盾构隧道砼管片表面碎裂的防治public0224.doc

盾构隧道砼管片表面裂纹成因及防治 摘 要：文章根据广州、南京地铁管片生产的经验，从砼配合比、生产工艺和管片构造等方面入手，着重分析了裂纹产生的原因，并提出了相应的解决方法。 关键词：盾构隧道 砼管片 裂纹 成因 防治 THE CLAUSE AND THE CONTROL METHOD OF THE CRACK ON THE SURFACE OF THE EPB CONCRETE SEGMENT Abtract: According to experiences of the EPB concrete segment plant in Guangzhou and Nanjing Metro project, this article analyze the clauses of the crack in 3 aspects: the composition of concret , manufacture technics, segment detail, and then make suggestions to prevent the crack. Key words: EPB tunnel Concrete segment Crack Cause Control 进入21世纪，我国城市的地铁交通迎来又一个建设高潮，盾构法施工技术由于其独特的优点得到广泛应用。预制砼管片（以下简称管片）不仅是盾构隧道的主要结构形式，也是隧道的防水、防火和耐久等综合性能的保证，所以对管片的质量提出了极高的要求。管片外表面裂纹问题不仅影响了管片的外观质量，也对管片的性能造成了潜在的危害。因此，管片表面裂纹的防治成为了管片生产质量控制的重点之一。 1、南京地铁盾构隧道管片表面裂纹问题 南京地处长江中下游，兼有南方的酷热和北方寒冷的气候特点。其管片生产分别吸收了广州和上海的生产经验，既有进口的附着式整体振动钢模，也有国产的人工振捣钢模，因此很有代表性。 南京地铁盾构隧道共分三个施工标，分为盾一标、盾二标和盾三标，各标按总体设计采用了外径6200 mm、内径5500 mm、厚度350 mm的管片。每环管片由B1 、B2 、B3、L1、L2、F共六块组成，其分块数与广州地铁相同（图1）。 C50高性能砼，防水等级S10。管片生产采用了蒸汽养护，水池静养等工艺。但在试生产过程中发现管片表面较易产生裂纹、破碎等问题： 1、蒸汽养护结束后，打开养护罩即发现管片外弧面有沿宽度方向贯穿裂纹。 2、拆模后，管片止水条、凹凸榫槽等位置砼“啃边”（边角砼碎裂）。 3、冬季，开模时完好的管片在厂房里堆放30～60分钟后，表面出现裂纹。 4、肉眼检验无裂纹的管片，在整块管片抗渗试验时发现在手孔、吊装孔等处有水纹，证明这些特殊部位的砼中有微细裂缝。 5、管片露天堆放40～50天以上后，发现外弧面有细长裂纹沿宽度方向扩展。 2、裂纹的成因和防治方法 问题总是由内因和外因共同作用引起的。对砼制品而言，内因主要是砼配合比、钢模设计及配筋和构造设计，外因则是施工工艺。 2.1砼配合比与裂纹的关系及防治 砼配合比主要由结构的设计强度、砼的耐久性（抗渗和抗腐蚀等）和预制构件所要求的砼拌和物和易性等因素所决定。通过比较广州、南京地铁各标段的同标号砼配合比实例（见表1），可见各标段的水泥用量和砂石总量相近，但也不难看出几个差别： 1、水灰比和塌落度的不同。水灰比普遍较小，尤其是南京三个标，但大体都在0.25～0.4范围内波动，在不同标段有细微差别。 2、粉煤灰取舍的差别。 分析原因如下。 2.1.1区域性气候因素 如前所述，砼配合比主要是满足强度、抗渗等级等使用性能要求，但实际选择时还需考虑区域性气候因素的影响。如广州与南京砼配合比的差异很大程度上受到气候因素的影响。气温高，砼的泌水量大，较低的用水量无法让砼充分水化。广州常年气温在20℃以上，低于10℃时间较少，年温差较小，可以采用较大的水灰比。南京年温差和日温差都较大，既号称“四大火炉”之一，又有冬季0℃以下天气。这就要求根据季节变化采用不同的配合比，如表中“南京盾一标” （以下简称一标、二标和三标，皆指南京各标）塌落度为30±10 mm的配合比即为冬季试生产配比，而表中南京其他标为夏季配合比。生搬硬套配合比是不行的，如前述“一标”在2001年四、五月份引进上海单位的塌落度为30±10 mm的配合比，生产时甚至无法正常浇倒砼；“三标”在3月份引进广州单位的塌落度为70±10 mm的配合比，脱模后管片裂纹较多。管片配合比应实施动态控制，尤其要注意春秋之交，冷暖空气交替影响，如不能根据气候变化适时改变配合比，很可能造成裂纹产生。 2.1.2粉煤灰取舍 有研究显示〔1〕，粉煤灰砼的塑性收缩和硬化早期收缩都比普通砼略小，而且