混凝土盾構管片原材料質量控制的措施

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摘要：現階段，城市軌道交通建設中常用的施工技術是盾構法。隨著我國科學技術的不斷發展，地鐵盾構法隧道施工技術越來越成熟，應用越來越廣，隨著對盾構管片的需求急劇升高，人們對盾構管片的質量越來越關注。盾構管片在地鐵盾構技術中發揮中重要的作用，其不僅要滿足設計的要求，而且對于特殊環境要滿足其特定的工況。本文主要對影響盾構管片的質量因素進行分析，并提出原材料質量控制措施，以供同行專家參考。

關鍵詞：地鐵盾構法；盾構管片；原材料質量控制

0引言

早在1950年，我國就開始研究盾構技術，最早是應用于下水道工程作業。經過70多年的不斷研究探索，我國在盾法技術方面已經取得了較大的突破，并且這種方法已經成為我國城市地鐵、高鐵隧道的主要方法。隨著我國城市化水平的高速發展，越來越多的城市開始修建地鐵工程，根據相關規定地鐵工程的使用年限為100年，這就對盾構管片的質量提出了新的挑戰。因此，如何加強對盾構管片的質量控制，確保管片質量是現階段所面臨的主要問題。

1影響盾構管片質量因素

影響盾構管片的質量因素大致可分類六類。一是，管片鋼筋保護層存不完整。這主要是因為在盾構管片制作過程中，對鋼筋的尺寸、弧度控制不精確，超出誤差范圍。例如，在對鋼筋進行焊接時，主筋定位不準確，產生偏差，施工單位為了降低成本，在鋼筋與鋼筋之間的間距較大，不符合相關標準，從而導致在別個骨架中沒有鋼筋。二是，管片尺寸偏差。在進行鋼模與螺桿之間連接時，沒有固定緊，從而導致在鋼模與螺桿之間存在縫隙，這就會導致管片與管片之間產生尺寸偏差。另外，在模板下方殘留的混凝土處理不徹底，也會導致在鋼膜與螺桿之間產生縫隙，這種縫隙的存在是不合理的，會對整個工程質量產生影響。三是，混凝土配方不合理。混凝土混合比例不合理，會導致在實際施工中產生裂紋，這將嚴重影響水泥的抗壓強度。這主要是因為混凝土澆筑之后在冷卻的過程中會產生水化熱，再加上水泥凝結時產生收縮，使水泥在冷卻凝固的過程中不能夠對空隙進行充分的填充，從而產生干縮裂紋；對水泥進行蒸汽養護時，蒸汽溫度過高或過低都將影響水泥的質量。四是，管片磨損嚴重。由于沒有定期對管片進行清理護養，以及存在管片尺寸誤差，從而導致管片磨損嚴重；在管片制作過程中，也可能存在原材料質量不合理，不能夠滿足設計需求，從而導致在使用過程中管片磨損較快；還可能是因在施工過程中，在對混凝土進行澆灌時搗鼓不充分，從而導致混凝土不致密，存在內部缺陷；此外，對于管片施工完成后，后期的維護保養不到位也會產生較大的危害。五是，水泥水化熱以及混凝土灰比偏大。在混凝土中添加脫模劑過多，會導致混凝土粘度較大，在進行脫模時會導致空氣滯留在混凝土中；在進行混凝土灌注是，混凝土分層過后，從而導致水泥水化熱嚴重；混凝土灌注過程中搗鼓或漏振不充分，從而導致在混凝土中產生氣泡。六是，外觀質量缺陷，對于同一段的管片應當盡可能保證管片表面顏色一致；鋼筋混凝土盾構管不應有外形缺陷、外表缺陷、外表沾污；不應有影響結構性能和使用的裂縫；不宜有不影響結構性能和使用的裂縫；不應有漏筋、孔洞、蜂窩等。

