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1、精选优质文档-倾情为你奉上管片生产技术及常见问题分析一、 国内管片生产概况1、 管片分类简介盾构法隧道的衬砌一般有预制混凝土管片和挤压混凝土衬砌两种形式。采用预制混凝土管片组装隧道衬砌具有质量易于保证、便于机械化操作等优点，因而得到广泛应用。管片又称为隧道的一次衬砌，最常用的管片有钢筋混凝土管片（RC管片）、复合管片和铸铁管片（DC管片）。钢筋混凝土管片又有两种形式，箱形和平板形，最常用的是平板形管片。管片作为隧道的衬砌，是隧道的临时支护或永久支护的一部分，因而管片的生产就成为盾构法施工的一个重要环节。2、 目前管片生产状况及前景盾构法目前在国内已经日趋成熟。随着技术进步、认识提高、综合国力的
2、增强，特别是采用盾构施工的明显优势，盾构法越来越多的被国内地铁界所接受，加上山岭硬岩掘进机（与盾构同属TBM-Tunnel Boring Machine系列），国际上比较流行的、最先进的、一次成型设备在国内大面积开始使用。目前国内已经使用盾构法的城市地铁有上海、广州、南京、北京、深圳、重庆、成都等，另外有天津、西安、沈阳、杭州、青岛等城市都在紧锣密鼓地筹建。另外，由于盾构施工在工期、质量、安全等诸多方面的优势，一些城市的其它地下工程（过江隧道、输水管道等）也越来越多的采用盾构施工，但是由于盾构在隧道内拼装的钢筋混凝土管片需要提前预制，且在我国大多数地方，还是首次使用盾构法施工，没有完善的管片生
3、产厂，对管片的生产工艺了解不是太深，只有从较远的地方生产管片，但笨重而庞大的管片的运输将是一件极其费力的事，而且运输过程中管片的损伤，以及客观因素造成管片的供应不及时等都会影响工程的质量和进度。因此，管片的生产在未来一个阶段将成为很大的热门产业,对管片厂的筹建和管片生产工艺的探讨将十分必要。二、 管片生产前期筹备对于一个新开工的工程，如何根据现场的实际情况来组建一个管片厂，使其既经济又合理呢？主要有两种方式：一是根据现场条件，由本工程施工单位自组设备和进行场地建设，建造一个新的管片厂；二是在原有的混凝土预制厂利用原拥有的资源进行的改造，改造一个可满足施工需要的管片厂。究竟采用何种方式生产要考虑
4、工程的施工规模，如果规模较小，采用与当地预制厂进行合作改造厂房较为经济。1、 技术方案及生产计划编制无论采用何种方式进行管片生产,技术方案和生产计划的合理编制都是生产获得成功的重要方面,由于各地的施工条件、气候条件等不尽相同,因此生产控制措施也存在很大的差异,需要在施工前熟悉复核设计图纸、资料，熟悉管片项目有关技术标准、规范的要求，在此基础上编制管片生产实施性施工组织设计，并对施工方案进行充分论证和优化。管片生产后需要较长的养护周期(规范要求28天),而且各个项目盾构施工进度和对管片生产能力的投入也各不相同,合理的计划编制是保证整个工程顺利进行的前提条件.2、 场地布置管片厂的组建主要是将钢筋
5、车间、生产车间、养护池、拌和站等一个个单体修建起来，决定它们的空间大小和按照管片的生产工艺流程来布置厂房内的设备，同时将它们组合成一个有机的整体，使之能够生产合格的管片。A、钢筋车间的组建钢筋车间主要是将检查合格的钢筋经过调直、切断、弯曲、弯弧、焊接等一系列操作后，制作成管片生产所用的合格的钢筋笼。钢筋车间内机械设备多、用电量大，布置复杂且多变，可根据现场的实际情况灵活处理。主要包括以下使用场地及设备的布置：（1）原材料堆场（2）钢筋的调直切断（3）主筋弯弧、弯曲（4）分部筋、箍筋的弯曲（5）半成品的堆放和制作（6）螺旋钢筋的制作（7）胎模、电焊机（8）钢筋笼成品的检查与堆放（9）钢筋车间的起
