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【摘 要】在地铁盾构隧道施工中，如果管片出现崩角、破损未能采取较好的修补措施，不仅会引起隧道漏浆、渗水，严重时可能会影响到地铁隧道的使用功能。对此，本文就浅谈地铁盾构管片质量通病及控制对策展开简要的分析与探讨。
【关键词】地铁；盾构管片；控制对策
前言
近年来我国地铁建设规模不断扩大，各大城市地铁建设项目竞相开工，地铁修建技术也得到了不断的发展。其中盾构法由于具有经济安全、对地面自然条件和建筑物依赖小、施工工期较短等优点，已成为目前我国地铁隧道工程的一种主要施工方法。在地铁盾构隧道施工中，管片作为结构衬砌主体，对整个地铁隧道的质量和寿命起着关键作用。高性能地铁混凝土管片要求混凝土拌合物具有施工需要的和易性，满足硬化后的强度等级指标，同时具有优良的耐久性和经济性。
一、地铁盾构管片质量通病
（1）裂缝的成因。裂缝的成因主要是原材料的控制和出模时间控制的不合理。原材料中砂石含泥量超标，水泥安定性不合格、标准稠度用水量过低是混凝土构件发生裂缝重要根源。在冬季，管片蒸养后不经降温措施就拆模等情况也会产生表面裂缝。
（2）空洞、蜂窝的成因。二者成因基本相同，即配合比设计不合理和布料工艺不合理，具体表现为砂率过低、将混凝土设计成干硬性混凝土，即坍落度≤10mm，以及未分层布料和振捣不到位。
（3）气泡的成因.气泡的成因涵盖管片生产的各个环节，包括原材料选择，配合比设计，模具脱模剂品种的选择、勾兑比例和涂抹的均匀性，混凝土入模布料的控制，振捣工艺及模具自身构造的特性。
1、在原材料中，集料的针片状颗粒多，混凝土内气泡则不易排出；外加剂自身含气量过高，则使混凝土搅拌后产生较多的气泡，如果排出不畅将积聚成有害大气泡；水泥，近年来为增加产能，水泥厂家向水泥中添加带有木钙、二乙二醇、丙二醇等的混杂型助磨剂，则使混凝土气泡不均匀并极易产生大气泡。
2、配合比设计上：如果混凝土中自由水过多，则极易在混凝土搅拌时将空气卷入形成较多的大气泡。
3、脱模剂：不同品种、不同勾兑比例的脱模剂的粘性不同，它们的粘性过高则影响气泡从模板壁排出。
4、布料工艺和振捣工艺：混凝土入模布料在二次三次布料时中间有间隔，极易将空气裹入混凝土中形成大气泡。而仅仅采用固定振实台振实管片混凝土，很难使大气泡排出。
5、模具：模具的几何结构和新模具的壁面不光滑同样阻碍气泡的排出。
二、地铁盾构管片质量通病的控制对策
（1）裂缝的控制。
管片裂缝发生的概率极小，一般在冬季出模过早和水泥标准稠度用水量较低时才偶有发生。冬季生产管片时，车间温度尽管比室外温度高，但是管片出模与室内温差均要高于25℃。当室外温度零下时，车间最高约10℃左右，而出模温度则在45℃左右。骤然出模极易产生温差裂缝。近年来由于旋窑工艺在水泥行业得到广泛应用，且水泥预制品的水泥基本是先检后用，安定性不合格的水泥可以完全杜绝。因此，水泥标准稠度用水量过低时会产生裂缝才被发现。
当水泥的标准稠度用水量低于26.8%时，初凝时，管片混凝土表层极易结壳，如象皮一样，内软外硬。该种状态下，不到初凝时就进行蒸养，管片表面会出现部分龟裂。只要能严格执行生产工艺和原材料控制，管片混凝土的裂缝可以完全避免。
（2）气泡的控制。
气泡是管片中最难解决的通病，它涉及涵盖管片生产的各个环节。从原材料选择到配合比设计，从模具构造到脱模剂效果，从浇筑方法到振捣方式。无论哪一个环节有瑕疵，有害气泡（这里指大于0.5mm的气泡）就会大量产生，并积聚在管片止水槽兩侧。止水槽上有害气泡较多则使管片密封差，易渗水，严重影响地铁工程的使用寿命和安全。
水泥：不同厂家的水泥对气泡有轻微影响，使用不同助磨剂的水泥对气泡的积聚不同。对它进行选择主要考虑早期强度和是否掺用了助磨剂。所以尽可能选择早强型P·Ⅱ52.5水泥。出于预防裂缝考虑，选择水泥时还宜将标准稠度用水量要求控制在27.0%～30%内。掺合料：掺用掺合料，在增加混凝土和易性的同时，还有利于有害气泡的排除。
