

预防内弧面裂缝：将整条且规格相同的方木放置于硬化后的地面上，保证方木在管片手孔位靠里附近，与方木接触面适宜的位置放置管片，保证其于离地面有10cm 以上距离。同时叠堆管片主要两排方木要与地面垂直，上层管片支撑方木也要注意距离，减少对底层管片的弯矩力。

预防侧面（含边角）裂缝：管控拆模工人的操作，拆模前检查各模版是否开模到位，避免磕碰。