浅谈预制混凝土衬砌管片常见质量问题与预防

浅谈预制混凝土衬砌管片常见质量问题与预防摘要：管片作为地铁隧道的主要受力构件，其质量非常重要，是地铁隧道结构安全性、耐久性的主要保障。

为了有效预防和规避管片的质量问题、提高管片质量，对预制混凝土管片在施工过程中常见的质量问题进行了分析，并提出了相应的解决方案和规避措施。

关键词：管片；质量问题；防治1 前言地铁作为城市的交通枢纽，近年来，已在我国各大城市蓬勃发展。

而管片作为地铁隧道的主要受力构件，其质量是地铁隧道结构安全性、耐久性的主要保障。

预制混凝土管片(以下简称管片)常见的质量问题主要有外观质量问题、尺寸偏差问题和内在质量问题。

本文针对以上三方面问题分别进行分析讨论，并提出了相应的解决方案和规避措施。

2 外观质量问题管片常见的外观质量问题主要有：①蜂窝、麻面、气孔；②缺棱、掉角、飞边；③裂缝；④烂孔；⑤露筋；⑥疏松夹杂；⑦孔洞；⑧塌孔、孔洞移位。

其中，前4种形式最为常见，也是在生产过程中需控制的重点。

2.1 蜂窝、麻面、气孔2.1.1 出现的部位与形式管片的蜂窝、麻面及气孔常见于管片的拼接面上、管片的止水槽处，有时内弧面也会出现，封顶块多于邻接块和标准块。

蜂窝、麻面及气孔主要有两种表现形式，一是密集而小的气孔，孔径在1mm以内，深度在lmm以内；二是较分散的大气孔，孔径在2mm以上，最大的可达lOmm，深度在10mm 以内。

2.1.2 危害管片的蜂窝、麻面及气孔的存在会影响管片的防水功能和外观，降低管片的耐久性。

2.1.3 原因分析(1)施工原因，欠振。

①管片在浇筑时，弧形钢模两端与活动盖板形成封闭低凹槽区域，混凝土从钢模中间流入两端，在附着式气振下，模板两端混凝土最先得到振实，气泡和浆体上浮至弧形管片中部，由于表面浮浆的存在，使此处混凝土气泡较多、较大。

②施工人员没有严格按照操作规程要求，振动时间不够，导致欠振。

(2)脱模剂的因素。

混凝土接触面处的水气能否顺利析出，很大程度上取决于脱模剂的优劣。

好的脱模剂应为中性、利于水气析出，并且具有性能稳定、表面张力大、耐高温、便于喷涂等特性。

若脱模剂的引气性差，会在混凝土所有接触面上形成分布均匀、疏稀的微小气孔；若漏涂脱模剂，漏涂部位会出现明显区域性的小气孔。

脱模剂必须严格按照产品使用说明书的要求正确使用，若使用不当，也会影响接触面气泡的析出，如脱模剂稀释比例过大、涂刷后的脱模剂未干燥成膜便浇筑混凝土等。

对于钢模的重点部位、特殊部位应进行特殊处理，如钢模凸出的止水槽、棱角、倒角等部位，对混凝土中的水气具有阻排作用，所以，对此处应用浓度较大的脱模剂进行涂刷，特别是止水槽处的脱模剂涂刷应作为控制重点。

(3)混凝土的原因。

①工人为了便于操作，拌制混凝土时提高混凝土的坍落度，使混凝土水灰比增大，导致混凝土中水分过多，在混凝土硬化过程中，多余的水形成自由水，留置于混凝土中形成气泡；②水灰比过小，混凝土过于粘稠，气泡难以排出；③搅拌时间过长，料中搅入较多空气，变得粘稠，在混凝土振捣时，气泡不易排出；④原材料如水泥的细度过细、石子级配不合理、砂含泥量超标等，也会形成气泡；⑤外加剂中掺用不合格的引气剂；⑥混凝土搅拌时间不够，和易性差、触变性差；⑦冬季混凝土温度低、粘度大、流动性差，导致气泡不易排出。

