盾構(gòu)管片生產(chǎn)中氣泡研究

1 盾構(gòu)法施工和管片的組成
1.1 盾構(gòu)法施工

地下工程是一個(gè)復(fù)雜的地下施工系統(tǒng)工程，它有多種施工力．法，而盾構(gòu)掘進(jìn)法是從國(guó)外引進(jìn)的目前最先進(jìn)的施工方法。目前在中國(guó)的上海、廣州、深圳等大城市的地鐵施工中已有越來(lái)越多的標(biāo)段開(kāi)始使用盾構(gòu)法施工。管片是盾構(gòu)法隧道中最主要的襯砌工藝，它的質(zhì)量直接影響到整個(gè)隧道的質(zhì)量。管片生產(chǎn)中的一大難題就是脫模后管片表面存在較多的氣泡和收縮裂縫，不但影響管片的抗壓和抗?jié)B強(qiáng)度，而且也造成大量的修補(bǔ)工作。因此在管片的脫模期就應(yīng)該盡量防治氣泡和裂縫的產(chǎn)生。

1．2 管片的組成

盾構(gòu)法施工的隧道斷面是圓形的，一般來(lái)說(shuō)，凈斷面直徑足5．6m，整個(gè)襯砌環(huán)由6塊管片組成3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊，2個(gè)鄰接塊和1個(gè)封頂塊。每環(huán)管片的寬度一般是1．2m(也有1.5m的）。管片的制作工藝和氣泡、裂縫形成的原因

2．1 管片的制作工藝

管片是一種混凝土預(yù)制件，它的制作過(guò)程主要是：鋼筋籠的制作；鋼筋籠裝入鋼模具；澆注混凝土(振搗)；管片的初期養(yǎng)護(hù)；脫模；噴水養(yǎng)護(hù)。

2．2 氣泡和裂縫形成的原因

2．2．1 氣泡形成的原因

(1)鋼模自身結(jié)構(gòu)的影響。制作管片的鋼模具精度要求是非常高的，誤差只有0．4mm，密封性很高?；炷猎诶锩婺虝r(shí)要產(chǎn)生熱量，而原來(lái)混凝土里面的水分受振搗棒的擠壓作用也要排出來(lái)，這些水分就集中在模具的側(cè)板和管片側(cè)面的結(jié)合處，結(jié)果氣泡就占據(jù)了本來(lái)應(yīng)該是混凝土所占據(jù)的位置，脫模后就形成了氣泡孔。

(2)混凝土坍落度的影響。混凝土的坍落度反映出混凝土的配合比。如果坍落度大的話，則混凝土中水的含量就多，反之就少。水的含量大了小了都不行，如果水多的話，混凝土在模具中凝固時(shí)就會(huì)有較多的氣泡集中在模具的側(cè)板上，脫模后就會(huì)在管片的側(cè)面上形成較多的氣泡；而如果坍落度較小的話，在振搗過(guò)程中，則混凝土將凝固得很快而無(wú)法振搗。所以在混凝土預(yù)制件中，對(duì)混凝土的坍落度都有很嚴(yán)格的要求。

(3)人工操作的影響。目前在國(guó)外管片的生產(chǎn)過(guò)程中，一般都采用振動(dòng)臺(tái)振搗，國(guó)內(nèi)也有部分單位使用，振動(dòng)臺(tái)容易控制振動(dòng)的速度和頻率，使混凝土變得均勻，也就減少了氣泡的含量。在采用人工振搗生產(chǎn)過(guò)程中，由于人工操作的不穩(wěn)定因素和工人操作的技術(shù)熟練程度的不同，對(duì)質(zhì)量有一定的影響。工人操作時(shí)容易使振動(dòng)棒碰到鋼模具和鋼筋籠，也不容易控制振搗的均勻性，也就容易使氣泡集中于局部位而形成較大的空洞。

2．2．2 裂縫形成的原因

(1)混凝土分布的影響。由于混凝土凝固、坍落度、自身重力和振搗等多種因素的影響，混凝土在模具內(nèi)總不可能分布的那么均勻，而在不均勻的地方凝固速度就不可能相同，就會(huì)形成一定數(shù)量的小裂縫。

(1)大氣溫度的影響。由于白天和晚上的溫差較大(尤其在夏天)，而溫度對(duì)混凝土的凝固有很大影響。較大的溫差也會(huì)使混凝土的凝固很不均勻，也就很容易形成裂縫。