6、吊设备B、 生产车间的组建生产车间是将钢筋车间生产的合格钢筋笼放入相应的合格的组装好的模具内，浇入新鲜的符合要求的混凝土，振动成型，经过三次收面、蒸养、脱模、检查、修补、标识后，生产出合格的管片。主要包括：（1） 模具的堆放（2） 水、风、汽、电管线的分部与排列（3） 管片成品的临时堆放场地（4） 运输车和行车路线及起吊设备（5） 各种试验C、 拌和站的组建拌和站就是根据实验室提供的施工配合比，选择合格的各种原材料，准确的控制各种材料的量，生产出各项指标都符合要求的混凝土。（1）砂石料堆场（2）根据使用的水泥的形式确定水泥存放场（3）供水箱的布置（4）搅拌机和搅拌机操作台D、 养护池的组建为了
7、防止混凝土的干缩裂纹的出现和有利于管片混凝土的后期强度的发展，必须对标识后的管片进行养护，我们可以选择水池养护和喷淋养护，但是由于喷淋养护存在养护后的管片表面颜色不一致和养护效果不明显等缺点，现在已经慢慢的被水池养护所取代，虽然水池修建和养护比较麻烦，但是其效果非常的明显。 池底要有200mm高的柔性木条，以保证管片尤其是邻接块在出入养护池时边角不被损坏，并且要每一块管片的底部都有两条，它的位置在管片的三分之一处，保证管片在侧立时不会倒。 养护池的深度要比管片侧立时至少高300mm，保证管片能够充分的被水养护。 养护池要分区标识，使管片出入养护池时不乱。 养护池要预先留有排水口和进水口方便养护
8、池中的水随时更换。 养护池的池底和边墙要经过特别的处理，尽可能的做成钢筋混凝土联体浇筑，并且边墙的内外都要粉刷，防止水池渗水以及边墙由于内外压力差而倒塌，池底要能够承受足够的压力，因为混凝土管片特别重，防止因此压的地面下陷或者边墙开裂。E、管片的存储生产的管片经过养护后还必须等到28天后，用于生产管片的混凝土的抗压强度和其它试验的报告合格后才能使用，并且要保证管片要有足够的存储量，因此需要一个很大的管片存储场。存储场的地面要硬化，堆放的管片每堆不超过四块，管片之间要用100150mm厚的方木隔开，并且预留有叉车的双向作业通道，根据现场的施工情况和施工需要堆放的管片的环数在决定需要的场地的大小。
9、3、 生产设备配备管片生产是一个系统工程,有其自身特殊配备的设备(如管片钢模等),但是总体上近似于其他比较成熟的砼预制工艺需要的设备.管片生产需要的主要设备有:序号设 备 名 称用途备注1管片模具管片成形2钢筋笼加工胎膜预制钢筋笼3管片生产附设工具开关模具等4全自动混凝土搅拌站砼搅拌5锅炉蒸养蒸汽提供6门式吊车管片吊运8桥式吊车管片吊运92钢筋切断机钢筋笼制作14钢筋弯曲机钢筋笼制作15钢筋调直机钢筋笼制作16CO2保护焊机钢筋笼制作17电弧焊机钢筋笼制作18翻片机90翻转19厂内管片运输平板车或叉车20管片水平拼装平台三环拼装实验21管片抗弯试验机抗弯试验22管片抗渗试验机抗渗试验23管片吊
10、具24装载机搅拌站使用25蒸汽养护罩保温26闪光对焊机钢筋笼制作27温度自动补偿装置蒸养28混凝土料斗29混凝土运输车30配电房31发电机组临时供电32高频振动棒砼震捣三、管片生产基本技术1、 管片生产施工流程见图1管片生产制作工艺流程图.2、 模具组装及调校 A模具组装严格按照先内后外、先中间后四周的顺序，用干净的抹布彻底清理模具内表面附着杂物。关键部位吊装孔座、手孔座必须采用专用工具清除孔内积垢。最后利用压缩空气吹净模具内外表面的附着物。由专人负责涂抹脱模剂，涂抹前先检查模具内表面是否清理干净，不合格者立即返工清理。涂抹时使用干净抹布均匀涂抹，不得出现流淌现象。如出现，则采用棉纱清理干净。
