降低大体积管片混凝土气泡数量施工技术

1 工程概况

1.1 工程简介

豫机城际铁路一标全长7.39km，是新郑机场至郑州南站城际铁路的一部分，设计时速250km/h，其中盾构区间全长3.8公里，盾构隧道外径12.4m，内径11.3m，壁厚0.55m，管片环宽2m，管片混凝土强度设计等级为C50P12，是我国目前采用盾构法施工的单洞双线第二大直径的铁路隧道。

1.2 管片类型

盾构管片类型：采用通用楔型管片，楔形量为40mm，为“6+2+1”的9分块方式的钢筋混凝土单层管片衬砌。接缝形式：管片环缝设置凹凸榫槽，施工时千斤顶作用于凸起面上；为了便于拼装，管片纵缝设置定位榫槽。

本标段管片成环直径、厚度较大，生产难点也尤为突出，因环、纵缝设有凹凸榫不利于气泡析出。

图1 管片断面示意图

2 施工方案

2.1 施工方案简介

管片生产工艺流程见图2。

2.2 浇筑方式

混凝土浇灌方式，首先在混凝土运输至生产车间，经试验员采用专用设备测定混凝土温度、坍落度、含气量及泌水率等工作性能；测定混凝土满足要求后方可入模浇筑。混凝土的浇筑应采用分层连续推移的方式进行，间隙时间不得超过90分钟。当设计无要求时，混凝土的入模温度宜控制在5～30℃，新浇混凝土与邻接的已硬化混凝土介质间浇筑的温度不得大于15℃。

图2 管片生产工艺流程图

利用厂房内的设施把混凝土浇灌在钢模内，混凝土先从钢模顶部中央位置下入钢模内腔两端，边下料边开动混凝土振动器振捣，先模具两端后模具中部。

振动必须由专人负责，振捣时间视坍落度大小情况及气泡排除情况而定，当混凝土不再沉落，气泡不再排出，表面开始泛浆为止，绝不能过振或少振[3]。振捣中应避空振，以免损坏钢模。

模具顶部后加入的混凝土间隔时间不得过长，必须在混凝土初凝前人工压紧密实。

标段管片在浇筑过程中因体积较大，管片厚度是常规地铁管片的2倍，短时间一次性浇筑成型容易使底板内弧面混凝土气泡难以有效析出，针对此情况经试验分析改良浇筑方式为分层浇筑[1]，首次浇筑2.3m3混凝土，坍落度维持5cm-7cm并严格控制振捣时间5-7分钟，并通过高频振捣棒辅助进行振捣，且确保不得过振(过振会使混凝土表面产生过厚浮浆层，在等待下一盘料浇筑之前浮浆层表面塑化，底模内剩余气泡无法正常析出），待第二盘浇筑完毕后继续振捣6-8分钟，整个循环过程维持在25分钟以内，其中混凝土振捣时间控制在11-13分钟。

2.3 调整减水剂参量及配比

本项目使用PCA高性能聚羧酸减水剂，按同厂家、同编号、同品种、同出厂日期的产品每50t检验一次，不足50t也需检验一次。检验项目包括水泥净浆流动度、硫酸钠含量、氯离子含量、总碱量、减水率、坍落度保留值、常压泌水率比、压力泌水率比、含气量、抗压强度比、对钢筋的锈蚀作用、相对耐久性指标、收缩率比。外加剂到厂后应立即取代表性样品进行检验，进货与工程试配时一致方可入库使用[2]。检验严格按照国家相关标准进行，针对我标段原有C50.P12混凝土配合比中外加剂进行分析试验及效果对比，最终确定外加剂掺量由原有4.77kg/m³调整至5.72kg/m³。将减水剂中原有乳化硅油（消泡剂）由750g/t增加至855g/t。

3 结 语

采用一次振捣的方式生产管片，经过试验对比，分层进行浇筑并利用高频振捣棒辅助后，发现气泡含量比之前浇筑方法气泡有明显减少；通过现场试验，减水剂含气量越高拌合出的混凝土外观气泡数量越高，目前使用减水剂含气量约为4%，因此需控制好减水剂掺量及含气量。该项降低大体积管片混凝土气泡的技术为类似管片生产提供了一个很好的模板，值得推广应用。

[1]《大体积混凝土施工规范》GB 50496-2009

[2]孙春海 大体积混凝土施工技术研究[J]科技资讯2010

[3]曲明玉 大直径盾构衬砌管片生产中气泡的防治[J]科技资讯2009（04）