第一篇：結合深圳地鐵工程分析預制盾構管片生產中氣泡的防治-寧靖

結合深圳地鐵工程分析預制盾構管片生產中氣泡的防治

(深圳市福盈混凝土有限公司

寧靖20150201)【摘 要】 管片作為地鐵隧道的主要受力構件，其質量非常重要，是地鐵隧道結構安全性、耐久性的主要保障。在深圳地鐵工程盾構法施工中管片是最主要的襯砌工藝。但管片在生產過程中，尤其在脫模后表面存在較多的氣泡，不但影響管片的抗壓和抗滲強度，也對后續的修補工作帶來很大的麻煩，因此盡量地杜絕氣泡，把它減少到最低限度是一項很重要的工作。本人根據自己的實際經驗，總結了一些方法，并且在施工中收到了良好的效果，供大家參考。【關鍵詞】 盾構 管片氣泡

一、前言

地鐵作為城市的交通樞紐，近年來，已在我國各大城市蓬勃發展。而管片作為地鐵隧道的主要受力構件，其質量是地鐵隧道結構安全性、耐久性的主要保障。預制混凝土管片（以下簡稱管片）常見的質量問題主要有外觀質量問題、尺寸偏差問題和內在質量問題。本文主要針對外觀質量問題--氣泡，進行深刻的分析討論；并提出了相應的解決方案和規避措施。

二、盾構法施工和管片的組成 2.1盾構法施工

地下工程是一個復雜的地下施工系統工程，它有多種施工力方法，而盾構掘進法是從國外引進的目前最先進的施工方法。目前在中國的上海、廣州、深圳等大城市的地鐵施工中已有越來越多的標段開始使用盾構法施工。管片是盾構法隧道中最主要的襯砌工藝，它的質量直接影響到整個隧道的質量。管片生產中的一大難題就是脫模后管片表面存在較多的氣泡，不但影響管片的抗壓和抗滲強度，而且也造成大量的修補工作。因此在管片的脫模期就應該盡量防治氣泡的產生。2．2管片的組成

盾構法施工的隧道斷面是圓形的，一般來說，外孤面直徑6.0m，內孤面直徑5.4m，管片厚度30公分，整個襯砌環由6塊管片組成3個標準塊，2個鄰接塊和1個封頂塊。每環管片的寬度一般是1．5m。

三、管片的制作工藝和氣泡形成的原因 3．1 管片的制作工藝

管片是一種混凝土預制件，它的制作過程主要是：鋼筋籠的制作；鋼筋籠裝入鋼模具；澆注混凝土(振搗)；管片的初期養護；脫模；蒸養、水養。3．2 氣泡形成的原因

1、鋼模自身結構的影響。制作管片的鋼模板由固定底座弧板、四周的側板、上部兩端的壓板及可拆除的端板組成，鋼模具精度要求是非常高的，誤差只有0．4mm；各模板之間的接縫均裝有密封條，密封性能好。

混凝土在里面凝固時要產生熱量，而原來混凝土里面的水分受振搗棒的擠壓作用也要排出來，這些水分就集中在模具的側板和管片側面的結合處，結果氣泡就占據了本來應該是混凝土所占據的位置，脫模后就形成了氣泡孔。（1）混凝土在密封性強的鋼模具里進行振搗，里面多余的水分受振搗棒的擠壓集中在模具側面（環面）上不能排出，形成氣泡

（2）從管片結構中凹陷的止水槽可知模具在該處為凸顯位置。在振搗中，混凝土中的空氣會向模具上部無密封無壓力處排出，在排出過程中受到凸顯位置阻礙而形成氣泡，并且在該處生成氣泡會相對密集。

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。在混凝土預制件中，對混凝土的坍落度都有很嚴格的要求。《地下鐵道工程施工及驗收規范》GB50299-1999 混凝土配合比設計要求：坍落度不宜大于70MM。

（1）、塌落度過大，水分含量較多，多余的水分能使混凝土獲得良好的和易性，但蒸發后會在混凝土中形成很多空隙，脫模后管片表面會形成較多氣泡；即混凝土在模具中凝固時就會有較多的氣泡集中在模具的側板上，脫模后就會在管片的側面上形成較多的氣泡；（2）、塌落度過小，和易性差，混凝土凝固快失去流動性而增加振搗難度，脫模后管片表面氣泡數量稍少，但單個氣泡的體積較大。

3、脫模劑

（1）、現在使用的水性脫模劑，仍具有一定的粘性，稀釋比例過低仍會對氣泡有吸附作用，稀釋比例過高，混凝土會粘膜，氣泡均無法順利隨機械振搗上升、排出。

（2）、混凝土接觸面處的水氣能否順利析出，很大程度上取決于脫模劑的優劣。好的脫模劑應為中性、利于水氣析出，并且具有性能穩定、表面張力大、耐高溫、便于噴涂等特性。

（3）、若脫模劑的引氣性差，會在混凝土所有接觸面上形成分布均勻、疏稀的微小氣孔；若漏涂脫模劑，漏涂部位會出現明顯區域性的小氣孔。

4、振搗情況

目前在國外管片的生產過程中，一般都采用振動臺振搗，國內也有部分單位使用，振動臺容易控制振動的速度和頻率，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過程中，由于人工操作的不穩定因素和工人操作的技術熟練程度的不同，對質量有一定的影響。工人操作時容易使振動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。

氣泡能否排出與振搗有密切關系。由于工人的素質及操作穩定性和技術熟練程度的差異，對混凝土管片氣泡的多少有根本性的區別。（1）、超振 石子下沉、水泥漿上浮混凝土分層、泌水、砼內微小氣泡在機械作用下破滅重組，由小變大，形成大氣泡。

