地铁盾构管片常见外观质量缺陷的控制举措

中铁十四局集团房桥有限公司，北京 100000

1 地铁盾构管片常见外观质量缺陷的成因

1.1 裂缝

（1）砼原材料质量不达标导致的裂缝。砼所采用的各类原材料质量不合格，如水泥安定性较差、砂石料含泥量超标等，都会导致砼浇筑后因各种不良反应而出现表面裂缝。另外，砼配比设计不当，如水灰比大、水泥用量超标或外加剂掺量不当等都会在一定程度上影响砼的抗拉强度而导致出现开裂现象。

（2）砼施工质量控制不当导致的裂缝。首先，砼振捣施工中，作业人员操作不规范，振捣时间过久以致盾构管片表面浮浆厚度超标，浮浆自收缩率过大而引发自收缩裂缝；其次，砼初凝后未及时打开面板实施抹面作业，以致管片外弧面存在多余的浮浆层产生较大收缩而引发外弧面开裂；最后，砼硬化过程中，受水化热影响导致砼内部热量大，若未采取有效的外部保温措施，则会因较大的内外温差而形成温差裂缝。

（3）砼完工后养护不到位导致的裂缝。首先，管片振捣后未及时养护，管片表面砼水分过快蒸发而导致出现龟裂；其次，蒸养结束后过早接触外界空气，以致管片外表面水分急剧蒸发，与砼内部相比外表面收缩过大而出现开裂现象。

1.2 气泡

由于砼硬化后往往会形成多孔率、不均质的物体，因此不可避免地会在砼外表面形成气泡，不仅会影响管片砼的外观质量，还会直接影响砼的防渗性及耐久性。

（1）材料质量问题。①砼材料配比不当，坍落度过大易使局部砼骨料离析，从而形成蜂窝、气泡等质量缺陷；②所用水泥中的引气剂超标或掺加含气量较高的减水剂，以致后期砼搅拌时产生较多有害气泡，且振捣时又未充分排出；③骨料针片状颗粒含量超标，以致气泡排出困难；④脱模剂质量不达标、黏度过大，以致振捣施工中黏度较大的脱模剂与砼中的水亲和形成油水混合物，且振出的气泡与油水混合物接触，无法顺利排出而在管片砼外表面形成气泡缺陷[1]。

（2）模具质量问题。①预制管片表面的气泡，主要是由于预制管片用模具表面平整度不达标，使得砼与模具表面摩擦增大阻碍了气泡的排除；②止水凹槽位置的气泡，主要是由于管片与模板间的凹槽处表面过于粗糙，甚至有较为明显的焊接痕迹凸起，以致振捣出的气泡在管片与模板间的凹槽处聚集而无法排出，若控制不当，则会直接影响盾构隧道的防渗性能。

（3）振捣质量问题。首先，砼浇筑厚度大，以致下部砼气泡逸出困难；其次，砼振捣时强度不够、时间过短，未进行充分振捣，以致砼振捣不够密实，大量气泡无法充分排出，从而导致在砼硬化后形成气泡缺陷。

1.3 色差

（1）管片外表面色泽不一致，这主要是拌制砼所用水泥、粉煤灰等原材料的品种、产地、成分等的差异，或同一管片用不同批次砼的配合比不同，使得砼硬化后色泽不一致。

（2）预制管片拆模时的时间不同，先拆与后拆存在较大的时间差，导致管片表面水分的蒸发不一致而形成表面色差。

（3）管片砼养护过程中，洒水养护不均匀，从而导致局部砼养护不到位而形成明显色差。

1.4 崩边

完成生产的管片在进行脱模的过程中，因脱模人员蛮力操作，使管片边缘位置出现掉边、掉角的情况。管片搬运、运输、堆放、吊装的过程中，因对管片保护不当或蛮力操作，以致管片出现磨损、磕碰掉角的情况。

2 地铁盾构管片常见外观质量缺陷的控制举措

预制砼管片裂缝、气泡、蜂窝等外观质量缺陷会直接影响衬砌管片的结构性能及使用耐久性[2]。因此，在预制管片的生产施工中，务必严加把控预制管片的外观质量，确保其满足盾构管片外观质量标准要求，如表1所示。

