混凝土盾构管片原材料质量控制措施

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摘要：现阶段，城市轨道交通建设中常用的施工技术是盾构法。随着我国科学技术的不断发展，地铁盾构法隧道施工技术越来越成熟，应用越来越广，随着对盾构管片的需求急剧升高，人们对盾构管片的质量越来越关注。盾构管片在地铁盾构技术中发挥中重要的作用，其不仅要满足设计的要求，而且对于特殊环境要满足其特定的工况。本文主要对影响盾构管片的质量因素进行分析，并提出原材料质量控制措施，以供同行专家参考。

关键词：地铁盾构法；盾构管片；原材料质量控制

引言

早在1950年，我国就开始研究盾构技术，最早是应用于下水道工程作业。经过70多年的不断研究探索，我国在盾法技术方面已经取得了较大的突破，并且这种方法已经成为我国城市地铁、高铁隧道的主要方法。随着我国城市化水平的高速发展，越来越多的城市开始修建地铁工程，根据相关规定地铁工程的使用年限为100年，这就对盾构管片的质量提出了新的挑战。因此，如何加强对盾构管片的质量控制，确保管片质量是现阶段所面临的主要问题。

1影响盾构管片质量因素

影响盾构管片的质量因素大致可分类六类。一是，管片钢筋保护层存不完整。这主要是因为在盾构管片制作过程中，对钢筋的尺寸、弧度控制不精确，超出误差范围。例如，在对钢筋进行焊接时，主筋定位不准确，产生偏差，施工单位为了降低成本，在钢筋与钢筋之间的间距较大，不符合相关标准，从而导致在别个骨架中没有钢筋。二是，管片尺寸偏差。在进行钢模与螺杆之间连接时，没有固定紧，从而导致在钢模与螺杆之间存在缝隙，这就会导致管片与管片之间产生尺寸偏差。另外，在模板下方残留的混凝土处理不彻底，也会导致在钢膜与螺杆之间产生缝隙，这种缝隙的存在是不合理的，会对整个工程质量产生影响。三是，混凝土配方不合理。混凝土混合比例不合理，会导致在实际施工中产生裂纹，这将严重影响水泥的抗压强度。这主要是因为混凝土浇筑之后在冷却的过程中会产生水化热，再加上水泥凝结时产生收缩，使水泥在冷却凝固的过程中不能够对空隙进行充分的填充，从而产生干缩裂纹；对水泥进行蒸汽养护时，蒸汽温度过高或过低都将影响水泥的质量。四是，管片磨损严重。由于没有定期对管片进行清理护养，以及存在管片尺寸误差，从而导致管片磨损严重；在管片制作过程中，也可能存在原材料质量不合理，不能够满足设计需求，从而导致在使用过程中管片磨损较快；还可能是因在施工过程中，在对混凝土进行浇灌时捣鼓不充分，从而导致混凝土不致密，存在内部缺陷；此外，对于管片施工完成后，后期的维护保养不到位也会产生较大的危害。五是，水泥水化热以及混凝土灰比偏大。在混凝土中添加脱模剂过多，会导致混凝土粘度较大，在进行脱模时会导致空气滞留在混凝土中；在进行混凝土灌注是，混凝土分层过后，从而导致水泥水化热严重；混凝土灌注过程中捣鼓或漏振不充分，从而导致在混凝土中产生气泡。六是，外观质量缺陷，对于同一段的管片应当尽可能保证管片表面颜色一致；钢筋混凝土盾构管不应有外形缺陷、外表缺陷、外表沾污；不应有影响结构性能和使用的裂缝；不宜有不影响结构性能和使用的裂缝；不应有漏筋、孔洞、蜂窝等。

2地铁盾构管片原材料的质量控制

地铁盾构管片是一种钢筋混凝土结构的高品质、高要求水泥制品。由于管片应用在较为深的地下环境，因此对这种水泥制品的使用寿命有较高的要求，进而对水泥制品的原材料也提出了较高的要求，特别是对于混凝土的强度、耐久性以及抗渗性提出了新的挑战。因此，若想提高地铁盾构管片的整体质量必须从原材料入手，进而保证管片的质量。