但使用时还要从另外两方面考虑：1、增加管片的耐久性；2、不影响管片的早期强度。这就决定掺合料的品种和量不宜多，且品质要高。故配合比设计时仅选择了常熟电厂的Ⅰ级粉煤灰。该粉煤灰的细度7～10%，需水量比≤95%。集料：选择级配和粒型较好的集料，才能有利于气泡的排除。
我们知道，混凝土的含气量的大小有一部分取决于砂石。砂石自身的气泡带入量的多少也决定着混凝土含气量的多寡。优先选用级和颗粒形态良好的自然砂和碎石，对混凝土构件气泡的控制很有利。其中砂以赣江中砂最理想，细度模数控制在2.7～2.9为宜；我们选用的砂为赣江砂，细度模数2.6～3.0，含泥量0.1%。碎石以粒型良好和针片状颗粒含量低为良，级配可选用单级配，也可选用连续级配，最大粒径不宜大于25mm。如岩质为石灰石类的，最大粒径不宜大于20mm。较小的集料粒径一是有利于混凝土强度等级的提高，二是有利于混凝土的抗渗性能的保证。配合比设计和生产使用的碎石均是5～25mm石灰石，其中16～20mm占95%，压碎值10.5%，含泥量0.3%，针片状颗粒含量为1%。外加剂：选择含气量较低的具有复合功能的外加剂，可以显著控制改变和降低混凝土有害气泡的产生。
理想的外加剂需有以下特性：1、高减水率；混凝土减水率宜≥26%；高减水率减水剂可减少混凝土中不必要游离水的存在，避免多余的游离水转换成气泡和形成渗水通道，同时也是增加管片耐久性和国家环保节能的需要；2、早强；早强功能能使混凝土凝结时间提前1.5～2h，进入蒸养工序时混凝土进入初终凝状态能较好的减少管片脱皮、裂缝的产生，并提高管片模具的产能；3、“两低一稳”，即低掺量、低含气量，品质稳定。
众所周知，混凝土的含气量简略来讲来自于两部分，一是砂石的卷入，二是外加剂的产生。砂石带入的含气量约0.5%左右，外加剂产生的含气量1.5%～10%不等。有害气泡基本由外加剂掺入后未能适当分解的结果。尽可能降低混凝土自身含气量的带入量同时进行害气泡消解分散是减少气泡产生的有效手段。
经过筛比，聚羧酸类减水剂从三聚氰胺、氨基减水剂中脱颖而出。又通过3个月品牌比对，从意大利的马贝、瑞典的西卡，江苏博特等聚羧酸中确定了瑞典的西卡品牌符合上述要求。该减水剂的减水率为30%。
三、严重受损管片修补
对于受损严重、变形较大的管片，在隧道内部采用钢环对管片进行加固，以改善隧道的受力性能，控制隧道结构变形。钢环施工工艺如下：钢环选择：根据国内钢环加固管片隧道经验，要达到增加衬砌整体性、又要利于安装，选择厚度为20mm的钢板加工钢环。钢环采用分块制造，现场进行安装和焊接。
安装时放置20t千斤顶并对钢板施加预应力，使钢板与管片混凝土面紧贴，同时在管片相应的位置钻孔打入M16化学锚栓。为使钢环与衬砌之间形成一个整体结构，在两者之间压注亲水性低粘度环氧浆液。每个钢环两端在压浆前应先用专用密封胶作封堵密闭处理，钢环顶部及底部应预设压注环氧树脂的进浆孔、出浆孔（包括观察孔、备用注入孔）。
钢环安装完成后钢环分块之间的焊缝经超声波探伤应符合2级焊缝标准。钢环内表面在焊接施工结束后采用环氧沥青涂层做防腐蚀处理。涂层厚度均匀分两层进行喷涂，总厚度不少于1.2mm。
参考文献：
[1]竺维彬，鞠世健.盾构隧道管片开裂的原因及相应对策[J].现代隧道技术，2003，01：21-25.
[2]蔡舒岚，万捷.轨交盾构管片质量通病检测与防控技术[J].中国市政工程，2013，01：69-71+108-109.
[3]黄伟俊.浅谈地铁盾构管片生产过程中原材料质量控制的措施[J].广东建材，2013，01：42-44.
[4]郭美贤.地铁盾构隧道工程质量问题分析及其对策浅析[J].广州建筑，2007，06：33-37.
