地铁预制盾构管片施工工艺探讨

地铁预制盾构管片施工工艺探讨

王敏 

广东华隧建设集团股份有限公司  广东广州  510000

摘要：盾构法是地下项目，例如地铁、隧道等大型地下工程施工的先进方法。这种施工方式高效、对外界影响小，不会破坏地面设施，优点突出，在城市发展中，地铁铺设越来越普及，因此盾构施工被广泛应用其中，为了满足快速建设的需求，盾构管片预制也渐渐发展起来，盾构管片的施工工艺会影响到生产效率以及管片质量，对后期施工影响较大，本文对在厂里进行管片的单块成品的预制盾构管片的施工工艺进行探讨。

关键词：预制；盾构管片；施工工艺

引言：

城市化进程的不断推进，城镇人口的不断增加，人们对于出行的便利性也越来越看重，不少城市对于地铁的需求越来越迫切，而在地铁项目的施工中，盾构机的管片决定着整体施工质量的优劣，因此，有必要在设计生产阶段就对盾构管片提出高质量要求。

1.盾构管片预制常见缺陷

1.1气泡

混凝土的凝结过程并不均匀，尤其是在混合不均或保养不到位的情况下，难免会在表面形成气泡或是蜂窝麻面，在盾构管片的制作中，大量气泡的存在是不被允许的，因为期有可能会降低管片的结构强度等。500mm长度内，密封槽内直径大于5mm、深度大于5mm的气泡超过5个，属于严重缺陷。分析管片形成气泡的原因主要有以下几点：

(1)模具质量问题。模具的平滑度在很大程度上影响了管片气泡的产生和排出，当模具的内表面不够光滑时，粗糙的表面纹理就为气泡的存在提供了空间，导致在真到过程中难以排出气泡，严重的话还会直接影响到管片的防渗性能。

(2)材料质量问题。常见的问题是混凝土材料配比不当，混合后的混凝土坍落度大，无法均匀的凝结，容易造成混凝土局部骨料离析，从而在凝结过程中形成蜂窝、气泡等问题；再者，如果水泥中的引气剂添加量超标或向其中添加了有较高空气含量的减水剂，使得混凝土搅拌后期产生较多有害气泡，在后期振捣工序中又没有充分排出；其次，脱模剂劣质，黏性超标，这将使得在后续振捣工序中，脱模剂与水相互混合形成油水混合物，吸附气泡，使得气泡无法顺利排出，最终凝结到表面形成气泡现象。而如果混凝土的骨料中掺杂有较多的针片状颗粒，这种颗粒物的存在也将会使得气泡的排出变得更加困难。

(3)振捣工序施工不严谨，如果盾构管片的浇制量较大，将使得挤压到下部的气泡排出难度较高，其次，如果在施工过程中不严格依照施工标准，达不到要求的振捣时间或强度，导致振捣不充分，也会造成气泡排出不彻底，最终也要凝结到表面形成气泡。

1.2裂缝

盾构管片采用的是高强度混凝土，使用量大，产生的热量多，更容易使混凝土凝结收缩，此外，由于混凝土早期表面自由水蒸发速度过快、添加浮浆层等不利因素的影响，其面层干缩较大，因此，在混凝土成型过程中容易产生弧形非贯穿性裂缝。根据相关标准，长度超过密封槽，宽度0.1mm以上且深度大于1膜时视之为严重缺陷。实际工程中，表面裂纹常分布在管的各个表面上。

(1)裂缝的形成有多方面的原因，从施工层面讲，导致裂缝产生的原因是施工质量控制不到位，混凝土振捣施工中，操作工人没有准确控制时间，导致振捣时间过长，这一过错将导致表面的浮浆厚度过厚，在后期凝结过程中，浮浆的自收缩率大而导致产生裂缝；再者，当混凝土表面初凝时需要进行抹面作业，如果错过最佳抹面时间段，也会导致外弧面的自收缩而产生裂缝现象。混凝土凝结过程需要放热，管片的厚度较厚，如果内外温度凝结速度不一致导致温差，也极有可能造成裂缝。

(2)从原材料的角度分析，造成裂缝的主要原因是由于原材料的质量不达标，无法均匀的凝结，例如混凝土中的泥土的含量过多，孰料的质量较低，以及颗粒的大小及形状不合格等，均有可能导致表面开裂。而在混凝土搅拌的过程中原材料的配比、用量等也会影响结构强度，造成开裂。

(3)混凝土施工完成后，养护不到位，会造成裂缝。如果管片振捣后不及时保养，管片表面的水分蒸发过快，产生裂纹。其次，蒸汽养护完成后，过早接触外界空气，导致管片外表面快速失去水分。与混凝土内部相比，外表面过度收缩，内外受力不均导致出现裂缝。

1.3崩边

管片在成型以后可能存在局部掉角或崩边等现象，短时间不会对管片造成严重伤害，如不加修复，会发展成面积较大的脱落或裂缝，影响管片整体结构强度。

造成崩边的主要原因是主要有：在脱模过程中，由于脱模人员的违规操作，导致管片边缘有掉棱角。在管片装卸、运输、堆放、吊装过程中，由于管片保护措施做的不到位或操作工人的野蛮动作导致的碰擦现象，都会造成管片磨损或撞角。