表1 盾构管片外观质量要求

2.1 裂缝控制举措

（1）加强原材质量管控。首先，加强对水泥、骨料等质量的控制，对于管片砼应选择低收缩性、低C3A含量的早强水泥，对于砼用砂石骨料应严格控制含泥量（小于0.2%）及酸性硅化物，防止因含泥量超标而导致的裂缝问题，同时做好各类原材料进场时的质量检测，进而从源头上规避砼管片裂缝的出现。其次，严格控制砼配比质量，尤其是对于管片的干缩裂缝而言，拌制砼时的单位用水量是影响干缩裂缝的关键因素。因此，在进行砼的配比设计时，必须充分考虑单位用水量对干缩裂缝的影响，并通过掺加适当比例的减水剂，减少砼单位体积的用水量，从而最大限度地减少由此产生的干缩裂缝[3]。

（2）加强砼施工管控。首先，严格把控砼拌制施工质量，适当延长砼搅拌时间，促使砼骨料与胶结料充分搅拌均匀，防止搅拌不充分而导致的浮浆问题，并控制砼坍落度保持在50～70㎜。其次，加强预制管片砼浇捣施工质量控制，对砼的浇筑方式、振捣频率、振捣时间等进行严格控制，防止振捣过程中欠振、漏振造成砼振捣不密实而影响砼的整体轻度，同时合理选择砼振捣器具，严格控制砼振捣时间，以免过振导致砼骨料离析、浆液上浮而形成收缩裂缝。

（3）加强砼养护管控。完成预制管片浇筑作业后，必须严格按照管片养护的相关标准要求进行蒸汽养护，使管片砼内部与外部保持均匀的温度，尽快形成早期强度，以此提升管片砼的抗拉能力，进而最大限度地减少裂缝的出现。蒸汽养护过程中，应严格依照养护要求的时间及温度，严禁私自调整。预制管片蒸养结束后，管片应在湿度大于50%、温度约20℃且无风的环境下搁置一段时间，直至管片自身温度逐渐趋于环境温度后方可从养护车间运输至外界环境中，防止管片过早运出而导致砼出现自收缩裂缝和温差裂缝。

2.2 气泡控制举措

（1）严控材料质量。首先，做好骨料的质量控制，预制管片砼用砂石骨料，应优先选择级配良好、针片状颗粒含量低的骨料；其次，加强外加剂的控制，优先选择高性能外加剂及非引气型减水剂，促使在确保砼水灰比不变的情况下，保持良好的坍落度及工作性能[4]；最后，正确选择优质脱模剂，尤其是对预制管片用脱模剂，可选择呈水乳型的乳化油类脱模剂，这样不仅减少了对管片表面的污染，而且后期清理也较容易。

（2）紧抓模具处理。首先，对于预制管片表面气泡，应在砼浇筑施工前进行严格打磨清理，确保表面平整光滑，避免灰浆残留而导致浇筑后出现气泡问题；其次，对于止水凹槽位置的气泡，可在预制管片模具设计时尽量减小凹槽深度，并适当增加坡度，从而减少凹槽位置气泡的聚集，使振捣时气泡能够顺利逸出。

（3）严控振捣质量。预制管片砼浇筑时，应结合盾构管片实际及标准要求，选择合理的分层厚度，以免因浇筑厚度过大而导致气泡排出困难。另外，在进行砼的振捣施工时，应结合不同投料阶段的气泡排出情况及浆液上浮情况，合理调节振捣器振频，在浆液上浮一定量时降低振频，在气泡排出量减少时进一步降低振频，并在后期气泡基本无排出时，按照低频振捣适当延长30s后停振，如此能够使砼内气泡充分排出，避免气泡问题的出现。

2.3 色差控制举措

（1）进行同批次盾构管片的预制施工时，应尽量选择同产地、同厂家、同规格的砼原材料，并确保生产管片用砼的配比严格一致。

（2）预制管片拆模时，应尽量缩短同一管片先拆与后拆的时间差，并对先拆模部分按要求进行洒水养护，确保先拆模部分不会因水分过度蒸发而与后拆模部分出现颜色差异。

（3）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。

2.4 崩边控制举措

管片脱模时必须小心谨慎，不得蛮力硬撬、硬拆，以免对管片边角造成损伤；管片吊装前，应确保其强度不低于25MPa；管片搬运、运输及吊装过程中，应按要求做好防护；管片堆放时应设置柔性材料，以有效规避管片间碰撞而造成的损伤。

3 结束语

盾构管片属于薄壳结构，配筋特殊，质量要求高，外观质量问题缺陷极易出现。对此，相关工作人员必须对裂缝、气泡、崩边等常见外观质量缺陷的所致成因予以分析，并严加控制，采取具有针对性的防范措施，从而为提高盾构隧道建设质量夯实基础。