[5]李涛.盾构隧道混凝土管片预制工艺及质量控制[J].市政技术，2011，03：125-127.
【关键词】地铁；盾构管片；控制对策
前言
近年来我国地铁建设规模不断扩大，各大城市地铁建设项目竞相开工，地铁修建技术也得到了不断的发展。其中盾构法由于具有经济安全、对地面自然条件和建筑物依赖小、施工工期较短等优点，已成为目前我国地铁隧道工程的一种主要施工方法。在地铁盾构隧道施工中，管片作为结构衬砌主体，对整个地铁隧道的质量和寿命起着关键作用。高性能地铁混凝土管片要求混凝土拌合物具有施工需要的和易性，满足硬化后的强度等级指标，同时具有优良的耐久性和经济性。
一、地铁盾构管片质量通病
（1）裂缝的成因。裂缝的成因主要是原材料的控制和出模时间控制的不合理。原材料中砂石含泥量超标，水泥安定性不合格、标准稠度用水量过低是混凝土构件发生裂缝重要根源。在冬季，管片蒸养后不经降温措施就拆模等情况也会产生表面裂缝。
（2）空洞、蜂窝的成因。二者成因基本相同，即配合比设计不合理和布料工艺不合理，具体表现为砂率过低、将混凝土设计成干硬性混凝土，即坍落度≤10mm，以及未分层布料和振捣不到位。
（3）气泡的成因.气泡的成因涵盖管片生产的各个环节，包括原材料选择，配合比设计，模具脱模剂品种的选择、勾兑比例和涂抹的均匀性，混凝土入模布料的控制，振捣工艺及模具自身构造的特性。
1、在原材料中，集料的针片状颗粒多，混凝土内气泡则不易排出；外加剂自身含气量过高，则使混凝土搅拌后产生较多的气泡，如果排出不畅将积聚成有害大气泡；水泥，近年来为增加产能，水泥厂家向水泥中添加带有木钙、二乙二醇、丙二醇等的混杂型助磨剂，则使混凝土气泡不均匀并极易产生大气泡。
2、配合比设计上：如果混凝土中自由水过多，则极易在混凝土搅拌时将空气卷入形成较多的大气泡。
3、脱模剂：不同品种、不同勾兑比例的脱模剂的粘性不同，它们的粘性过高则影响气泡从模板壁排出。
4、布料工艺和振捣工艺：混凝土入模布料在二次三次布料时中间有间隔，极易将空气裹入混凝土中形成大气泡。而仅仅采用固定振实台振实管片混凝土，很难使大气泡排出。
5、模具：模具的几何结构和新模具的壁面不光滑同样阻碍气泡的排出。
二、地铁盾构管片质量通病的控制对策
（1）裂缝的控制。
管片裂缝发生的概率极小，一般在冬季出模过早和水泥标准稠度用水量较低时才偶有发生。冬季生产管片时，车间温度尽管比室外温度高，但是管片出模与室内温差均要高于25℃。当室外温度零下时，车间最高约10℃左右，而出模温度则在45℃左右。骤然出模极易产生温差裂缝。近年来由于旋窑工艺在水泥行业得到广泛应用，且水泥预制品的水泥基本是先检后用，安定性不合格的水泥可以完全杜绝。因此，水泥标准稠度用水量过低时会产生裂缝才被发现。
当水泥的标准稠度用水量低于26.8%时，初凝时，管片混凝土表层极易结壳，如象皮一样，内软外硬。该种状态下，不到初凝时就进行蒸养，管片表面会出现部分龟裂。只要能严格执行生产工艺和原材料控制，管片混凝土的裂缝可以完全避免。
（2）气泡的控制。
气泡是管片中最难解决的通病，它涉及涵盖管片生产的各个环节。从原材料选择到配合比设计，从模具构造到脱模剂效果，从浇筑方法到振捣方式。无论哪一个环节有瑕疵，有害气泡（这里指大于0.5mm的气泡）就会大量产生，并积聚在管片止水槽兩侧。止水槽上有害气泡较多则使管片密封差，易渗水，严重影响地铁工程的使用寿命和安全。
水泥：不同厂家的水泥对气泡有轻微影响，使用不同助磨剂的水泥对气泡的积聚不同。对它进行选择主要考虑早期强度和是否掺用了助磨剂。所以尽可能选择早强型P·Ⅱ52.5水泥。出于预防裂缝考虑，选择水泥时还宜将标准稠度用水量要求控制在27.0%～30%内。掺合料：掺用掺合料，在增加混凝土和易性的同时，还有利于有害气泡的排除。