2地鐵盾構管片原材料的質量控制

地鐵盾構管片是一種鋼筋混凝土結構的高品質、高要求水泥制品。由于管片應用在較為深的地下環境，因此對這種水泥制品的使用壽命有較高的要求，進而對水泥制品的原材料也提出了較高的要求，特別是對于混凝土的強度、耐久性以及抗滲性提出了新的挑戰。因此，若想提高地鐵盾構管片的整體質量必須從原材料入手，進而保證管片的質量。2.1水泥的選擇。首先根據管片行業的相關標準，以及對水泥強度的要求，選擇強度不低于42.5的硅酸鹽水泥。并根據國家標準GB175，對水泥的質量進行抽檢，主要抽檢的指標是化學指標與物理質量兩方面內容。化學指標，要求水泥中MgO≤5.0%，SO3≤4.0%，燒失量≤0.5%，氯離子≤0.06%，堿含量≤0.6%，通過化學檢驗水泥中各個指標達到要求以后，再進行物理質量檢測。物理質量檢測內容主要有強度、細度、凝結時間以及安定性等，首先水泥強度，查閱相關標準，對水泥強度等級進行對比，對采購的硅酸鹽水泥進行抗壓強度、抗折強度測試，看是否滿足強度等級的要求；對水泥細度的檢測，要求采購的硅酸鹽水泥比表面不小于300m2/kg，才算符合設計要求；凝結時間的測試，查閱相關標準，明文指出硅酸鹽水泥的凝固時間范圍在45-390min之間，普通水泥的凝固時間在45-600min之間，對于采購的硅酸鹽水泥進行凝固測試，檢驗其凝固時間是否在要求范圍內；最后對安定性測試，安定性的測試方法一般有兩種，一種是試餅法，另一種是雷氏法。2.2鋼筋的質量檢測。首先對于鋼筋的采購，在進行鋼筋采購時，應通過對不同廠家的鋼筋材料進行對比，選擇出力學性能較好的鋼筋。當鋼筋進入施工現場時，對所采購的鋼筋進行抽檢，同一廠家不同批次的鋼筋對不同批次進行抽檢。檢驗的部門應當是具有權威的第三方檢測機構，并出具檢測結果。具體的檢驗項目，包括對所進鋼筋原材料進行常規的力學性能檢測，主要有抗拉強度、屈服強度、延伸率、抗彎強度。對于需要進行焊接的鋼筋，對鋼筋進行焊接后力學性能測試，以檢測鋼筋的焊接性是否符合要求。對所有的檢測結果進行記錄，并與設計要求、行業標準相比較，以保障鋼筋的質量符合管片設計的要求。2.3外加劑含量的確定。應選用RPC混凝土減水率不小于29%的外加劑，嚴禁使用氯鹽類外加劑或其他對鋼筋有腐蝕作用的外加劑。。由于水泥的比表面積比較大，如果不添加其他化學添加劑會嚴重增加施工成本，并且會產生大量的高水化熱一系列問題，從而影響管片的質量。并且在進行灌注時，會產生嚴重的偏析現象，這是因為水泥砂漿與石子沒有均勻的混合而導致的。2.4骨料的檢驗標準。由于管片需要高強度的混凝土，這就要求在混凝土中添加性能更加的骨料，骨料強度的提高自然會使得混凝土的強度也得到一定程度的提高。根據骨料顆粒度的大小分為粗骨料與細骨料，對于不同骨料有不同的檢測方式。粗骨料，粗骨料在混凝土中起到骨架支撐的作用，對混凝土的強度有重要的影響。在地鐵盾構管片中高強度的混凝土材料性能不僅受到水灰比的影響，而且骨料性能也對混凝土的強度產生較大的影響。粗骨料的彈性模量對混凝土的強度影響較大，彈性模量過大或過小都不利于提高混凝土的強度，因此應當選擇堅硬的粗骨料，并且骨料的抗壓強度應當不低于混凝土標準強度的1.3倍；粗骨料的晶粒大小也對混凝土的強度有較大的影響，一般隨著粗骨料的晶粒增大，其抗壓強度逐漸降低。因此，對于地鐵盾構管片應當選用晶粒度最大為25毫米。粗骨料檢測的項目有碎石顆粒級配是否符合標準、粗骨料中針片狀含量所占比例。常用的粗骨料檢測標準有《普通混凝土用碎石或卵石質量檢驗標準及檢驗方法》（JGJ52-2006）。對于細骨料，一般使用表面光滑、質地堅硬潔凈的河砂，細度模數范圍在2.3-3.0之間，細骨料常檢測的項目有細度模數、顆粒級配、含泥量以及泥塊含量這四個方面。其中細度模數要求在上述的范圍之內；顆粒級配應根據相關標準進行抽檢，并且符合顆粒級配圖表；一般要求含泥量≤2.0%；泥塊含量≤0.5%。細骨料的堿活性應采用砂漿棒法進行檢驗，經檢驗判斷有潛在危害時，應采取抑制堿—骨料反應的技術措施。對于細骨料可參考的檢測標準有《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》（JGJ52-2006）。2.5水的選擇。一般選擇潔凈的飲用水，要保證混凝土所用水中不含對水泥正常凝固有害的雜志，關于水中的雜質主要是指對混凝土凝固產生影響的酸堿鹽等有機物。

3混凝土的拌和物質量控制

對混凝土的拌和物質量控制主要是為了保證混凝土在澆筑時的質量，不產生離析以及泌水等現象，保證混凝土均勻混合，從而保證混凝的耐久性與強度。對于拌和物的控制主要從稠度檢驗、含氣量檢驗、凝結時間檢驗三方面入手。

4結束語

綜上所述，在地鐵盾構管片的生產過程中應著重加強對原材料采購、質量檢測等環節的管理工作，落實對原材料的各項檢驗并做好記錄，最后形成對原材料的檢驗流程，并形成原材料作業指導手冊。從根本上確保地鐵盾構管片的耐久性與安全性。

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作者:師忠耀 單位:中國水利水電第七工程局有限公司