中国水利水电第五工程局有限公司 四川成都 610225
摘要：结合成都地铁4号线土建5标盾构隧道工程预制混凝土管片缺陷处理施工实例，重点阐述了盾构隧道预制混凝土管片缺陷产生的原因并对其进行分析，对表面破皮、裂纹、破损、缺角等质量制定了相应的处理措施并予以实施，使预制混凝土管片达到规范及外观美观的要求。
关键词：地铁4号线；预制混凝土管片；缺陷；处理
1工程概况
成都地铁4号线土建5标盾构区间为十陵东站～西河镇站，盾构区间左线隧道长度为890.7m，右线隧道长度为892.9m，合计总长1783.6m，为双孔圆形隧道。线路于十陵东站东端明挖区间开始，沿成洛大道南侧绿化带行进至西河镇站，先后穿成都绕城高速、成昆铁路、进入西河镇站西端明挖区间。区间隧道纵坡坡度16‰～28‰。线路最大埋深约18m，最小埋深4.1m。最小平面曲线半径700m。区间隧道设计为外径6000mm，内径5400mm的盾构隧道，管片厚度为300mm，管片幅宽采用1500mm，采用圆形装配式钢筋混凝土管片单层衬砌。每环衬砌环由6块管片组成，其中1块封顶块、2块邻接块、3块标准块。设计采用了左、右转弯楔形环，通过与标准环的组合来达到满足曲线地段线路拟合及施工纠偏的需要，楔形环楔形量38mm，为双面楔形式。
2015年12月成都地铁4号线土建5标盾构区间隧道管片开始施工，在施工过程中经专项质量检查发现预制混凝土管片受施工温度、浇筑工艺、蒸养护、存储、吊装运输及拼装等因素影响，预制混凝土管片局部出现外观质量缺陷；主要缺陷类型有蜂窝、麻面、粘皮、裂纹、破损、缺角等。为使管片混凝土达到规范及外观美观的要求，项目部采取了专项处理措施，对外观质量缺陷进行了总结处理。
2、质量缺陷种类、判别标准及产生原因分析
2.1质量缺陷种类、判别标准
该工程预制混凝土管片结构质量缺陷根据《预制混凝土衬砌管片》GB/T22082-2008分为以下几种，具体缺陷分类及判别标准见表1。
表1 混凝土管片结构外观质量缺陷分类、判别标准表
2.2缺陷产生的原因分析
2.2.1混凝土管片表面产生蜂窝、麻面、粘皮的原因
（1）混凝土塌落度偏大，气体不宜排除。
（2）振捣不充分。振捣工人技术不够熟练，布振间距偏大，振动时间不能满足要求，在气体尚未排除之前结束振动，大量气泡排不出来导致管片表面出现蜂窝麻面。
（3）外加剂的副作用，外加剂混凝土都有一定的粘性不利于气体的排出。
（4）脱模剂选择不当，油性脱模剂粘度过大，容易吸附气泡形成麻面。
（5）模板接缝不严，振捣过程中砂浆流失，管片内弧角处易形成蜂窝麻面。
2.2.2混凝土管片产生裂缝的原因
（1）自然因素影响，在管片处于存储及自然养护期间，由于风力和阳光照射影响，在一段时间后出现不规则的小裂纹。
（2）混凝土强度影响，在混凝土尚未达到规定强度时出模也有可能出现裂缝。
（3）塌落度过大造成管片外弧面出现浮浆层，随着时间的推移出现裂缝。
（4）混凝土搅拌时间不够，搅拌不均匀，计量误差均较大。
（5）原材料混放、原材料质量不稳定。
（6）混凝土配合比不良、水灰比、砂浆不佳。
2.2.3混凝土管片产生破损、缺角的原因分析
该处主要是针对管片出现200mm×200mm及以上尺寸的混凝土破损露石甚至露筋的情况进行分析。
（1）混凝土管片在运输和排放过程中操作工人不熟练、搬运吊装工程中摆放力度不适，造成管片磕碰导致产生破损。
（2）混凝土管片在施工拼接过程中拼接面不平整，使得衬砌面应力集中导致管片角部破碎。
（3）拱顶块安装时，由于先行安装管片圆度不够，拼装间隙太下，强行顶入拱顶块导致与邻接块接缝处管片破碎。
（4）盾构轴线与管片轴线不吻合造成破损。在实际施工中，管片与盾构机的相关关系常常不能保持理想状态，当管片的环面与盾构机推进方向存在夹角时，其合力作用方向部位的管片容易破碎。特别是在转弯，竖曲线金额纠偏量较大时，管片外弧与盾尾内壁间的距离沿环向分部不均匀，造成一侧间距很小，而另一侧间距较大，这事出现“卡壳”现场，两者容易造成破损。
3针对混凝土管片存在的缺陷采取的处理措施
3.1缺陷修补材料
根据成都地铁4号线混凝土管片出现外观质量缺陷，对修补材料选择，应考虑修补结构的耐久性、安全性、与现有结构的兼容性、环保性、经济性及可操作性，并结合修补结构的技术要求、施工条件、结构使用环境、材料物理力学性能等因素综合性考虑。
成都地铁4号线根据施工现场管片存在的缺陷，采用以下几种不同的修补材料：
（1）PTC50型混凝土修补粉；
（2）PT型混凝土修补粉；
（3）PT型混凝土修补胶；
（4）管片修补粉；
（5）108胶；
（6）42.5R二级白度白色硅酸盐水泥；
（7）52.5水泥。
（8）HPM-W钢筋网加固用高性能复合砂浆，配合使用HPM-J混凝土复合界面处理剂。
3.2缺陷修补措施
3.2.1蜂窝、麻面、粘皮修补
一般情况管片脱模时管片厂对外表面气孔要进行一般修饰，其步骤如下：
（1）清扫表面层，表面密实，干净、无油脂或其他污杂物。