11、将端模板向内轻轻推进就位，用手旋紧定位螺栓，使用端模的推上螺栓将端模推至吻合标志，把端模板与侧模板连结螺栓装上，用手初步拧紧后用专用工具图1管片生产制作工艺流程图 均衡用力拧至牢固，特别注意严格使吻合标志完全对正位，并拧紧螺栓，不得用力过猛。把侧模板与底模板的固定螺栓装上，用手拧紧后再用专用工具从中间位置向两端顺序拧紧，严禁反顺序操作，以免导致模具变形。B模具调校组装好模具后，由专职模具检测人员对其宽度、弧长、手孔位进行测量，不合格者进行及时调校，必须达到模具限定公差范围，以保证成品精度。 检测方法为：用02300mm量程（根据不同工程设计的管片宽度确定）的内径千分尺复核检测钢模的宽度，误差为
12、+0.3/-0.3mm，利用05m量程的钢卷尺复核检测钢模底板的弧长，误差为4mm。 调较注意事项：a 检测宽度时，内径千分尺的测头必须在指定检测点方能进行。b检测弧长时，钢卷尺必须紧密贴附在钢模底板上，且对准钢模的边线。c在模具投入生产后，每天必须对产品进行宽度、对角线的测量。如发现尺寸有超差，马上对钢模进行检测,校正。钢模橡胶防水密封条属易损件，应每天检查并有足够的备用件。检查方法是：每个工作日由组模人员目视检查是否有发生破损现象，如有立即调换新的防水密封条，避免因防水密封条破损而引起漏浆现象发生。3、 钢筋笼制作与运输1）、钢筋笼制作工艺流程：钢筋原材料检验调直、断料弯弧、弯曲部件检查部
13、件焊接钢筋骨架成型焊接钢筋笼检验。 2）、钢筋笼制作工艺要点严格控制钢筋的原材料质量，未经检验和试验合格的钢筋不使用。钢筋的调直、下料、弯弧、弯曲，均采用人工配合钢筋加工机械完成，然后进行部件检查，对不合格的钢筋部件进行清理出，合格部件可用于钢筋笼加工。 钢筋先在小模型架上焊接成片，然后将成片的部件放在钢筋笼加工模型上用CO2保护焊机焊接成型。成型后由检验员进行检查，针对管片的块号检查钢筋直径、数量、间距、焊接牢固情况、焊接烧伤情况，钢筋笼加工应严格按照表1进行自检和监理检查。检查后进行标识，不合格的钢筋笼报废不用于管片生产中。钢筋笼检验合格后，用门吊将钢筋笼放置在存放区，使用时用桥吊将钢筋笼
14、装入车间内的轨行平板运输车，运到砼车间使用。钢筋笼存放时注意采用防锈防蚀措施。检查项目允许误差网片长,宽+10,-10主筋间距+10,-10弯起钢筋的弯折点+10，10箍筋的部位长度5分布筋长度+10,-10分布筋间距+5,-5骨架长,宽,高+5,-10主筋保护层+5,-3箍筋间距+10,-10环纵向螺栓孔畅通,内表面平整 表1 成品允许误差表4、 钢筋笼骨架入模及预埋件安装1）、由专人按模具的型号规格将钢筋骨架、预埋件、螺旋构造钢筋、弯曲螺栓分别摆放在模具附近指定位置。2）、检查钢筋骨架是否具备绿色合格标识牌，合格后安装上保护层垫块。垫块根据不同部位分别选用齿轮形和支架形两种。其中支架形用于
15、底部支撑；齿轮形用于侧面支撑。3)、检查脱模剂涂抹是否均匀，应尽量使模具内表面均匀分布脱模剂。4)、四点吊钩将钢筋骨架按模具规格对号入模。起吊过程必须平稳，不得使钢筋骨架与模具发生碰撞。5)、安放预埋管时，先将管套上螺旋钢筋，将螺杆插入模具后进入预埋管管内，对准手孔座孔位处事先安放的垫圈，固定螺杆。6)、螺杆头部必须全部插入到手孔座的模孔内，防止连接不紧出现缝隙造成漏浆现象。7)、专人检查各附件是否按要求安放齐全、牢固，不符合要求必须进行修正。8)、检查钢筋骨架保护层垫块是否安放正确，保证主筋保护层为+50mm/-30mm.9)、对手孔垫圈锚固脚与钢筋骨架进行焊接，焊口要牢固。如附件、附筋与骨
16、架碰不上，可加焊短钢筋连接，焊接同时要用特殊纸皮承接掉落的焊渣，以免烫伤模具内表面，降低光洁度。5、 砼搅拌与运输1）、混凝土配合比必须进行试配，并进行试验以获取正确的养护时间和抗压强度。并符合如下要求：混凝土立方休强度及抗渗试验；检验混凝土配合比能否满足抗渗和设计强度的要求；管片吊装孔抗拔试验，检验吊装孔最大抗拔能力以确保管片二次注浆时的安全。2）、混凝土现场采用砼搅拌站拌合生产。为保证砼性能的稳定，定期检验混凝土搅拌站上料系统和搅拌系统电子称量系统，保证机器运行精度。砼拌制后由试验工程师负责检查混凝土的搅拌质量，坍落度值一般控制在3070mm为佳。3）、冬季施工时，为保证砼的性能，采用45