（2）、欠振及漏振

振搗時間過短、或振搗間距過大、振搗隨意性大、振搗不足以將包裹的空氣的水泥漿排出，管片混凝土會出現不規則大氣泡。（3）、正常振搗

振搗時粗細集料互相靠攏緊密，包裹著空氣的水泥漿憑借振動能浮上表面，一般表面泛漿即可。

5、模具保養

混凝土振搗時振搗棒難免會碰到模具，管片鋼筋籠放置時也會碰到模具，以及模具正常磨損等等，都會造成模具內表面粗糙，是的氣孔不暢氣泡殘留過大。用120#木砂紙粗磨240#木砂紙細磨的方式對有局部磨損的模具精細打磨。

6、攪拌時間

管片混凝土水灰比過小，攪拌時間過短，會產生攪拌不勻；外加劑多的部分產生產出氣泡多，外加劑少的部分會出現塌落度小，難以振搗現象。

7、水泥品質

水泥廠為提高水泥早強、降低成本，在熟料粉磨時加入木鈣、二乙二醇、丙二醇的混雜型助磨劑，這些助磨劑帶有引氣效果，拌合混凝土引入的氣泡不均勻且偏大。

8、減水劑品質

聚羧酸減水劑在生產過程中先用消泡劑消泡，然后摻入引氣劑以引入微氣泡，優質的聚羧酸減水劑在混凝土中能引入大量均勻分布、穩定而封閉的微小氣泡（微小氣泡對耐久性有好處），但使用廉價的引氣劑（松香類），則會在混凝土中形成較大的氣泡，容易形成較大的氣泡，導致管片氣泡過大。或者外加劑不合理的組稠組分，會導致混凝土料過于黏稠，振搗時氣泡難于排出。

9、粗骨料

控制骨料的針片狀含量也是減少氣泡的途徑。

10、細骨料

細骨料中的0.315mm、0.63mmm的兩種顆粒對混凝土起到潤滑作用，確保該骨料中這2種顆粒含量也是減少氣泡的途徑。

四、對管片氣泡的防治措施

1、塌落度控制

在混凝土攪拌站安裝高精度攪拌主機電流、電壓表，從電流電壓上側面反映攪拌機內混凝土的塌落度，在攪拌機主機殼上開挖一個觀察孔并安裝防護網，方便試驗人員直接觀察攪拌機內的混凝土。對骨料倉內破損雨棚進行修補，確保集料含水率不受天氣波動，同時提前做好含水率和氣溫升高后水泥外加劑適應性變動調整的工作，將塌落度波動減少到最低。

2、攪拌時間

經過多次對比試驗，我們總結出現有的配合比攪拌時間與塌落度的關系。攪拌時間過短，外加劑與水泥接觸不完全，塌落度過小，難于振搗，管片成品氣泡多；攪拌時間過長，塌落度增加不明顯，影響生產進度，消耗過多的能量。目前使用攪拌時間為150S。

3、脫模劑攙兌比例（1）、花王牌水性脫模劑廠家資料一般推薦攙兌水比例為1:4，該攙兌比例為理想狀態下的攙兌比例，生產中還需要根據實際情況進行不同的比例攙兌試用摸索最佳攙兌比例，目前使用比例為1:3。

攙兌比例

效

果

1:1

黏稠、氣泡多 表面被污染、成本高 1:2

黏稠、氣泡稍少、表面輕微污染 1:3

不黏稠、氣泡少、表面光潔、成本低 1:4

氣泡多、有粘膜現象、修補量大、綜合成本高

（2）、脫模劑必須嚴格按照產品使用說明書的要求正確使用，若使用不當，也會影響接觸面氣泡的析出，如脫模劑稀釋比例過大、涂刷后的脫模劑未干燥成膜便澆筑混凝土等。對于鋼模的重點部位、特殊部位應進行特殊處理，如鋼模凸出的止水槽、棱角、倒角等部位，對混凝土中的水氣具有阻排作用，所以，對此處應用濃度較大的脫模劑進行涂刷，特別是止水槽處的脫模劑涂刷應作為控制重點。

（3）、應加強控制噴涂過程，做到不漏涂、不流、不淌，同時加強對重點部位，如止水槽處、手孔處、管片收邊處等部位的涂刷。對于水性脫模劑一定要在干燥成膜后澆筑混凝土。

4、振搗措施（1）、通過控制振搗參數，振動器的振動頻率、改變振動壓力、利用調壓法、改變氣流量的大小來進行振動；同時要做到強振動、弱振動，可以提高振搗效果。振搗以表面為泛漿止，可以大大減少管片側面氣泡數量。（2）、在管片振搗中，延長振搗時間，可以提高振搗效果，但不能增加振搗范圍，在振搗范圍內的氣泡可以排出，因此要選擇合理的振搗半徑。振動波隨振搗半徑延長而減弱，振搗有效范圍還跟混凝土的黏度有關。

五、結束語

結合深圳地鐵工程分析預制盾構管片生產，針對管片外觀質量問題--氣泡進行深刻的分析討論，并提出了相應的解決方案和規避措施。在配合比設計標準化后，必須狠抓生產操作規范。從混凝土坍落度、脫模劑的正確使用方法、正常的振搗方法、模具的合理保養、攪拌時間、水泥品質、減水劑品質、粗骨料和細骨料的級配等等來控制和預防氣泡的產生，可以把氣泡的數量控制到最低限度。

作者簡介：寧靖（1973，10），男，工程師，廣西大學本科畢業，深圳市福盈混凝土有限公司龍崗分公司總工 參考文獻：

1、《地下鐵道工程施工及驗收規范》GB50299-1999（2003版本）

2、《隧道盾構混凝土管片預制與模具》 張弛 蔡亞寧 著