地铁预制混凝土衬砌管片损伤修复关键技术

刁述红 王风民 田 斌 王传波

(1.青岛昊河新兴建设工程有限公司，山东 青岛 266580； 2.青岛昊河水泥制品有限责任公司，山东 青岛 266580； 3.青岛裕龙昊河建材科技有限公司，山东 青岛 266580； 4.青岛昊河建筑建材科技有限公司，山东 青岛 266580)

1 工程概况

青岛地铁8号线工程大洋站—青岛北站区间东侧过海段包含：盾构区间1段、明挖区间1段、风井2座及6个联络通道。区间陆域段(3号风井～2号风井)采用1台土压平衡盾构机施工，区间2段(2号风井至海底接收端头)采用2台泥水平衡盾构机施工。2号～3号风井(陆域段)左线长987.27 m，右线长965.886 m。2号风井～海底对接点(海域段)：左线长2 885.646 m，右线长2 891.017 m。

2 预制混凝土衬砌管片设计参数

预制混凝土衬砌管片混凝土强度等级为C55，管片抗渗等级为P12；管片结构的抗震等级为三级；管片结构防水等级为二级；本区间管片合计5 154环，管片外径6 700 mm，厚度350 mm，宽度1 500 mm，管片分为6块，采用错缝拼装，管片环、纵缝接触面皆不设榫槽，每种管片类型分为左转=环、右转环及标准环，连接方式为弯螺栓连。

3 预制混凝土衬砌管片损伤分析

预制混凝土衬砌管片成型后混凝土表面存在一些成型过程中产生的或因外力造成的质量缺陷[1]，而这些质量缺陷都是在不影响产品结构安全使用的允许规范内的可作进一步的外观修复。管片外观质量损伤根据损伤程度，分为严重缺陷和一般缺陷，详见表1。

表1 管片外观质量缺陷等级

4 预制混凝土衬砌管片修复材料及配比要求

4.1 管片修补材料质量要求

根据GB/T 22082—2017预制混凝土衬砌管片要求，管片修补时，修补材料的抗拉强度和抗压强度均不低于管片混凝土设计强度，修补材料强度为C60，修补后管片满足28 d养护条件后才能出厂。

4.2 管片修补材料及配比

4.2.1岩补FC单组分聚合物改性表面气孔填充剂

岩补FC材料主要用于出模后表面微小气泡、麻面修补。深度在3 mm以内的表面瑕疵可通过刮擦涂覆的方式填补。更深的空穴应先单独填补，同样将材料厚度限制为3 mm。正常条件下，该材料不需要单独的底漆或养护膜。按照添加清水比例为水∶粉剂：0.3∶1，即可形成高度均匀的砂浆。

4.2.2华岭化工管片专用修补材料

适用于较小的磕碰掉角、深度超过3 mm的单个气泡修补。按照水∶粉剂比为0.18∶1进行配制，即可形成高度均匀的中重修补砂浆，直接用于混凝土结构的一般性修补，使用过程无需使用模板。

4.2.3DPS永凝液

DPS永凝液采用专利配方添加改性抗裂纤维素等有效成分，通过高渗透作用带动一系列的物理和化学交链反应生成集抗裂性、抗渗性、增固性、耐磨性、自愈性为一体的刚柔结合的水基型无机复合渗透保护剂。

4.2.4ZV型混凝土修补胶

能源与环境问题是制约世界经济和社会可持续发展的两个突出问题。而太阳能具有分布广泛、储量丰富、清洁无污染等优势，已成为世界各国普遍关注和重点发展的对象。太阳能光伏发电不仅改变了传统的能源结构，而且对有效缓解能源短缺和环境污染问题更是功不可没。而作为开发利用太阳能重要途径的光伏产业，则理所当然成了各国研究的重点领域。发展光伏产业既是未来经济增长最主要的引擎，也是最有创造就业和财富能力的经济支柱。围绕“区域性新能源产业发展”这一主题探究光伏产业的现状和发展趋势, 对推动新能源产业良性发展，促进生态文明建设具有重要的现实指导意义。

ZV型混凝土修补胶是以高分子共聚物为基本原料，掺加适量改性剂、有机助剂配制成的水乳状产品，无毒、不燃、无腐蚀性，其pH值为6～6.5，粘度200 cP～500 cP。ZV型混凝土修补胶配合比如表2所示。