(3)混凝土自身特性的影響?；炷磷陨碓谀痰臅r(shí)候，在內(nèi)部也要產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)變化，在這個(gè)過(guò)程中要釋放出—定的熱量，如果熱量快速地從管片的表面散發(fā)出來(lái)就容易產(chǎn)生裂縫。

3 消除氣泡、裂縫所采用的措施

針對(duì)以上對(duì)氣泡、裂縫產(chǎn)生原因的分析，就可以采取一系列的措施來(lái)盡量地減少氣泡和裂縫的產(chǎn)生。

3．1 氣泡的防治

由于鋼模自身的結(jié)構(gòu)是無(wú)法改變的，所以只有從坍落度和人工操作兩方面考慮。

3．1．1 嚴(yán)格控制坍落度

混凝土的成分主要有水、水泥、砂子、石子和一定量的外加劑。由于坍落度對(duì)混凝土凝固后的強(qiáng)度和氣泡的產(chǎn)生都有影響，所以在配制混凝土?xí)r要嚴(yán)洛控制坍落度。尤其在夏天時(shí)，混凝土從攪拌站運(yùn)輸?shù)焦芷a(chǎn)場(chǎng)地要花費(fèi)一定的時(shí)間，而在此過(guò)程中，混凝土要一定程度的凝固，造成坍落度的損失。因此要在混凝土配合時(shí)加入一定數(shù)量的緩凝劑，目前比較好的緩凝劑是Sikament NN/R (是—種緩凝高效減水劑)。它具有下列優(yōu)點(diǎn)：

(1)在不增加用水量的情況下能夠極大地改善混凝土的工作性；
(2)在夏天可增加緩凝、改善工作性；
(3)可在終凝后加速固化；
(4)極大地增加早期和后期強(qiáng)度；
(5)可在溫度較高時(shí)用作商品混凝土泵送劑；
(6)降低收縮，減少徐變性能；
(7)不含氯離子。

由于Sikament NN／R具有以上性能，所以它能有效地防止混凝土坍落度的損失和改善混凝土的凝固，不但能在一定程度上減少氣泡，也能減少裂縫的產(chǎn)生。

3．1．2 加強(qiáng)人工操作

混凝土在鋼模內(nèi)的振搗有振動(dòng)臺(tái)振搗和人工振搗兩種。振動(dòng)臺(tái)振搗的效果要好—些，可以使混凝土更均勻。但振動(dòng)臺(tái)的成本高，還是有一些預(yù)制廠采用人工振搗的方法。人工振搗時(shí)振動(dòng)棒容易碰到鋼模具和鋼筋籠，而且靠近管片外弧的地方不容易振到，所以工人的操作熟練程度是一個(gè)很重要的因素。這就只能靠加強(qiáng)工人的操作培訓(xùn)，提高他們的技術(shù)熟練程度來(lái)改善振動(dòng)效果。

3．2 裂縫的防治

3．2．1 嚴(yán)格控制坍落度

如上所述，坍落度是混凝土的一個(gè)很重要的技術(shù)指標(biāo)，因此應(yīng)嚴(yán)格控制坍落度。而適當(dāng)?shù)靥砑右恍┨砑觿┦强刂铺涠鹊挠行Х椒?見(jiàn)3．1．1節(jié))。在整個(gè)振搗過(guò)程中保持均勻的坍落度是很重要的，可以使各個(gè)部位的混凝土分布均勻，則混凝土就可以均勻地凝固，相應(yīng)地就減少了裂縫的產(chǎn)生。

3．2．2 盡量地減少大氣溫度的影響

由于在夏天施工時(shí)大氣的溫度很高，混凝土坍落度的損失就大，為了消除氣溫所帶來(lái)的不良影響，可以采取如下措施：

(1)在混凝土中加冰，可以在一定的時(shí)間內(nèi)使混凝土保持較低的溫度，不致使坍落度損失較多；

(2)在一天中氣溫較低的時(shí)間內(nèi)澆注，如上午10：30以前或下午3：00以后，在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)氣溫不是很高?？梢允够炷凛^好地凝固；

(3)加強(qiáng)管片的初期養(yǎng)護(hù)，管片澆注完畢后到脫模之前的養(yǎng)護(hù)屬于初期養(yǎng)護(hù)。在這個(gè)階段內(nèi)混凝土凝固時(shí)要放出大量的熱，因此必須要灑水養(yǎng)護(hù)，以確?；炷辆鶆虻啬蹋簿筒恢鲁霈F(xiàn)較多的裂縫。

3．2．3 蒸汽養(yǎng)護(hù)