2.1水泥的选择

首先根据管片行业的相关标准，以及对水泥强度的要求，选择强度不低于42.5的硅酸盐水泥。并根据国家标准GB175，对水泥的质量进行抽检，主要抽检的指标是化学指标与物理质量两方面内容。化学指标，要求水泥中MgO≤5.0%，SO3≤4.0%，烧失量≤0.5%，氯离子≤0.06%，碱含量≤0.6%，通过化学检验水泥中各个指标达到要求以后，再进行物理质量检测。物理质量检测内容主要有强度、细度、凝结时间以及安定性等，首先水泥强度，查阅相关标准，对水泥强度等级进行对比，对采购的硅酸盐水泥进行抗压强度、抗折强度测试，看是否满足强度等级的要求；对水泥细度的检测，要求采购的硅酸盐水泥比表面不小于300m2/kg，才算符合设计要求；凝结时间的测试，查阅相关标准，明文指出硅酸盐水泥的凝固时间范围在45-390min之间，普通水泥的凝固时间在45-600min之间，对于采购的硅酸盐水泥进行凝固测试，检验其凝固时间是否在要求范围内；最后对安定性测试，安定性的测试方法一般有两种，一种是试饼法，另一种是雷氏法。

2.2钢筋的质量检测

首先对于钢筋的采购，在进行钢筋采购时，应通过对不同厂家的钢筋材料进行对比，选择出力学性能较好的钢筋。当钢筋进入施工现场时，对所采购的钢筋进行抽检，同一厂家不同批次的钢筋对不同批次进行抽检。检验的部门应当是具有权威的第三方检测机构，并出具检测结果。具体的检验项目，包括对所进钢筋原材料进行常规的力学性能检测，主要有抗拉强度、屈服强度、延伸率、抗弯强度。对于需要进行焊接的钢筋，对钢筋进行焊接后力学性能测试，以检测钢筋的焊接性是否符合要求。对所有的检测结果进行记录，并与设计要求、行业标准相比较，以保障钢筋的质量符合管片设计的要求。

2.3外加剂含量的确定

应选用RPC混凝土减水率不小于29%的外加剂，严禁使用氯盐类外加剂或其他对钢筋有腐蚀作用的外加剂。。由于水泥的比表面积比较大，如果不添加其他化学添加剂会严重增加施工成本，并且会产生大量的高水化热一系列问题，从而影响管片的质量。并且在进行灌注时，会产生严重的偏析现象，这是因为水泥砂浆与石子没有均匀的混合而导致的。

2.4骨料的检验标准

由于管片需要高强度的混凝土，这就要求在混凝土中添加性能更加的骨料，骨料强度的提高自然会使得混凝土的强度也得到一定程度的提高。根据骨料颗粒度的大小分为粗骨料与细骨料，对于不同骨料有不同的检测方式。粗骨料，粗骨料在混凝土中起到骨架支撑的作用，对混凝土的强度有重要的影响。在地铁盾构管片中高强度的混凝土材料性能不仅受到水灰比的影响，而且骨料性能也对混凝土的强度产生较大的影响。粗骨料的弹性模量对混凝土的强度影响较大，弹性模量过大或过小都不利于提高混凝土的强度，因此应当选择坚硬的粗骨料，并且骨料的抗压强度应当不低于混凝土标准强度的1.3倍；粗骨料的晶粒大小也对混凝土的强度有较大的影响，一般随着粗骨料的晶粒增大，其抗压强度逐渐降低。因此，对于地铁盾构管片应当选用晶粒度最大为25毫米。粗骨料检测的项目有碎石颗粒级配是否符合标准、粗骨料中针片状含量所占比例。常用的粗骨料检测标准有《普通混凝土用碎石或卵石质量检验标准及检验方法》（JGJ52-2006）。对于细骨料，一般使用表面光滑、质地坚硬洁净的河砂，细度模数范围在2.3-3.0之间，细骨料常检测的项目有细度模数、颗粒级配、含泥量以及泥块含量这四个方面。其中细度模数要求在上述的范围之内；颗粒级配应根据相关标准进行抽检，并且符合颗粒级配图表；一般要求含泥量≤2.0%；泥块含量≤0.5%。细骨料的碱活性应采用砂浆棒法进行检验，经检验判断有潜在危害时，应采取抑制碱—骨料反应的技术措施。对于细骨料可参考的检测标准有《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52-2006）。

2.5水的选择

一般选择洁净的饮用水，要保证混凝土所用水中不含对水泥正常凝固有害的杂志，关于水中的杂质主要是指对混凝土凝固产生影响的酸碱盐等有机物。

3混凝土的拌和物质量控制

对混凝土的拌和物质量控制主要是为了保证混凝土在浇筑时的质量，不产生离析以及泌水等现象，保证混凝土均匀混合，从而保证混凝的耐久性与强度。对于拌和物的控制主要从稠度检验、含气量检验、凝结时间检验三方面入手。

4结束语

综上所述，在地铁盾构管片的生产过程中应着重加强对原材料采购、质量检测等环节的管理工作，落实对原材料的各项检验并做好记录，最后形成对原材料的检验流程，并形成原材料作业指导手册。从根本上确保地铁盾构管片的耐久性与安全性。

参考文献

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作者：师忠耀 单位：中国水利水电第七工程局有限公司