中铁二十三局集团轨道交通无锡工程有限公司 江苏 无锡 214407
摘要：近年来，随着社会的不断发展和进步，越来越多的科学技术和现代化产品走进我们的日常生活，人们咱满足衣食住行的的基础上，更多的开始考虑衣食住行的便捷性。在道路交通方面，为了解决日渐紧张的道路交通问题，越来越多的城市开始建立自己的轨道交通系统，地铁工程的建立则更好的缓解了城市的交通压力。但是对于庞大的地铁工程的建设，显然地铁工程的质量问题就是整个工程的重中之重，工程质量的好坏不仅决定着项目投资的成功与否，更重要的是关系到人民生命财产的安全。而整个项目中最能影响到工程质量的就是施工质量，对整个地铁工程来说，完成对地铁施工建设质量的严加监管是十分重要的，这也需要相关部门完善相关项目的质量管理体系。
关键词：地铁管片；裂缝成因；裂缝防治
前言
改革开放以来，我国的发展速度更是有目共睹，各个城市之间更是为了提升自身城市品牌，争相建设城市地铁工程。地铁交通不仅给人们带来便捷、准时的同时，也大大提升了人们的出行舒适度，改善了人们的交通出行问题。如今，城市的地铁工程的建设也相继成为一个城市的宣传形象。有的城市只追求发展速度，甚至只用了短短20年的时间就建成了国外百年建成的国家大都市地铁工程。如此高速的地铁工程建设，固然给带动了一所城市的快速发展，但不可避免的就是高速建成之后所遗留的工程质量问题。盾构法技术因为有着较低的机械化程度、较安全的施工方式，同时还可以减少对周围环境的影响便于控制因施工造成的地表沉降的问题，因此盾构法技术也得以被地铁工程和隧道工程广泛推广和使用。万事都达不到完美，即使采用盾构法施工，在实际的施工过程中，还是会出现管片易出界、开裂、漏水等质量问题，其中受到管片开裂造成的工程质量问题最为严重。本文就是分析了地铁施工过程中混凝土管片出现裂痕的原因同时论述了避免管片开裂的方法。
一、管片在生产过程中发生开裂的特征
混凝土管片出现裂痕的时间主要发生在混凝土管片生产过程中的两个阶段。其中管片在脱模之后的养护过程中，在混凝土管片的表面容易出现开裂现象，并且这种开裂能通过肉眼只管观察到。另外一个阶段是在管片生产出厂之后的运输、装卸以及拼装的过程中出现的裂纹。一般在管片出厂之前厂家都会对官片进行一次质量检测，而在出厂之后因运输造成的裂纹较少，不容易被发现，在安装过程中就容易被忽视，而这些细微裂纹在一旦受到外力之后就会迅速发展成更大的裂痕。对于第一种管片出现裂纹的情况，在广州地铁的一号线以及南京地铁的三号线均出现过，当时南京地铁工程中，通过人眼可直观发现在外弧面出现很多的裂痕。在这起出现质量安全的事件中，有的裂纹都已经深入到管片的保护层，严重影响了地铁运行的安全性。同样，在广州地铁系统中，二号线中的一段地铁的盾构管片也出现了此类问题。在周围管片没有开裂以及施工正常进行的情况下，只有一少部分的管片出现严重开裂的问题，有的管片开裂现象甚至和隧道方向呈45度夹角。
二、造成管片开裂的原因
地铁工程在施工过程的管片多采用钢筋混凝土的结构，在这种结构下，管片受力过大或者受力不均匀均可以导致管片开裂，而在地铁实际的施工过程中，地铁管片受力情况的理论设计和实际的受力情况都会存在一定的误差。同时，常见的管片开裂现象还容易出现在管片的生产过程中，例如，施工、制作工艺的不合理，不科学的混凝土配比情况等。
2.1模具设备原因
地铁管片在生产过程中，对管片钢模的要求非常高，同时还要有良好的密封性。将混凝土倒入准备好的摸具后会放出大量的热，导致周围的水蒸气外散，进而是混凝土中的水分在搅拌的过程中散发，汇聚到管片的侧面形成气泡，最终使倒模成功后的管片出现气泡孔洞，严重影响管片的质量安全。
2.2混凝土材料的原因
混凝土作为地铁管片的生产材料，混凝土科学配比也会严重影响到管片生产的质量优劣。当混凝土配比中的水分过高或者过低时都不能生产出质量优良的管片。混凝土中水分过低，会导致在混凝土导入磨具后快速凝固，严重影响捣振施工操作。而水分过高，容易导致混凝土在模具中凝固时产生大量气泡。同时，混凝土管片的制作对地铁工程中坍塌度的要求也非常高，混凝土在模具中凝固时，失水太快导致最终的管片干缩出现裂缝。混凝土管片受材料的影响也会出现裂缝，而材料造成管片出现裂缝的因素也有很多种。例如，水和水泥产生的化学反应也会导致材料收缩，混凝土在出现水灰比过大等配比不当的情况下容易导致管片在成型后出现塑性收缩，在管片内部结合水发生物理化学变化后，会出现失水干缩。
2.3制作工艺的原因
地铁管片对于制作工艺的要求也是十分精准的，在制作过程中对钢模的设计制造，钢模的清理、尺寸的设计制造的要求都非常高。管片对于不同时期出现的裂痕的原因也是不同的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现在在管片的生产过程中国外常通过捣振台对混凝土进行捣振，而国内还是通过人工进行捣振。采用人工的方式进行捣振的过程中，不确定的因素太多。例如，在人工捣振过程中碰到钢筋笼或者钢模具时，都将导致混凝土不均匀，也会导致产生的气泡集中在混凝土内部最终形成较大的孔洞。同时，收到混凝土自身重力的影响，也会导致混凝土凝固的速度不统一，产生小裂缝。而采用振动台进行捣振则可以更好的减少此类问题的发生。
