谈盾构管片工艺质量控制

张 金 玉

(太原市市政工程总公司辰宇公司，山西 太原 030024)



谈盾构管片工艺质量控制

张 金 玉

(太原市市政工程总公司辰宇公司，山西 太原 030024)

阐述了管片在生产过程中可能出现的质量问题，并分析了产生质量问题的原因，从原材料、钢模尺寸检验与组模、管片生产等方面，探讨了管片工艺质量控制措施及质量检测手段，对保证隧道安全有一定的意义。

盾构技术，管片，质量控制，钢模

近年来，城市化进程的展开，盾构法施工技术以其盾构机开挖后盾构管片可直接安装、施工速度快、安全性高、对不同工程地质的适应性强等优势，在越江隧道、海底隧道和部分山岭隧道施工中得到了广泛应用并得到很大的发展。预制管片作为盾构施工中的最主要部分，其成型后的质量直接关系到隧道的安全，为满足地铁使用100年的质量要求，盾构法施工管片的质量好坏起着决定性作用。因此，要在生产和拼装的过程中严格控制盾构管片的质量，确保达到隧道自身结构的防水要求及结构安全。

1 盾构管片质量通病与原因分析

目前，市场上的管片生产厂家采用的管片生产工艺各有不同，但其基本的管片生产工艺流程相差不大。

1.1 气泡

管片在预制生产过程中会产生一定的气泡，会影响盾构管片的外观和结构，如果气泡严重还会影响管片混凝土的抗渗性能，通常为两侧出现且孔径较小的表面起泡和分散出现孔径较大的止水槽处气泡。盾构管片产生气泡的原因主要有：

1)管片生产过程中所使用的混凝土的坍落度过大，管片模板的脱模剂也会影响混凝土内部空气的排除，在混凝土内部和表面产生气泡。

2)振捣不足。对混凝土振捣不充分、时间不够，没有将混凝土内部多余的空气充分排除，产生气泡。

3)加入混凝土内部的外加剂与混凝土不匹配，影响混凝土的使用性能，造成其内部的空气不能全部排除。

1.2 裂缝

在盾构管片预制实际操作过程中，管片表面通常会出现一些难以避免的干缩裂缝，这些裂缝的开裂程度对管片的影响不同，重要的是看它是否影响混凝土结构或防水性能。通常，当裂缝不影响结构时，是可以接受的，但当宽度和深度达到一定程度或贯穿止水槽，对管片的强度和防水性能产生较大影响时，必须采取一定的措施进行预防。裂缝产生的原因主要有：

1)由于温度变化较大产生的温缩裂缝，这类裂缝主要是由于管片预制场的温差过大产生的，尤其在冬季生产过程中所产生的裂缝较严重。

2)由于受到风化作用产生的开裂。由于风化作用所产生的裂缝通常为不规则的细小裂缝。

3)脱模时间过早造成的裂缝。由于盾构管片的混凝土强度尚未达到拆模强度，就将管片进行脱模施工所产生的裂缝，这类裂缝将直接影响管片的总体结构，应尽量避免。

4)由于生产盾构管片所使用的混凝土坍落度过大，在混凝土施工后在管片表面产生浮浆，浮浆的强度低，易产生开裂，这类裂缝容易使隧道周边的水深入管片内部，造成钢筋锈蚀，破坏其内部结构。

2 盾构管片生产质量控制

对管片生产质量的高精度控制，关系到管片结构性能及隧道的使用安全，因此管片的生产全过程必须处于受控状态，建立完善的管理制度，以确保管片的结构质量满足工程的安全要求。

2.1 原材料质量控制

生产管片的主要材料，即钢筋、水泥、外加剂、脱模剂和石材等，必须从具备生产资质且信誉良好的厂家采购且符合设计图纸和规范要求。材料选购进场后，须按进场要求进行相应的取样检测，达到合格要求的产品才能使用，不合格的坚决退场，严禁不合格材料用到生产中。

1)钢筋。钢筋进场前各种质量证书齐全，按规范规定抽样数量实验室检验合格后方可使用，按规格分类堆放并挂牌标识。表面洁净，不得被油漆、油垢、锈皮等污染和机械损伤，调直后不能有表面伤痕和截面面积减少情况，若出现颗粒或锈蚀损伤，则不能使用。

2)水泥。水泥进场后需经抽检合格，并按品种、参数及生产牌号根据不同的批次进行分别存储于专用罐内，若因存储不当或时间过长，应在使用前进行复检，并根据复检结果进行降级使用。

3)砂石。中砂采用细度模数为2.3～3.0之间，含泥量控制在3%以内；碎石为5 mm～25 mm连续级配，且含泥量在1%以内，采购于不同厂家的砂石需要厂家提供检验合格报告，进场后再取样复试合格。砂石的采购还需要专人在采集地进行规格和清洁质量的监控，颗粒混合试验中骨料料径满足相关规范要求且实验室取样试验后可送货到场。进场后仍需要进行二次筛分检测和含泥量检测，符合规范要求可以投入生产。

