预制混凝土衬砌管片常见质量问题与预防

预制混凝土衬砌管片常见质量问题与预防

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

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