盾構(gòu)管片質(zhì)量控制及檢測技術(shù)

  【摘要】盾構(gòu)管片作為盾構(gòu)隧道的支護結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量直接影響到隧道的安全。介紹了管片生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的主要質(zhì)量問題，探討了管片質(zhì)量控制措施以及管片質(zhì)量檢測的技術(shù)手段，為同類工程提供了一些有益的建議。

  【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)管片質(zhì)量控制檢測技術(shù)

  1、引言

  隨著城市化的發(fā)展，越來越多的隧道采用盾構(gòu)法施工，作為盾構(gòu)隧道的最主要部分的混凝土預(yù)制管片，其成型后的質(zhì)量直接關(guān)系到隧道的安全。因此，在盾構(gòu)管片施工過程要嚴(yán)格控制質(zhì)量，保證滿足隧道結(jié)構(gòu)的自防水及結(jié)構(gòu)安全。

  2、影響管片質(zhì)量的主要問題及原因分析

  2.1管片裂縫類型及成因

  2.1.1裂縫類型

  通過對管片裂縫的觀察，管片的裂縫主要分成以下4類。

  (1)表面龜裂:密布在管片各個位置，裂紋短小而不規(guī)則。

  (2)側(cè)面裂縫:裂縫較規(guī)則，與管片外弧棱線垂直，裂縫寬度一般在0.15mm以下。

  (3)外弧面裂縫:主要出現(xiàn)在管片脫模后，以塑性收縮裂縫為主，寬度一般在0.15mm以下，長度約10~40mm。

  (4)內(nèi)弧面裂縫:一般為結(jié)構(gòu)性裂縫。

  2.1.2裂縫原因分析

  (1)表面龜裂:一般是由于管片脫模后，混凝土表面與空氣接觸，表面水分急速蒸發(fā)，形成混凝土內(nèi)外濕度梯度，導(dǎo)致龜裂的產(chǎn)生。

  (2)側(cè)面裂縫:主要是由于管片表面浮漿缺乏骨料，抗拉強度較低，在應(yīng)力作用下而發(fā)生開裂。

  (3)外弧面裂縫:主要是由于外弧面游離水蒸發(fā)較快，面層收縮過大而造成。

  (4)內(nèi)弧面裂縫:主要是管片堆放、運輸不當(dāng)而造成的。

  2.2管片氣泡類型及成因

  2.2.1氣泡類型

  (1)管片表面起泡，氣泡孔徑較小，以兩側(cè)出現(xiàn)較多。

  (2)管片止水槽處氣泡，孔徑較大，分散出現(xiàn)。

  2.2.2氣泡產(chǎn)生原因

  (1)鋼模自身結(jié)構(gòu)影響:鋼模精度高，密封性能好，但模具表面光滑程度不一，不利于氣泡的溢出。

  (2)模具脫模劑具有憎水性時，則會排斥泥漿，不利于氣泡的排出。

  (3)人工操作不穩(wěn)定及熟練程度不同，對質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，易產(chǎn)生氣泡集中于局部而形成較大空洞。

  3、管片質(zhì)量控制措施

  作為高精度的預(yù)制混凝土產(chǎn)品，其質(zhì)量控制關(guān)系到管片結(jié)構(gòu)及隧道的安全，因此必須建立完善的管理制度，使管片生產(chǎn)的全過程處于監(jiān)控狀態(tài)，確保管片自身的質(zhì)量。

  3.1原材料控制

  管片生產(chǎn)的主要材料，鋼筋、水泥、外加劑、脫模劑、石材必須采用信譽良好的廠家。材料進場后必須要要求進行取樣檢測，合格的產(chǎn)品才能用于管片的生產(chǎn)。

  3.2生產(chǎn)流程控制

  3.2.1管片鋼模具

  鋼模具的質(zhì)量直接影響著管片的尺寸精度、表面裂縫、氣泡等問題。在進行管片生產(chǎn)前必須檢測模具的寬度、高度、內(nèi)外徑、弧弦長、縱向環(huán)向芯棒孔徑、中心距。其尺寸偏差必須滿足要求。如不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不得用于管片生產(chǎn)。并定期按每生產(chǎn)100環(huán)管片的周期對鋼模進行檢驗，按500環(huán)的周期進行強制大修。

  3.2.2 鋼筋骨架  在制作鋼筋骨架時必須確保鋼筋的品種、規(guī)格、數(shù)量和位置滿足設(shè)計要求;鋼筋表面不得有裂紋、明顯的機械損傷等。鋼筋骨架放入鋼模中間，其保護層厚度必須滿足要求。所有預(yù)埋構(gòu)件必須與鋼骨架焊接穩(wěn)固，并準(zhǔn)確就位。

  3.2.3 混凝土澆筑  (1)嚴(yán)格控制混凝土坍落度，分層攤鋪; (2)澆筑過程，對混凝土上下均勻振搗;  (3)混凝土澆筑后，間隔一段時間才拆模并修補管片弧面; (4)管片抹面后，立即覆蓋薄膜。

  3.2.4 管片養(yǎng)護  管片修補后，在養(yǎng)護池中進行7 d浸水養(yǎng)護，管片出池后再進行7 d噴淋養(yǎng)護，最后進入自然養(yǎng)護。

  4、管片質(zhì)量檢測技術(shù)  

管片在出場前主要檢測項目包括:外觀質(zhì)量、尺寸偏差、三環(huán)水平拼裝、注漿孔抗拔檢測、抗?jié)B檢漏檢測、抗彎檢測。

  4.1 外觀質(zhì)量檢測  管片外觀質(zhì)量檢測主要采用目測及簡易測量工作。

  (1)管片應(yīng)外光內(nèi)實，外弧面平整，螺栓孔圓滑; (2)邊棱無缺損，不允許有裂縫;  (3)管片不得有缺角、掉邊、蜂窩等缺損。

  4.2 管片尺寸偏差  管片尺寸允許偏差、抽檢頻率及檢測方法見表1。

  4.3 三環(huán)水平拼裝  管片三環(huán)拼裝檢驗是對盾構(gòu)管片組裝成三環(huán)后尺寸精度和形位偏差進行的檢驗。其允許偏差、抽檢頻率及檢測方法見表2。

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  4.4 管片檢漏試驗  檢漏試驗是檢驗混凝土管片在設(shè)計水壓力作用下，是否發(fā)生滲漏現(xiàn)象，以判斷混凝土管片抗?jié)B 性能是否滿足設(shè)計要求，見圖1。主要試驗步驟主要包括:

  (1)把管片放在試驗臺架上，做好密封措施。

  (2)開動加壓設(shè)備，按0. 2 MPa的級差逐級加壓到0. 8 MPa。在0. 2~0. 6 MPa之間，每級保持 1 min，觀察是否存在滲水現(xiàn)象;在0. 8 MPa狀態(tài)下持續(xù)2 h，觀察管片周邊是否出現(xiàn)滲漏狀況。

  4.5 注漿孔抗拔試驗  注漿孔抗拔試驗是對管片中心注漿孔進行破壞性拉拔試驗，以檢測其在外力作用下承受的最大抗拔力，從而驗證管片施工時的安全性，見圖2。主要試驗步驟包括: