浅谈轨道工程盾构管片混凝土质量控制

浅谈轨道工程盾构管片混凝土质量控制

韩喜威 刘利军

呼和浩特市城市轨道交通建设管理有限责任公司 内蒙古 呼和浩特 010000

摘要：本文以呼和浩特市轨道交通2号线工程为例，结合施工现场的实际情况，通过调整混凝土的性能、施工时段、优化混凝土的供应过程等，方可有效将盾构管片混凝土的浇筑时间控制在3-4h内，不仅达到工程施工要求，同时也可有效提升工程施工进度，确保工程施工质量。

关键词：轨道工程；盾构管片；混凝土；质量控制

1. 工程概况

呼和浩特市轨道交通2号线工程延呼和浩特市南北方向布置，与东西方向1号线换乘于新华广场站，长度为27.5km,其主体结构工程主要由隧道及车站两部分组成，其中盾构段的长度为2250m,设计时速为80km/h，盾构管片外径为6.2m,施工选用的是盾构法施工地下隧道，施工过程中，对盾构管片混凝土的质量及性能提出了较高要求。

2.混凝土原材料与配合比

2.1原材料优选

原材料质量的优劣将会直接影响混凝土的质量，不同用途的混凝土对原材料的要求也不同。由于盾构管片混凝土对于混凝土的耐久性提出了较高要求，所以，选择原材料时，应尽可能地选择弱碱性胶凝材料、非碱活性骨料。

2.1.1水泥

水泥选用的是某厂生产的弱碱性P.Ⅱ52.5水泥。

2.1.2掺合料优选

研究发现，在混凝土中添加高品质的粉煤灰、矿粉等，不仅可有效缩减混凝土开裂问题，还可有效缓解混凝土内部升温问题，改善其工作性能，提升其耐久性。该工程施工选用的是Ⅱ粉煤灰与S95级矿粉的双掺和方式，实验结果表明，这种双掺和方式可有效保证工程施工质量。

2.1.3集料优选

配制混凝土时，若要有效提升混凝土的工作性能及其强度，降低其孔隙率，方可在混凝土中添加适量的砂石。GB/T14685－2011《建设用卵石、碎石》相关标准规定，轨道施工需选用5-25mm的碎石，但由于该地区砂石的细度模数多低于2.77mm,所以，根本无法保证进厂碎石的质量，为确保骨料的稳定性，该项目施工是将16-31.5mm、5-25mm两种级配碎石掺和使用。

2.1.4外加剂复配优选

混凝土搅拌站与施工现场的距离约为1km,将混凝土运输至施工现场通常需要8分钟，运输过程中，因混凝土受到日晒及高温影响，混凝土则会出现不同程度的坍落及失水问题，为有效解决此类问题，就需重新配置外加剂辅料，以有效缓解管片混凝土失水、坍落问题，与此同时，若要有效提升拌合物的和易性，就需确保复配外加剂能够更好地适应胶凝体系，通常则会选用聚羧酸减水剂。

2.2配合比设计与优化

2.2.1配合比设计要求

由于盾构管片对于混凝土的耐久性及强度均提出了较高要求，所以，必须确保混凝土的配合比设计满足以下要求：

1）由于管片对混凝土的强度有着较高要求，施工过程中，设计的混凝土的强度为C55且要求混凝土的水胶比必须小于等于0.36，强度等级富余系数为1.08；2）管片对混凝土的耐久性也提出了较高要求，此工程所用混凝土的抗渗等级为P12，其总碱含量小于等于3.0kg/m³，氯离子的含量仅为胶凝材料重量的0.06%,龄期为56d,混凝土中氯离子扩散系小于等于3×10^-12cm²/s；3）施工过程中，不仅要保证混凝土的工作性能，同时还需考虑其经济性，所以需将混凝土坍落度控制在40±10mm之间，凝胶材料的用料最大不宜超过475kg/m³，掺合料宜选用矿粉、粉煤灰双掺和方式，掺合料的比重占凝胶材料的20%-50%。

2.2.2配合比优化

配合比优化需经过试验才能确定，配比混凝土时不仅需考虑其性能还需考虑其经济性。此施工是通过优化掺合料、碎石级配及外加剂，分别测试了原配比及另外6组优化配比混凝土的强度、耐久性及其工作性能。试验结果表明，其中只有一组配合比的和易性较好，同时其坍落度也能满足工程施工要求。施工过程中，施工现场则使用的是此配比的混凝土，这样不仅可有效确保混凝土的和易性、密实性，还可有效提升施工流动性。此外，外加剂复配优化，也可有效改善混凝土收面过程中的缺浆问题，也能有效提升管片的外观质量，改善管片脱模过程中表面粘皮、钢膜积灰问题。

3.轨道工程盾构管片混凝土质量控制

3.1原材料质量控制

与其他商品混凝土相比，管片混凝土对原材料的质量及存放均提出了较高要求。为确保原材料质量的稳定性，管片混凝土不仅对原材料的各项参数有着具体要求，同时还要求原材料必须定点定源。针对于砂石等骨料的选择，则必须将其细度模数控制在2.5-2.9之间，且必须保证碎石的连续级配，同时要求搅拌站必须使用专用仓库存储砂石，这样方可有效控制砂石等骨料的含水量，确保混凝土的工作性能。

3.2科学控制混凝土的配合比

试验所提供的混凝土配比是根据施工现场对混凝土工作性能的要求及原材料的技术性能来配置混凝土，所以，施工期间，就需严格按照试验所提供的配合比搅拌混凝土。可通过下述方式科学控制混凝土的配合比：1）由于搅拌机也会影响混凝土的搅拌质量，为确保混凝土的搅拌质量，施工中就应尽可能的使用同一搅拌机搅拌混凝土；2）可通过不断调整搅拌过程，确定拌和参数，如搅拌时间、投料顺序等；3）由于操作人员技术水平的高低也会影响混凝土的拌和质量，所以，必须确保操作人员具有丰富的操作经验且能认真对待本职工作；4）上料过程中，不允许铲车兜底铲料且还需保证上料过程的稳定性，同时还需确保原材料的质量能够满足工程施工要求，以此来确保混凝土的稳定性；5）搅拌站的技术人员还需有效控制出机时混凝土的坍落度，以确保每一斗混凝土的质量。

3.3科学控制运输混凝土的质量

混凝土运输车每次运料的多少以及次数均会影响工程施工进度。由于管片混凝土属于干硬性混凝土，与普通混凝土相比，其拌合时间相对较长，搅拌站的原搅拌制度导致运输车辆到达搅拌站还需等待3-4分钟，这样的速度根本无法满足施工现场施工人员的施工速度。为加快浇筑进度，则可在确保进场运输车与拌和机卸料时间一致的情况下，提前搅拌，与此同时，为了增大运输量，在不影响运输车运输速度及搅拌机卸料的情况下，方可有效加大运输车料斗的容量，将其容量提升至2.5方，这样方可有效加快施工进度，可保证在4小时内完成管片浇筑工作。

3.4检验混凝土的出厂质量及交货质量

混凝土出厂前，需严格检验其强度、渗透性能以及坍落度等，且必须保证供需双方检验的混凝土为同一批次的混凝土，以确保管片混凝土的质量能够满足工程施工要求。

3.5混凝土施工与养护

由于施工区域的气候为热带季风海洋性气候，全年温度较高，所以，白天阳光及紫外线都较强，混凝土拌合物表面的水分将会被大量蒸发，这是导致施工中混凝土出现假凝、脱浆、流动性差的主要原因，当混凝土出现上述问题时，将无法保证施工质量。监测发现，日落后施工区域的紫外线较弱且温度也会随之下降，夜间平均温度在25-30℃之间，可达到工程施工要求。但由于夜间施工现场的光线不足，所以，需在管片浇筑区的四个角增设照明设施，并在混凝土运输车上安装照明设备，以方便施工。夜间施工不仅可规避紫外线过强而降低混凝土的易和性、加大其表面失水问题，同时还可有效减小劳动力的消耗量，确保管片的浇筑质量。

3.6检测混凝土的质量

通过对混凝土采取一系列优化措施后，在连续监测后续混凝土的工作性能发现可将混凝土的坍落度有效的控制在5-10mm之间，浇筑混凝土时，管片表面的气孔明显有所减少且有效改善了管片的外观质量，检测发现，混凝土的强度及管片的实体强度均处于稳定状态，管片混凝土的平均强度在58.5-59.5MPa之间，同时也可将管片混凝土的标注差控制在2.5MPa内，其质量均可达到设计要求，满足工程施工要求。

结束语

本文结合呼和浩特市轨道交通2号线工程施工现场的实际情况，通过试配、优化混凝土原材料的性能，不仅有效提升了混凝土的强度、渗透性、坍落度及工作性能，同时通过调整、优化工料方式及供料时间，将管片浇筑时间控制在3-4小时内，这样不仅加快工程施工进度，同时也可有效控制轨道工程盾构管片混凝土的质量。

参考文献：

[1]王磊.盾构管片混凝土质量控制技术[J].国防交通工程与技术,2019(05)：70-73.