浅析地铁管片生产过程中裂缝的成因与预防措施

浅析地铁管片生产过程中裂缝的成因与预防措施摘要:城市轨道交通建设中盾构法施工工法的大量使用,对地铁衬砌管片质量也明确提出了更高的要求。身为盾构工程建设中最主要的混凝土预制品,管片担负着隧道构造安全与防水的最主要功能,直接影响着地铁隧道的安全性、耐久性。本篇主要根据管片制造的实践经验,简单阐述了管片制造过程中质量的管控措施。关键字:地下铁路管片;生产过程;裂缝引言城市地铁具有交通的舒适度、安全、便捷性和准时度等一系列优势,在全国的大中城市中获得了普遍的使用,并成为了当前缓解市民公共交通出行问题的一种主要手段,而盾构技术也是在铁路施工和城市轨道工程施工过程中广泛应用的一种技术,具备了机械化水平高、实施时比较安全、对周围建筑物干扰较少、路基下沉低等一系列的技术优势。但在具体的施工中,也具有一定的缺点,因为管片会产生错台、裂缝、漏水和渗水等影响工程质量的问题,这当中以管片的裂缝所产生的影响最为普遍。本篇将就管片在实际施工过程中产生裂纹这一现象,进行如下的阐述。管片在生产过程中发生开裂的特征混凝土管片表面产生裂纹,大致出现在砼管片制作工艺中的两个时期。其中管片在脱模以后的施工过程中,在砼管片的外弧面很容易产生裂纹出现,而且这些裂纹都可以透过肉眼直接观测到。还有一种阶段是指管片产品出厂以后的搬运、拆卸和安装的过程中产生的裂缝。通常在管片出厂以前生产商就已经对管片进行质量检查,但一般产品出厂以后由于搬运产生的裂缝比较小,不容易被发觉,在使用过程中也易被忽视,而且这种细小裂缝在一旦遭遇外部压力以后又会很快扩展为更大的裂缝痕，容易引发安全事故。此外，有的裂缝甚至可以渗穿到了管片的保护层,水气通过裂缝渗入混凝土里的钢筋上，引起钢筋锈蚀，钢筋锈蚀后膨胀造成混凝土破坏会严重威胁到了轨道交通运营的安全。2.造成管片开裂的原因2.1模具设备原因钢模的制造工艺中,对管片钢模板的要求相当严格,而且必须具有良好的密封性。当混凝土注入准备好的模具中时释放巨大的热量,并产生周围的水汽外散,进而使混凝土中的水在混合的过程中迅速地扩散,并聚集在管片的一侧产生气泡,从而导致拆模成型后的管片上产生大量气泡孔洞,严重地危害管片的质量安全。目前混凝土振捣采用：人工振动棒插入式振捣、附着式振动器振捣、整体振动台振捣三种方式，目的都是确保混凝土的密实度，排出混凝土里的气泡，减少蜂窝麻面的产生。2.2混凝土材料的原因混凝土作为地铁管片主要的制造材料,配合比严重影响着管片制造的品质好坏。在混凝土配合比中的含水量过高还是过低时均影响着管片成型的质量。混凝土中含水量过低,塌落度小的时候，会造成在混凝土导入模具后凝结速度过快,严重影响捣振的效果。而含水量过高,极易造成混凝土在模具中凝结时形成巨大气泡，失时水太快造成混凝土干缩性裂纹。混凝土管片在生产前须取样送检做配合比设计，之前有的施工单位在送样做配合比设计时，专门取的质量非常好的材料，像碎石取样后，对其进行冲洗，减少其含泥量，把碎石中的针片状筛选掉，砂也是冲洗减少其含泥量，把碎石和砂的含泥量通过冲洗降到了最低，该配合比就不符合实际配合比，该砂和碎石与后期使用有很大的区别，取样时须取实际的碎石和砂，后期使用的砂和碎石也要和送样的保持基本一致，含泥量控制在设计要求的范围内，只有保证原材的质量稳定，施工配合比水和减水剂的调整才能稳定，才能确保配合比的质量。原材库须全封闭，避免雨季雨水改变碎石和砂里的含水率。混凝土搅拌需随用随拌，不易过早搅拌，搅拌的混凝土及时使用完，当流水线发生故障，模具上不能浇筑混凝土的时候，已经搅拌好的混凝土等待时间过长，就须将其用来浇筑厂区破碎的地面或者用到其它地方，该混凝土即使经过二次处理，也不能重新浇筑到管片模具里。2.3环境因素在管片的制造工艺上,环境因素首先考虑的是高温与潮湿的问题。如果是在混凝土浇筑的,出现了突然的强烈降温现象,则会造成管片在施工过程中,与混凝土的表面凝固温度不平衡,形成了高温应力,从而产生裂缝。