混凝土原因引起的气泡一般表现为分布均匀，气孔较大、较多。

2.1.4 解决方案(1) 对于附着式气振钢模，应合理控制振捣时间，应做到混凝土表面无明显下沉、无气泡冒出和有浮浆析出3项指标均要满足为判定原则。

(2)正确使用脱模剂。

脱模剂分水性和油性两种，一般选用油性脱模剂。

多作试验，选用性能稳定，质量可靠的脱模剂。

脱模剂选定后，要严格按照使用说明要求进行操作，应加强控制喷涂过程，做到不漏涂、不流、不淌，同时加强对重点部位，如止水槽处、管片收边处等部位的涂刷。

(3)对于混凝土的原因，应加大混凝土生产过程的控制，严格执行混凝土生产配合比，加大坍落度的检测频次，严格控制搅拌时间及原材料的检验。

加大对混凝土配合比试配的检测力度，重点控制混凝土的坍落度和粘聚性。

2.2 缺棱、掉角及飞边2.2.1 表现形式缺棱、掉角及飞边现象主要表现在内弧面、外弧面棱角缺块及内弧面飞边(长而连续的内弧棱角缺失)。

2.2.2危害缺棱、掉角及飞边现象会影响管片的外观、结构尺寸及拼接安装。

2.2.3形成原因(1)钢模拼接面留有混凝土残渣等杂物，组模时合缝不严，形成漏浆现象，管片脱模时，漏浆处混凝土的剥落导致管片内弧面飞边。

(2)组模时，钢模端板的紧固螺栓未上紧，在浇筑混凝土时，模板移位(即胀模)形成混凝土漏浆，管片脱模时，漏浆处混凝土的剥落导致管片内弧面飞边。

(3)模具顶部卷边(毛刺)。

脱模时，卷边处易导致混凝土粘皮现象，使管片外弧面棱角缺块。

(4)瞬间偏心起吊脱模，使管片一侧脱离模具，而另一侧挤压在模具上，导致管片侧棱受压脱落。

(5)倒运过程碰撞脱落。

管片在出入养护池和进出堆场的过程中，由于操作因素，可能造成管片的碰撞，导致管片缺棱、掉角现象。

此种情况一般发生在管片内弧面棱角部位，是管片缺棱、掉角的主要原因，也是质量控制的重点。

2.2.4解决方案(1)加强混凝土浇筑前模具的检查，重点检查模具拼缝是否严密，紧固螺栓是否上紧等。

(2)若发现钢模顶部四周卷边或钢模发生变形，应及时进行维修。

(3)对于四周粘皮现象，可用浓度较大的脱模剂涂刷或刷中性脱模油，同时，应加强混凝土的收面工作。

收面时，钢模四周要用木模拍打，使混凝土表面达到密实。

(4)加强起吊工和信号工的操作培训。

起吊时，确保吊具重心和管片重心在一条铅垂线上，做到匀速、垂直起吊。

(5)制定管片吊装、堆放管理制度时，从吊运的各个环节来规避管片的碰撞问题，如在管片间设置橡胶缓冲垫、严格控制管片堆放的行距和前后间距等。

2.3 裂缝2.3.1 表现形式及分类管片裂缝一般发生在管片的外弧面和四周的拼接面上，内弧面一般很少出现裂缝。

外弧面的裂缝一般表现为两种形式：一是无规则的龟裂，缝长10～30mm，缝宽0.1mm 以内；二是平行于短边的规则裂缝，位于管片两端，缝长30-80mm，缝宽0.1mm以内。

拼接面的裂缝一般发生在拼接面端板的中部，为间断型连续缝，总长可达30~80cm，中间缝宽最大可至0．2mm，向两侧发展逐渐消失，缝两侧颜色不一致。

按管片裂缝产生的原因分为温差裂缝、干缩裂缝和结构受力裂缝。

2.3.2危害裂缝的产生会影响管片的防水功能和外观，降低管片的耐久性，严重的会影响管片的结构性能。

2.3.3 产生原因(1)温差裂缝。

管片拼接面裂缝和外弧面端部平行裂缝主要属于温差裂缝。

管片拼接面裂缝产生的原因是管片在蒸汽养护时，蒸汽直接吹在钢模的端板上，使钢模在较短时间内，温度急剧上升。

由于钢模和混凝土的线膨胀系数相差较大，钢模的膨胀牵扯初凝的混凝土，使混凝土表面出现了裂缝，在温度降低的情况下，此裂缝又收缩，形成重叠。

由于构件内有钢筋骨架的约束，此裂缝仅在保护层的表皮发展，可通过调整蒸汽管道解决此问题；管片端部平行裂缝是由于管片降温过快形成的，常发生在冬季施工过程中，工人急于脱模生产，停汽后不久便打开蒸养罩，使管片温度由50℃急剧下降至环境温度，外弧面端部的混凝土由于处于临界端，温差影响最大，混凝土表面的急剧收缩便产生温差裂缝。