但使用时还要从另外两方面考虑：1、增加管片的耐久性；2、不影响管片的早期强度。这就决定掺合料的品种和量不宜多，且品质要高。故配合比设计时仅选择了常熟电厂的Ⅰ级粉煤灰。该粉煤灰的细度7～10%，需水量比≤95%。集料：选择级配和粒型较好的集料，才能有利于气泡的排除。
我们知道，混凝土的含气量的大小有一部分取决于砂石。砂石自身的气泡带入量的多少也决定着混凝土含气量的多寡。优先选用级和颗粒形态良好的自然砂和碎石，对混凝土构件气泡的控制很有利。其中砂以赣江中砂最理想，细度模数控制在2.7～2.9为宜；我们选用的砂为赣江砂，细度模数2.6～3.0，含泥量0.1%。碎石以粒型良好和针片状颗粒含量低为良，级配可选用单级配，也可选用连续级配，最大粒径不宜大于25mm。如岩质为石灰石类的，最大粒径不宜大于20mm。较小的集料粒径一是有利于混凝土强度等级的提高，二是有利于混凝土的抗渗性能的保证。配合比设计和生产使用的碎石均是5～25mm石灰石，其中16～20mm占95%，压碎值10.5%，含泥量0.3%，针片状颗粒含量为1%。外加剂：选择含气量较低的具有复合功能的外加剂，可以显著控制改变和降低混凝土有害气泡的产生。
理想的外加剂需有以下特性：1、高减水率；混凝土减水率宜≥26%；高减水率减水剂可减少混凝土中不必要游离水的存在，避免多余的游离水转换成气泡和形成渗水通道，同时也是增加管片耐久性和国家环保节能的需要；2、早强；早强功能能使混凝土凝结时间提前1.5～2h，进入蒸养工序时混凝土进入初终凝状态能较好的减少管片脱皮、裂缝的产生，并提高管片模具的产能；3、“两低一稳”，即低掺量、低含气量，品质稳定。
众所周知，混凝土的含气量简略来讲来自于两部分，一是砂石的卷入，二是外加剂的产生。砂石带入的含气量约0.5%左右，外加剂产生的含气量1.5%～10%不等。有害气泡基本由外加剂掺入后未能适当分解的结果。尽可能降低混凝土自身含气量的带入量同时进行害气泡消解分散是减少气泡产生的有效手段。
经过筛比，聚羧酸类减水剂从三聚氰胺、氨基减水剂中脱颖而出。又通过3个月品牌比对，从意大利的马贝、瑞典的西卡，江苏博特等聚羧酸中确定了瑞典的西卡品牌符合上述要求。该减水剂的减水率为30%。
三、严重受损管片修补
对于受损严重、变形较大的管片，在隧道内部采用钢环对管片进行加固，以改善隧道的受力性能，控制隧道结构变形。钢环施工工艺如下：钢环选择：根据国内钢环加固管片隧道经验，要达到增加衬砌整体性、又要利于安装，选择厚度为20mm的钢板加工钢环。钢环采用分块制造，现场进行安装和焊接。
安装时放置20t千斤顶并对钢板施加预应力，使钢板与管片混凝土面紧贴，同时在管片相应的位置钻孔打入M16化学锚栓。为使钢环与衬砌之间形成一个整体结构，在两者之间压注亲水性低粘度环氧浆液。每个钢环两端在压浆前应先用专用密封胶作封堵密闭处理，钢环顶部及底部应预设压注环氧树脂的进浆孔、出浆孔（包括观察孔、备用注入孔）。
钢环安装完成后钢环分块之间的焊缝经超声波探伤应符合2级焊缝标准。钢环内表面在焊接施工结束后采用环氧沥青涂层做防腐蚀处理。涂层厚度均匀分两层进行喷涂，总厚度不少于1.2mm。
参考文献：
[1]竺维彬，鞠世健.盾构隧道管片开裂的原因及相应对策[J].现代隧道技术，2003，01：21-25.
[2]蔡舒岚，万捷.轨交盾构管片质量通病检测与防控技术[J].中国市政工程，2013，01：69-71+108-109.
[3]黄伟俊.浅谈地铁盾构管片生产过程中原材料质量控制的措施[J].广东建材，2013，01：42-44.
[4]郭美贤.地铁盾构隧道工程质量问题分析及其对策浅析[J].广州建筑，2007，06：33-37.
[5]李涛.盾构隧道混凝土管片预制工艺及质量控制[J].市政技术，2011，03：125-127.