表2 拌制聚合物水泥浆和水泥砂浆配合比

5 管片损伤修复技术

5.1 一般缺陷修补

5.1.1修补范围

1)贴合面气泡及内弧面修补范围：直径2 mm以上气泡全部修补，2 mm以下不作修补(气泡密集部位须进行仔细修补)。2)管片外表面混凝土轻微掉皮、起砂。3)成品管片出现表皮脱落、缺损。4)密封槽部位的全部气泡及缺边掉角进行修补。

5.1.2岩补FC水泥浆修补

1)管片出模后，先用钢丝刷对修补处进行清刷使未暴露出来的气孔完全暴露出来，再用清水将需修补处冲刷干净。2)等修补处表面水分吸收后，深度在3 mm以内的表面瑕疵可通过刮擦涂覆的方式填补，用海绵粘上修补水泥浆在两侧均匀涂抹，直到把蜂窝、气泡都填满抹平，再用抹布把水泥浆擦拭干净。3)管片外表出现直径大于3 mm的气泡直接用已拌好的“岩补FC”砂浆进行修饰；止水带上出现直径大于2 mm的气泡宜采用二次填补方式进行修饰。4)待管片水养结束出池干燥后用500号砂纸将表面打磨平整、光滑、色泽一致。

5.2 中度缺陷修补

5.2.1修补范围

1)管片外表面混凝土碰撞毁损、崩边掉角。2)管片棱角磕碰、翘曲不平、飞边凸肋等。3)外弧面气泡：对其他结构面上直径5 mm以上的气泡必须全部进行修补。4)管片结构面上由于沾模等原因产生的混凝土剥落，长度在20 cm、宽度4 cm、深度在5 cm以内的必须进行修补，超出此范围作报废处理。

1)先凿掉崩角处不密实的混凝土，再用钢丝刷将管片崩角处清理干净，并用水冲洗干净。

2)等修补处表面水分吸收后，在修补处均匀涂刷一层界面处理剂，立即用拌制好的“华岭化工管片专用修补材料砂浆”进行逐层填补抹平、修边，在破损深度及面积较大时可在修补处设置靠模。

3)修补砂浆干硬后，需用打磨机进行打磨表面，尽量消除修补的痕迹。

4)修补抹浆初凝后需要加强养护，采用湿布覆盖养护7 d。要对修补好的管片进行检查，修补处颜色是否一致、是否粘结牢固，不脱落。

5.3 裂缝裂纹修补

5.3.1修补范围

发现裂缝后，应先观测裂缝情况，是否贯穿裂缝，并用放大镜和专用刻度器观察其宽度，如果是贯穿裂缝则作为报废处理，其他裂缝处理情况如下：对不大于0.05 mm的裂缝不作修补；对0.05 mm～0.10 mm的裂缝进行修补；0.10 mm～0.20 mm裂缝应由监理评定后，再按照评定意见处理；若发现大于0.20 mm的裂缝，应由监理组组织由业主、设计进行评定，根据评定意见进行处理，管片裂缝外观质量要求如表3所示。

5.3.2DPS永凝液、ZV型混凝土修补胶修补

1)对表面0.05 mm～0.10 mm的非贯穿性裂缝裂纹直接喷涂或刷涂DPS永凝液进行渗透修补。2)对表面0.10 mm～0.15 mm的非贯穿性裂缝裂纹，首先刷涂DPS永凝液进行裂缝渗透，1 h～2 h后，再采用1∶0.8的水泥胶浆(华岭化工专用管片修补材料：ZV型混凝土修补胶)进行封闭处理。3)对于0.15 mm～0.20 mm的非贯穿性裂缝裂纹，应先进行开槽处理，用凿子或小电镐沿裂缝开凿一条宽度为5 mm～10 mm的坡口，先用清水将坡口冲洗干净，充分润湿，再用华岭化工专用管片修补材料：中砂∶ZV胶∶水=1∶2.5∶0.3～0.4填补封闭，保湿养护24 h后再喷涂或刷涂DPS永凝液进行渗透修补。

表3 外观质量要求

5.4 边缘修补(华岭化工管片专用修补材料)

破损小于5 mm不需修补，5 mm～70 mm用华岭化工管片专用修补材料修补砂浆修补。

6 管片型式检验

根据GB/T 22082—2017预制混凝土衬砌管片要求，在管片出厂前，委托第三方试验室进行严格的出厂检测，包括管片三环拼装检验、管片抗弯性能检测、管片检漏性能检测、管片螺栓孔抗拔性能检测。

7 结语

通过鉴定检测，管片外观损伤经修补后符合国家标准规范要求，满足青岛地铁8号线工程施工需要。通过对预制混凝土衬砌管片损伤进行修复，提高管片的耐久性、抗渗性、抗裂性，且力学性能优良，确保地铁运营安全。