（2）用机械打磨去掉松散层和白霜。
（3）用水润湿直至吸水饱和，但不能有积水。
（4）在准备良好且预先用水润湿的基面上，用硬刷大力刷上一层较厚的砂浆。
（5）在粘结砂浆未干前，施工面层砂浆至管片表面平整。
（6）定时的洒水养护，以达到强度。
3.2.2裂缝修补
裂缝修补需考虑裂缝宽度。对于宽度不大于0.2mm的裂缝，采用表面封闭法修补，对于宽度介于0.2mm～1.5mm间的裂缝采用注射法修补，材料为PT型混凝土修补胶。对宽度不小于1.5mm的裂缝采用压力注浆法修补，材料为PTC50型混凝土修补粉。
裂缝修补还应考虑裂缝深度h与管片厚度H的关系。当h在0.1H内的裂缝，采用表面封闭法修补；当h在0.1H与0.5H之间，用注射法修补；当h大于或等于0.5H时，采用压力注浆法修补。管片的细小裂缝应填平，所有填料应和裂缝表面紧密结合，并且结合完好。当第一次填补的材料干缩后，再进行第二次填补。
3.2.3缺角修补
（1）把崩角、破损处的残余砼清理干净，崩角边缘地带尽量清理顺直，把管片上的破损面用钢丝刷清理干净，并用清水冲冼干净。
（2）进行分层分片的填补砂浆，最后用抹刀找平、收光；每次填补不能超过2cm，下一块填补要压着上一块的修补。
（3）当崩角较大时，在破损部位根据破损部位大小安装数个膨胀螺丝，并在膨胀螺丝上部缠绕几道铁丝，然后方可开始下道工序施工。
（4）注意水泥的掺合量，把涂涮后的修补表面颜色相匹配。
（5）修补材料配比：PTC50型混凝土修补粉：PT型混凝土修补粉：管片修补粉=1：1：5。
3.2.4破损修补
3.2.4.1管片破损长度≥200mm，宽度≥20mm，且钢筋外露
（1）凿除破损处管片，空鼓部分或裂缝部分彻底凿出。
（2）用压力水冲洗干净，并充分湿润修补部位（处于饱和面干含水状态）。
（3）利用8#膨胀螺栓固定于破损处（三个以上）。
（4）在混凝土表面无水后，涂抹HPM-J界面剂。
（5）修补破损处内层施加钢筋网片或铁丝网补强。
（6）在管片环缝处预留薄弹性板材。
（7）回填材料密实填充缺陷部位，采用多次填补法，分层操作（每层不超过20mm，层与层之间涂抹HPM-J粘接界面剂，涂抹之前需要用吹风机保持界面的干燥），直到缺陷部位填补完成，并抹平修边。
（8）缺陷部位修补完成后，保湿养护或覆盖薄膜养护。
（9）待修补砂浆干硬后，抽出薄弹性板材，并用打磨机磨平表面，进行调色抹平，保持修补处的颜色与管片原表面颜色一致。
3.2.4.2管片破损长度≥200mm，宽度≥20mm，且钢筋无外露
（1）凿除破损处管片，空鼓部分或裂缝部分彻底凿出。
（2）用压力水冲洗干净，并充分湿润修补部位（处于饱和面干含水状态）。
（3）在混凝土表面无水后，涂抹HPM-J界面剂。
（4）在管片环缝处预留薄弹性板材。
（5）回填材料密实填充缺陷部位，采用多次填补法，分层操作（每层不超过20mm，层与层之间涂抹HPM-J粘接界面剂，涂抹之前需要用吹风机保持界面的干燥），直到缺陷部位填补完成，并抹平修边。
（6）缺陷部位修补完成后，保湿养护或覆盖薄膜养护。
（7）待修补砂浆干硬后，抽出薄弹性板材，并用打磨机磨平表面，进行调色抹平，保持修补处的颜色与管片原表面颜色一致。
3.3缺陷修补质量控制
在每项缺陷修补施工前，作业队施工技术人员应配合质检人员对缺陷进行详细检查，认真做好缺陷记录。严格按“三检”制度对缺陷修补的每道工序进行检查，修补处理的每道工序应有相应的质量检查记录。只有当上一道工序经验收合格后方可进行下一道工序施工。如发现有一道工序未按工艺要求实施的，其缺陷修补视为不合格，必须返工，不留质量隐患。对重要部位的缺陷修补，应有质检员进行全过程跟踪检查以确保工程质量。对用于缺陷修补的材料必须进行严格控制，分批购进的材料应按要求进行质量检验，并将检验结果报送监理机构确认，只有经检验合格的材料才能用于缺陷修补。
4、结语
成都地铁4号线土建5标隧道盾构区间混凝土管片外观质量要求相对较高，混凝土管片受施工温度、浇筑工艺、蒸养护、存储、吊装运输及拼装等因素影响而产生蜂窝、麻面、粘皮、裂纹、破损、缺角等质量缺陷。通过实施缺陷处理措施，修复后不影响其使用功能，混凝土管片外观验收均达到质量标准的要求，取得了良好的效果。
参考文献：
（1）《预制混凝土衬砌管片》（GB/T22082-2008）；
（2）《盾构法隧道施工及验收规范》（GB50446-2008）；
（3）《成都地铁混凝土管片修补技术规定》（QB/CDMC-10101-2015（暂行））。
作者简介：
李乔英（1983-），女，云南曲靖人，工程师，从事建设工程施工技术与管理工作。
缪振畴（1982-），男，福建福安人，工程师，从事建设工程施工技术与管理工作。
论文作者:李乔英,缪振畴
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/14
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