另外,由于受天气湿度的限制,如果天气的湿度相对较小,混凝土表层就会产生由于失水速度过快而导致出现裂缝。2.4载荷作用下产生的裂痕在混凝土管片的实际制作工程中,受到压力影响也会使得混凝土管片形成裂纹。这些压力影响可以分为变形压力和外荷载两个类型。至于这两种作用类型,由于环境温度、湿度的差异,这二种作用类型的影响也是有所不同的。假如管片在荷载影响下产生的反应过大,就会造成管片出现裂缝。3.在生产过程中发生了管片裂纹的处理方法3.1管片的养护主要办法在脱模后进行保养时,最常采用的水养池养护方法和管道喷淋的方法。通过对管片实际表面形成裂缝的情况分析,能够看出管片在施工参数与混凝土配合比一致的情况下,在通过水养池养护的方法进行管片维护时则一般没有发生裂缝现象,而在通过管道喷淋养护的方法进行管片养护时，常在管片表层产生裂缝。所以,通常情况下在做管片养护工作时,往往需要进行最少七天的水养,水的PH值大于等于9、小于等于11，如此便可以充分实现水化功能,有效提升钙离子的析出，从而有效提高了混凝土的耐久性,进而保证混凝土管片中没有发生开裂问题,如此一来便能够从根本上减少管片中出现裂缝现象的情况,保障管片质量。3.2管片振捣主要办法管片振捣的方式主要有：人工棒振捣震动、附着式振捣、振动台整体振捣三种形式，人工振捣主要靠操作人员的责任心，振捣质量不好控制，振捣不到位，拆模后管片很容易发现裂缝。整体振捣主要通过固定位置的振捣台座来振动整个模板，整个模板的振动来实现模板里的混凝土振动，整体振捣需要通过很大的功率来实现对混凝土的振捣，因为振动力需要从下部振捣台传递至外弧面，该振捣工艺对钢模破坏较大，钢模使用时间长后，容易出现变形，影响管片的精度，并且振动力传递至与混凝土交接的钢模上，混凝土受力存在不均匀、容易在侧面形成气泡，后期会在气泡的地方发生裂纹。附着式振捣工艺主要是在混凝土内弧面的钢模上在三个地方安装了振动器，振动器振动频率和范围能相互重合，该振捣工艺相对以上两种振捣工艺更能排除混凝土里的气泡，减少后期管片出现裂纹。3.3管片收水抹面主要办法工人在二次收水抹面时，如果混凝土抹面达不到光滑平整效果，工人擅自洒水抹面，使外弧面表层混凝土配合比和其它地方混凝土配合比不一致，导致蒸汽养护过程中发生开裂。夏季温度过高，收面区一般摆放了可移动的风扇，便于工人防暑降温。但摆放风扇后可能直接朝着混凝土外弧面吹风，混凝土在未初凝前吹风加速了表面水分的蒸发，尤其是工人中午下班后，风扇未关，一直朝着未初凝的混凝土吹风导致外弧面出现裂缝。主要采取的办法：混凝土出现不好收面的情况后，一是：调整配合比，二是：收面区增加收面人数，让工人多收几次面，人数增加后，减少了个人劳动强度，工人掺水主要原因还是想减轻收面工作强度。风扇在使用过程中避开正在收面的区域。3.4重视混凝土的配置过程作为地铁管片的主要制造材料,混凝土的选择也直接影响到了管片制造的品质问题。可以更科学合理地进行混凝土的配制工作,而且还能够更有效的降低管片开裂问题的出现。在混凝土的配制过程中,首先就必须限制好水泥的剂量,在保证管片强度的前提条件下,尽量减少水泥的使用,以实现降低水化热的目的。在混凝土中加入适量的粉煤灰还能够增长混凝土材料的凝固时间,进而提高混凝土结构的耐久和抗渗力量。还必须严格地把控水灰比；在中国境内,由于各大中城市所处的地理位置各有不同,而环境又会各有不同,这些原因会使得地铁工程中所采用到的混凝土中的水泥、砂石的成分及其性质都会产生相应的差别。所以,在进行混凝土管片的制造过程中,就必须按照当地的实际状况对混凝土加以科学合理的选择,以满足当地环境下的正常应用。3.5重视管片龄期未到时周转和堆码质量施工中发现部分管片存放采用元宝形堆放，元宝形堆放上下木方不在同一垂直面，管片存在受力不均现场，因为管片强度还达不到设计强度，受到了上部管片的荷载，力传递过程中造成管片开裂。主要控制裂缝质量方法：管片水养结束后，存放至堆场，堆放宜采用垂直堆放，管片厚度的一面朝下，第二层管片底部的木方须与第一层管片底部的混凝土垫条位置一致，这样能减少管片的剪切破坏。结语对