(2)干缩裂缝。

混凝土浇筑后，表面覆盖养护不到位或未进行覆盖和养护，使混凝土表面受到外界环境的影响，水分散失导致混凝土内外硬化时间及强度变化不一致，便会产生干缩裂缝。

外弧面的龟裂属于此类裂缝。

(3)结构受力裂缝。

此类裂缝较常在管片堆放过程中形成，如管片竖向堆放时，由于堆放高度较高，且上下垫木不在一条铅垂线上，使管片存在竖向剪切应力而产生裂缝；当水平放置时，超过6层，且底层管片的垫木距离较近，使底层管片内弧面中部形成向上的弯折裂缝。

(4)解决方案：(1)温差裂缝的解决方案主要有：①管片蒸养前，一定要静停不少于2h，使混凝土达到终凝；②蒸养时，升温速度不宜超过15℃／h，降温速度不宜超过20℃／h，恒温不宜超过60℃；③避免蒸汽直接吹在钢模上；④使用耐高温、摩擦阻力小的脱模剂，从而减小混凝土与钢模间的粘结力；⑤管片出养护罩时的温度与室外温差控制在2O℃以内；⑥管片温度高于室外温度20℃时，必须在蒸养罩（蒸养室）内进行匀速降温，并确保管片上的塑料薄膜覆盖完好。

(2)管片收面后用塑料薄膜及时覆盖，脱模后的管片及时入池养护。

(3)管片竖向放置或水平放置时，应将垫木上下放置在一条铅垂线上。

垂直放置时，高度不宜超过4层；水平放置时，高度不宜超过6层。

2.4 烂孔2.4.1 表现形式和分类根据烂孔形成的原因可分为粘皮烂孔、挤压烂孔两种。

粘皮烂孔表现形式为孔四周混凝土粘皮脱落，深度可至lOmm，一般存在于拼接面的螺栓孔处；挤压烂孔一般出现在螺栓孔的一侧，大小30-50cm，深度可深至钢筋，成凹锥形状。

2.4.2 危害烂孔会影响管片的外观、结构和耐久性。

2.4.3原因分析(1)粘皮烂孔：由于橡胶垫圈未清理干净、安装不到位或已变形，形成孔周围不规则或粘皮现象。

(2)挤压烂孔：管片在起吊时，由于混凝土的强度较低(一般在20MPa左右)，孔一侧受到吊具挤压，使该侧混凝土的保护层脱落。

2.4.4 解决方案(1)提高管片起吊强度，使混凝土强度达到20MPa以上。

(2)改变吊具受力方式，使管片螺栓孔孔口侧壁混凝土不受压力。

(3)加大浇筑混凝土前橡胶垫圈的检查，对变形的垫圈及时更换。

3 尺寸偏差问题3.1 表现形式管片的尺寸偏差主要表现在宽度和半弧长的偏差上，管片的生产尺寸一般都较设计的大0～lmm；由于多数存在正偏差，导致管片拼装累计偏差，进而使管片无法拼装。

管片的生产尺寸偏差容易被人们忽视，只有在三环拼装时才能发现，应引起高度重视。

3.2 危害管片的尺寸偏差会影响管片的拼装精度、耐久性，甚至影响管片结构受力从而导致废环。

3.3 原因分析(1)生产时，由于相邻模具接触面清理不干净导致合模不严；(2)端板与侧板连接螺栓未拧紧，导致混凝土胀模；(3)钢模长期使用变形等。

3.4 解决方案(1)加强混凝土浇筑前模具的检查工作，具体检查内容如下：①组模前必须认真清理模具，特别是模具合缝面的清理；②组模后应认真检查模具四周的密封胶条是否压紧顺直，对于有缺陷或长度尺寸有偏差的密封胶条必须及时更换，检查模具四周校验刻痕是否对齐；③模具四周合缝是否严密，侧板及端板的紧锚螺栓是否上紧；④检查钢模弧度、宽度、夹角和腔高等是否满足规范要求。

(2)加强钢模的检测力度，钢模每生产100次(环)必须进行系统检验，以防止钢模变形。

(3)加强成品管片尺寸的检验工作，若发现异常应及时进行三环拼装试验。

4 内在质量问题影响管片结构受力性能和耐久性能的内在质量因素，主要有混凝土的抗压强度、抗渗性能、钢筋骨架的制作质量等。