1.4色差

通常表现为管片外表面颜色不一致，达不到施工方的颜色统一要求，而色差所反映出其他工艺上的差别，这种差别可能会导致管片间的结构强度有所不同，因此，为了工程施工中的结构强度一致性以及美观性，有必要对色差进行控制。

常见原因有以下几点：第一，用到的原材料不同，可能是原产地不同，也可能是批次号不同，或者是原材料中的成分有所变化；或是在混凝土混合中的材料配比不同，均有可能导致颜色上的差异。第二，管片制作时间上的差异，可能由于同时多个管片的生产，导致前后管片的去模时间相差较大，管片表面水分蒸发程度不同导致的颜色差异；第三，漫水养护过程中的水质以及洒水的均匀度，部分地方的养护不到位，导致明显的色差。

2.地铁盾构管片常见外观质量缺陷的控制举措

预制混凝土管片的气泡、裂纹、蜂窝等产品问题时都会对盾构管片的结构强度、防渗漏以及产品耐用度等方面产生较大影响。因此，有必要对其施工质量进行严格把控。

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2.1气泡控制举措

(1)首先，对于预制管片表面的气泡，在混凝土浇筑前应进行严格的打磨和清理，确保表面清洁平整，以免浇筑后残留砂浆产生气泡；其次，在预制件模具的设计中，可以尽量减少泡沫密封槽的位置和槽的深度，并且可以适当增加坡度以减少聚合槽中气泡的位置，使气泡在振动时能顺利逸出。

(2)其次，在原材料的选择上也要有一定的标准要求，例如选用级配高，较低针状颗粒含量的砂石骨料，同样对于混合料需要的外加剂也需要严格要求，宜选用非空气型减水剂，这种外加剂的优势在于能够保持混合后的混凝土保持稳定的坍落度和性能；最后对于管模脱离用的外加剂也要正确选择，尤其是在混合时就添加的脱模剂，最好采用乳化油型脱模剂，能够在保证良好的脱模性能的基础上极大的减少表面污染。

(3)振捣质量的控制也有助于气泡的消除，在浇筑管片时应该合理根据实际要求对厚度进行控制，避免不必要的加厚，过厚的浇筑反而不利于气泡的排出。此外振捣工作也要根据不同的进料阶段进行调整，结合浮浆情况，较多时及时调低振动频率，当振捣最后无气泡排出时可以适当延长振捣时长几十秒钟，可进一步确保气泡完全排出。可以选择自振捣模板，能更好地析出气泡，在工艺上加强人员的交底和培训，分层多次浇筑让底层气泡能及时地析出。

2.2裂缝控制举措

（1）加强混凝土施工控制。一是严格控制混凝土搅拌施工质量，延长混凝土搅拌时间，使混凝土骨料与水泥混合均匀，防止因搅拌不足造成的泥浆问题，保持和控制混凝土坍落度在50-70毫米内，加强施工预制段浇筑混凝土的质量控制，避免振动时混凝土骨料离析浆体上浮而形成收缩裂缝。

（2）一是加强水泥骨料的质量控制，早强低、C3A含量低的节段混凝土应选用低收缩水泥，砂混凝土骨料中应严格控制硅化泥含量（小于0.2%），防止超标。由泥浆含量引起的裂缝。同时，进场时应做好各种原材料的质量检验，从源头上避免混凝土断面出现裂缝；

（3）预制管片浇筑后，要严格按照管片养护相关标准进行蒸汽养护，使管片混凝土内外温度保持均匀，形成早期强度，从而提高管片混凝土的抗拉能力，从而最大限度地减少裂缝的发生。在蒸汽养护过程中，应严格遵守养护所需的时间和温度。严禁自行调整预制段。蒸汽养护后的管片应在湿度大于50%、20℃无风的环境温度下放置一段时间，待管片温度逐渐趋于维持车间环境温度后，再运往室外。防止因管片过早运输而引起的混凝土收缩裂缝和热裂缝。

2.3崩边控制举措

管片脱模时要小心，不要强行拆卸，以免损坏管片边角；管片吊装前，确保其强度不低于25MPa；在管片装卸、运输、吊装过程中，应按要求进行防护；堆垛管片时，应提供柔性材料，有效避免管片之间碰撞造成的损坏。

2.4色差控制举措

在装配式施工中，盾构管片同批次工序，混凝土原材料同源，尽量选用同一厂家、同一规格，严格生产部门使用的混凝土比例。

预制段拆除时，应尽可能缩短同一时间。第一次和第二次拆机之间存在时间差，对一次拆机按要求浇水保养，保证一次拆机和第二次拆机不会因水分蒸发过多而产生色差。

预制衬砌管片的养护施工中，应严格依照相关标准要求进行漫水养护，且养护用水质量应满足要求，并做好相应防护。

3.结束语

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盾构管片是施工质量以及施工安全的关键所在，而其加工程序也要求较高，因此，对于其常见的气泡、裂缝等缺陷进行分析控制，十分有必要，在实际工作中可以有针对性地采取预防措施，避免此类缺陷的出现，为后续工作打下良好基础。

参考文献

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