地铁混凝土管片质量通病研究

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1、地铁混凝土管片质量通病研究-建筑论文地铁混凝土管片质量通病研究陈际洲1曹春荣2赵铁军1（1.青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033；2.苏交科集团股份有限公司江苏南京210000）摘要：青岛地铁2号线沿线居民区密集，考虑到青岛地质结构复杂，因此在2号线一期工程中采用了更为先进的施工技术—隧道全断面掘进机施工技术（TBM）。这种工法仅在重庆地铁有过一些工程案例，但重庆的地质条件和青岛差异很大，重庆主要是强度较低的砂岩、泥岩中软岩，而青岛主要是花岗岩中硬岩，因此2号线工程是在国内城市硬岩地区地铁项目中首次使用TBM施工的工程。本文通过对青岛地铁2号线一期工程混凝土管片生产经

2、验的总结，结合混凝土相关原理，简要介绍混凝土管片质量通病的控制要点。关键词：管片；混凝土；质量通病前言地铁中采用TBM，日平均可掘进10米左右，与传统的矿山法相比，不仅前者的速度是后者的3～5倍，而且TBM通过机械原理，挤压、切削岩石，施工过程中噪音小、污染少，再加之施工过程中不必使用炸药，可大幅度提高施工安全性，减少地铁施工对周边建筑物的影响。2号线TBM项目共有4个TBM区间，分别为海安路站-海川路站区间、海川路站-徐家麦岛站区间、徐家麦岛站-麦岛站区间、麦岛站-高雄路站区间。4个区间主要为中等风化至微风化花岗岩，围岩等级偏向于硬岩，符合TBM使用的条件（如图1所示）。近

3、年来，盾构施工技术在国内地铁工程中得到了越来越多的应用，而与之配套的预制混凝土管片生产质量对整个工程有着重要的意义。TBM的使用也给混凝土管片的质量控制提出了更高的要求，本文通过对青岛地铁2号线一期工程混凝土管片生产经验的总结，结合混凝土结构及耐久性相关原理，简要介绍混凝土管片质量通病控制要点。1色差管片宽度1498mm，厚度300mm，混凝土强度等级C50，抗渗等级P12，每环管片混凝土方量8.05m3，衬砌管片环、纵向采用弯螺栓连接。2号线管片采用标准衬砌环、左转弯衬砌环和右转弯衬砌环形式。由于青岛地质结构复杂，TBM实际掘进方向与设计方向相比较有一定的差异性，时常需要通

4、过增加转弯环调整掘进姿态，导致管片需求形式与数量较生产计划存在误差。拼装时相邻管片生产日期可能存在一定时间间隔，会导致管片色差明显，影响美观。管片生产出现色差的原因很多，主要有原材料、养护方式、温度、坍落度等。1.1原材料控制混凝土管片应选用低碱含量、低水化热、低C3A含量的水泥，要保证水泥熟料与石膏长期稳定，最好与水泥厂家协商定制管片生产用水泥，并能保证单独储存，避免与其他用途水泥混料。矿物掺和料控制方法与水泥类似，应选择质量稳定、波动较小的掺和料，减少不同批次粉料对产品外观色差的影响。砂、石料类型和质地要一致，产地要稳定，防止由于骨料质地不同导致的管片混凝土色差（见表1、

5、表2）。本工程采用的水泥为定制水泥，最大限度地保证了水泥对产品色差的影响，水泥抗压、抗折强度统计如图2、图3所示。1.2养护方式管片成品养护方式主要有自然养护、蒸汽养护、水养、喷涂养护液养护等。其中养护液养护方式按照作用机理分为3种，一是养护液本身在管片表面形成一层钝化膜，防止管片水分向外界环境散失；二是养护液组分与管片表面混凝土反应，在混凝土表面形成更加致密的结构，增加了管片表面混凝土的密实度，减少水分向外界渗透；三是在管片表面形成一层反光膜，反射太阳光，避免表面温度太高带来混凝土内部水分的流失。管片养护过程中，应优先采用水养方式，冬季可采用喷涂养护液方式，但养护液的种类和

6、厂家尽量稳定、一致，防止由于养护液的不同而导致管片外表面色差过于明显，影响感观质量。2端面粘模管片产生端面粘模的原因很多，许多学者和工程技术人员也针对各种情况分析了产生的原因，制定了解决措施。端面粘模不仅影响管片外观，如果修补效果不佳，还会导致止水条处渗水，给整个地铁工程带来质量隐患（如图4所示）。图5中大部分原因都可以通过管理和技术手段加以预防，本文不再赘述。夏季施工时，水泥温度过高引起的管片端面粘模情况，通常不易发现，给管片生产带来了很大的质量隐患。水泥温度过高会削弱脱模剂的效果，同时铝酸三钙反应过快，可能会在混凝土与模具接触位置形成具有一定强度的结模板，两种作用叠加引起

7、了管片端面粘模。管片生产温度主要指水泥温度、蒸养温度与环境温度的叠加。进入夏季施工，到厂水泥温度均在90℃以上，每昼夜水泥车罐体温度下降10℃左右。国家标准规定水泥温度高于60℃时，不得用于混凝土生产，但就目前各水泥厂生产状况与市场情况而言，很难完全保证水泥使用时温度在此范围内。本研究对夏季的温度测定和生产进行追踪，当水泥温度在70℃之内使用时，混凝土入模温度不超过30℃，满足国家标准对混凝土入模温度的限制；如此时蒸养最高温度控制在55℃以内，不会发生端面粘模现象，能够保证产品质量合格、稳定。如果生产时