4)减水剂。高性能减水剂的减水率需要高于25%，且由生产厂家或代理商提供产品检验合格证书，进场后，减水剂按规范要求进行批量复检合格后使用。

2.2 钢模尺寸检验及组模质量控制

钢模具与管片最终生产的尺寸精度、表面裂缝、气泡等问题有直接联系。因此管片生产前必需检测模具的宽度、高度、内外径、弧弦长、纵向环向芯棒孔径、中心距等参数及其念头是否符合要求，并按规范要求的100环管片的生产周期定期对钢模进行检验，按500环的生产周期强制大修。

1)钢模。钢模出厂前需检验合格，进场后需要再次进行尺寸检验。以100片管片的生产周期对每片钢模进行周期尺寸测量。如果在吊运或生产过程中，钢模受到碰撞或重击等可能引起尺寸改变的外界影响时，必需立即再次进行检测，而当管片中有几何尺寸不合格产品时，需立即对钢模尺寸进行检测。钢模尺寸需要检验的项目及允许偏差如表1所示，生产过程中，应每天对模具进行宽度抽查。

表1 钢模尺寸检测项目及允许偏差

2)组模质量控制措施。在组模前需要检查模具各部件是否洁净无污染，尤其是边角凹槽等容易积存污物的地方，不符合要求的应及时清理；脱模剂或膽油由专人负责涂抹，涂抹均匀不得有积聚现象，并重新涂抹均匀。以倒角为吻合标志将侧模与端模用定位螺栓由中间位置向两端顺序拧紧，模板组装时按各种模具的组装顺序进行，避免造成模具变形和精度损失。完成组模后应核对钢模吻合标志是否对位，并指定专人测量模具内的弧面宽度，严禁使用未经检验的模具浇筑混凝土。

2.3 管片生产质量控制

1)模具准备。模具组装前应进行全面的清理，将模具表面残留的混凝土、铁锈等其他杂物清理干净，可采用抹布和铲子进行清理。模具的内外表面都要进行彻底全面的清理，清理干净的模具应做防尘处理，并采用机油进行保养，防止锈蚀。

2)组模。将涂抹了脱模剂的模具进行组模作业，主要对模具安装位置、螺栓紧固情况等进行质量控制，并严格按照组模顺序进行操作，不得随意改变。

3)管片混凝土施工。本项目采用C50混凝土，采用分层、对称浇筑，使两端混凝土的高度基本相同，保证受力均匀。使用外部振捣混凝土浇筑完成30 min以后，进行抹面作业，分为粗抹面、中抹面和精抹面三步。为了提高模具的周转时间，缩短脱模时间，盾构管片混凝土一般采用流水线生产，蒸汽养生。混凝土强度达到要求后，即可进行拆模工作，拆模时不得大力锤击，防止混凝土出现掉角、掉块现象。拆模时依次打开模具上螺栓，按顺序进行，并将模具进行分类堆放，便于取用。

4)混凝土浇筑质量控制。a.混凝土配合比必须符合设计和规范要求，严格控制坍落度在5 cm～7 cm，允许有一定幅度的偏差。b.混凝土浇筑时要结合模具的具体形状分层、连续、均匀对称的从模具两端向中间布料，严格控制布料顺序，振捣时先振中间后两侧。振捣成型时一层盖板一层料，需在振捣密实后才能布下一层料，既不能漏振，也不能过振，不能碰撞模具、预埋件以及钢筋骨架等，按要求控制振捣时间，密切关注混凝土表面的变化，根据气泡溢出情况和表面砂浆变化情况判断结束振捣工作，一定至混凝土与侧板接触处不再有喷射状气泡为止。c.刮去外弧面多余混凝土进行收面，使其沿钢模弧度平整，收光后静放1 h～2 h再抹面1次～2次，外弧面不得有外露石子。d.应在混凝土初凝前和初凝后转动一下模芯捧，但禁止外抽，2 h后才能拔出模芯捧，以防止坍孔或管片变形。浇筑应保持连续性，中断时间超过允许间歇时间，则管片报废并应及时清理模具。

3 结语

隧道盾构施工在我国隧道施工中得到了广泛的应用，其施工技术水平也在不断提高。通过对盾构管片施工过程的分析，得出以下结论：

1)通过对管片常见质量通病及其成因进行分析，可以有针对性的进行预防，减少质量问题。

2)在盾构管片生产和拼装过程中进行质量控制，可有效保证管片施工质量。

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Discussion on quality control of shield segment process

Zhang Jinyu

(ChenyuCompany,TaiyuanMunicipalEngineringCorporation,Taiyuan030024,China)

This paper described the possible quality problems of segment in production process, and analyzed the causes of quality problems, from the raw materials, steel mold size test and group mode, segment production and other aspects, discussed the quality control measures and inspection means of segment process, had certain significance to ensure the tunnel safety.

shield technology, segment, quality control, steel mold

1009-6825(2017)15-0197-02

2017-03-13

张金玉(1971- )，男，工程师

TU712.3

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