2.4环境因素
在管片的生产过程中，环境因素主要考虑的是温度和湿度的影响。如果是在夏季施工时，一旦遇到明显的强降温，就会导致管片在生产过程中，混凝土的凝固不均匀，产生温度应力，进而出现裂痕。同样，受空气湿度的影响，当空气中湿度相对较小时，混凝土表面也会出现因失水过快导致出现裂痕。
2.5载荷作用下产生的裂痕
在混凝土管片的实际生产过程中，受到荷载作用也会导致混凝土管片产生裂痕。这种荷载作用主要包括变形荷载或者外荷载两种形式。对于这两种荷载形式，因为环境温度、湿度的不同，这两种荷载形式的因素也是不同的。如果管片受到荷载作用时表现得反应过强，也会导致管片产生裂痕。
三、解决生产过程中发生管片开裂的方法
3.1施工工艺的改进
在地铁管片的制作过程中，一般是按照混凝土搅拌、浇筑、振捣、脱模、蓄水以及喷淋养护等工序进行制作，在这些工序中，其中对管片的振捣和养护最为重要，这两道工序也最能影响到管片质量的优劣，而关于混凝土的密实度则直接影响到管片是否有裂痕出现。
3.2管片的养护
管片的养护可以在通过脱模前后进行完成。这两种时间段中，在脱模前养护时，往往采用的是自然养护，偶尔也会采用蒸汽进行养护。这种养护方式能加快钢模的快速成型，但是其对环境温度以及湿度的要求都比较高。而在脱模后进行养护时，常采用的蓄水养护和喷淋养护的方式。因地制宜，在我国根据各个地区的不同，采取的养护方式也是不同的。根据管片实际产生裂痕的情况分析，我们可以发现管片在施工参数和混凝土配比相同的情况下，往往采用蓄水养护的方式进行管片维护时则不会出现开裂现象，但采用喷淋养护的方式进行管片维护时一般在管片表面会出现裂痕。因此，一般情况下在做管片维护时，往往需经过至少七天的蓄水养护，这样才能完全实现水化作用，有效增强混凝土的密实性，从而确保混凝土管片不会出现裂痕问题，如此一来便可以从根本上减少管片出现裂纹现象的发生，为日后的地铁工程的建设提供便利。
3.3管片振捣
现在我国主要是采用两种振捣模式进行混凝土管片的生产，从根本上来说，这两种振捣模式的选择主要和生产企业所使用的钢模有关。采用整体振捣模式进行生产的企业，采用的是欧洲进口的钢模，而对于采用人工振捣模式的生产企业，采用的则是日本进口的钢模。这两种振捣模式相比，整体振捣的优势就是方便，同时还能产生更多的能量，在同种条件进行操作时，采取整体振捣的混凝土更均匀。而在竖直平面上就无法实现均匀了，同时在外弧面以及上弧面还比较容易产生浮浆。对于人工振捣而言，对于相关人员的操作要求更为严格，操作者需要熟练掌握人工振捣的工艺流程，在工作过程中要有足够的耐心。采用人工振捣方式所获取的能力较小，对于一些特殊位置上的搅拌更容易控制。同时，在人工振捣过程中所产生的浮浆还需要用混凝土进行补填，否则会在外弧面以及上弧面产生裂痕，影响混凝土管片的质量安全。
3.4重视混凝土的配置过程
作为地铁管片的主要制作材料，混凝土的配置直接影响到了管片生产的质量问题。因此能够科学地完成混凝土的配置工作，也可以有效的减少管片裂痕问题的发生。在混凝土的配置过程中，首先需要控制好水泥的用量，在满足管片硬度的前提下，尽量减少水泥的使用，达到降低水化热的目的。其次，在里面添加粉煤灰等活性材料，以降低温度裂痕出现的概率，同时，在混凝土中添加一定量的粉煤灰还可以延长混凝土的凝固时间，进而提高混凝土的耐久性和抗渗性。然后还需要严格控制水灰比，经相关实验证明，水的用量增加就会降低管片的强度，因此，控制水灰比的比重，尽量减少水的使用，在提高抗渗性的同时还可以避免混凝土的沁水干缩的现象。最后还要对塌落度进行严格控制，塌落度大会阻碍砂浆继续沉降，从而会形成外部沁水，最终导致缝隙出现。在我国国内，因为每所城市所处的地理位置不同，其周围环境也是各不相同，这种情况就导致地铁工程建设中所使用到的混凝土材料中的水泥、砂石的含量以及性能也会存在一定的差异性。因此，在进行混凝土管片的生产过程中，也需要根据当地的实际情况对混凝土进行科学的配置，以适应当地环境下的正常使用。
结语
地铁工程的建立不仅缓解了城市的交通运输压力，还为人们的日常出行提供了便利以及舒适性为了提升城市的影响力，目前城市地铁工程的建设还是一个现代化城市基础建设的重要方向。在实现城市快速发展的同时，还需要确保城市建设的可靠性。因此，在地铁工程的实际施工中还需要做到科学化的控制，以确保工程的安全实施，为人民的生命财产安全提高保障。作为地铁工程中的管片生产中的不足，还需要相关部门积累经验，提供完善方案，确保城市基础建设的顺利进行。
参考文献
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论文作者:何晓华
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/8/1
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