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盾构管片表面裂纹和水气泡防治措施 　　【摘 要】广州地铁盾构法隧道施工中采用混凝土管片作为主体衬砌结构，管片在生产过程中较容易生成表面裂纹和水气泡。文章就管片表面裂纹和水气泡的分析和防治措施作了阐述。 　　【关键词】管片表面裂纹和水气泡；原因；措施 　　 　　在地铁盾构法隧道施工中，混凝土管片作为衬砌结构被广泛使用。在广州地铁盾构施工中，每环衬砌管片均由6块弧形的管片拼装而成。每块管片的生产采用定制且精度很高的管模，混凝土浇筑振捣有采用人工振捣也有采用机械式整体振捣。为缩短生产周期，便于提高早期混凝土强度以宜脱模，管片多采用蒸汽养护。在混凝土管片的生产过程中，尤其在脱模后，管片表面往往会出现一些微小的裂纹和水气泡。这些裂纹大部分是长度短、宽度小、方向不规则的杂乱裂纹。水气泡多出现在管片的侧面，尤其在管片弧形止水槽顶部比较多。虽然初期对管片没有什么大的危险，但随着混凝土龄期的增长，在外荷载和外界温度变化的反复作用下，这些表面细小裂纹逐渐发展成较为严重的裂缝状态。水气泡的大量存在同样也削弱了局部保护层的厚度。对管片质量造成一定的影响。但是只要正确地分析形成裂纹的原因，并有针对性地采取措施，管片表面裂纹是可以防治的。 　　一、混凝土管片表面裂纹产生的原因 　　混凝土管片表面裂纹的形成因素是多方面的，归纳起来有以下几个方面: 　　1．水化热引起的管片内外温度差 　　混凝土浇筑后因固化反应产生的水化热在混凝土管片中不断聚集，形成一定时间的内部温度高、外表面温度低的现象。再有混凝土在浇捣过程中并不理想的分布均匀，不均匀处的混凝土凝固速度不一样，所产生的水化热也不一样从而也形成局部温度差。混凝土的水化热与水泥用量、水化反应速度及水泥中C3A、C3S含量成正比关系，并随管片尺寸增长而升高，在常温下管片内部温度可达60～75℃。如果这种由水化热引起的管片内外温差和局部温差较小，由混凝土内部与表面温度梯度引起的拉应力也较小，在没有超过混凝土表面抗裂能力时，管片表面不易出现裂纹。实验测定温差在不超过20℃时，混凝土不易产生???纹。而实际上这种温度差经常会高达20℃以上，此时由混凝土内部与表面温度梯度引起的拉应力就会较大，从而在管片表面出现裂纹。随着外界气温的变化，混凝土管片表面裂纹还会加重。 　　2．混凝土的收缩速度不均 　　混凝土的收缩包括两个方面:①混凝土粗骨料沉陷收缩。混凝土在拌和时由于单位含水量较多，而混凝土固化过程中只用很小部分，在混凝土入模振捣过程中产生粗骨料下沉、砂浆上浮，管片表面水分很快蒸发，产生收缩沉陷。由此引起的表面裂缝在混凝土浇筑后就可能发生。②混凝土的干缩，它是由于混凝土固化时游离水的蒸发，混凝土体积收缩而致。管片内部与外表面干缩的速度不一样，表面干缩比内部干缩快，所以在外表面产生拉应力引起裂纹。 　　3．早期混凝土表面强度低，抗裂能力差 　　由于早期混凝土本身强度就低，混凝土内部温度高凝固速度快过表面，而与混凝土凝固的同时，产生裂缝的各种不宜因素也在发生。由于混凝土内部凝固速度快产生强度高，从而可以抵抗各种不宜因素产生裂缝的应力，而表面强度生成相对较低，不足以抵抗各种不宜因素产生裂缝的应力，从而产生裂纹。 　　4．施工工艺缺陷的影响 　　在混凝土管片施工过程中，由于配合比、制做台座、模板、振捣、养护和拆模时间选择不当，也容易造成混凝土管片表面产生裂纹。 　　二、混凝土管片水气泡形成的原因 　　1．混凝土管片使用的钢模板结构 　　广东水电二局股份有限公司在地铁隧道盾构法施工中，采用6块管片拼装成圆形进行隧道衬砌。制作管片用的钢模具精度要求非常高，其精确度为0.25mm，密封性高。管片为贴防水材料止水条用而特设置了深约15mm的凹槽，相应管模就形成了高15mm的凸起部位。混凝土在振捣时所排出的空气及水分因管模凸起部位的阻挡而不易排出，从而在管片的侧面形成水气泡。 　　2．混凝土配合比 　　混凝土外加挤的选用很重要，许多混凝土用减水剂都含有引气的作用。引气型减水剂加大了混凝土振捣时的排气量，这样也增大了混凝土表面气泡的形成。再有混凝土水灰比、粗骨料的级配、砂的细度模数对水气泡也有很大的影响。 　　3．人工振捣的方法 　　由于人工操作的不稳定因素和工人操作的技术熟练程度的不同，对质量产生一定的影响。由于受钢筋笼和模具的限制，工人在振捣时不容易控制振捣的均匀性，容易使水气泡集中于局部而形成较大的空洞。 　　三、混凝土管片表面裂纹和水气泡的防治措施 　　1．裂纹的防治 　　①选用合适的水泥降低混凝土的水化热，必要时选用C3A、C3S含量较小的低热水泥，掺加合适的减水剂，对于断面尺寸大、大跨度的管片更应注意这一问题。 　　②选择合宜的砂石级配、混凝土配合比、水灰比和坍落度，尽量减少水泥用量和每立方米混凝土的用水量。避免由于收缩引起