17、度的温水搅拌，搅拌时先加砂、碎石，后加入水泥、外加剂搅拌，且保证搅拌时间不少于1分钟，砼拌制后及时运入砼车间灌筑砼。砼应随拌随用。4）、砼拌制好后，放入料斗，用平板车运到砼车间使用。6、 砼灌注、震捣1）浇筑前必须按规定对组装好的模具进行验收，发现任何不合格项目应通知上工序返工，经验收合格后取走挂在钢筋笼上的标志牌表示可以浇筑。2）只有被确认坍落度在设计配合比范围内才可使用，否则要废弃。3）混凝土要分层次灌注，铺料按先两端后中间进行，灌注时注意使砼在模具内匀布。4）混凝土振捣由专业混凝土工进行，振动至砼与侧板接触所处不再有喷射状气、水泡，并均匀为止。若采用高频震捣棒震捣,每个振动点振动时间控制
18、在10-20秒内，振动实后振棒必须慢慢拨出。振捣过程中须观察模具各紧固螺栓、螺杆以及其它预埋件的情况，发生变形或移位，立即停止浇筑、振捣，尽快在已浇筑混凝土凝结前修整好。5）全部振动成型完成后，抹平上部中间多余处混凝土。7、 管片抹面打开顶板的时间一般在混凝土浇筑后45分钟左右，具体时间随气温及砼凝结情况而定。打开顶板时注意插牢顶板插销，以防顶板落下伤人。粗抹面：使用铝合金压尺，刮平去掉多余砼（或填补凹陷处），使混凝土表面平顺。中抹面：待混凝土表面收水后使用灰匙进行光面，使管片表面平整光滑。精抹面：以手指轻按混凝土有微平凹痕时，用长匙精工抹平，力求使表面光亮无灰匙印。在混凝土浇筑完1小时左右拔
19、出螺杆并及时清洗干净，涂抹黄油后放在模具的指定位置。8、 管片蒸汽养护采用蒸汽养护达到提高混凝土脱模强度、缩短养护时间，为加快模具周转创造条件。养护一般分两班进行，每班12小时，设专人负责。混凝土初凝后合上顶板（不用拧紧螺栓），在模具外围罩上一个紧密不透气的养护罩，进行蒸汽养护。混凝土浇注完成后静置约2h，加盖养护罩，引入饱和蒸气进行养护。升温时间控制在23小时，为防止温度升高过快造成混凝土膨胀损害内部结构，在自然温度下，每小时升温1015，不得超过20。恒温阶段一般在1.5小时左右。蒸养温度为5060，最高不超过60。降温时间必须控制在1.5 小时以上，到达规定的蒸养时间后关上供汽阀，部分掀
20、开养护罩，让模具和混凝土自然冷却1小时后再全部揭走养护罩，半小时后开始脱模。表2 管片蒸汽养护制度表项 目参 数管片静停时间2h升温梯度1015/h蒸养最高温度60恒温时间1.5h（根据季节温度定）降温梯度10/h脱模时与外界的温差20管片出模后要加强水养护，以提高混凝土后期强度。9、 管片脱模混凝土降温后将混凝土试块送试验室进行试压。强度达到设计强度40%以上或20MPa以上时，接试验室通知后开始脱模。在管片脱模时，用温度计测量管片螺栓孔内的温度，其温度相差不超过20度方可脱模。脱模顺序：松开灌浆孔固定螺杆，打开模具侧模板，打开模具端板，将吊具连上管片，振动脱模。脱模必须使用专用吊具，地面操
21、作四人配合进行，将吊具固定在管片的指定位置，由专人向桥吊司机发出起吊信号。如果使用真空吸盘机则必须保证脱模的垂直角度以及起吊的重心位置。将管片吊至翻片机上进行90翻转，再换专用吊具将侧立的管片吊至临时存放场。脱模过程中严禁锤打、敲击等野蛮操作。10、 管片水池养护及喷淋养护将放置管片的轨行平板车牵引到养护池边，用走行式门吊起吊管片，将管片放置于水池中进行养护。管片在水池中养护时，应经常检查水温，防止水温过高和过低影响管片的强度增长。在水池中养护7天后，用门吊起吊管片，放置在翻转架翻转后用吊车转运到临时堆放厂的喷淋养护区。管片转运过程应轻吊轻放，防止损坏管片边角，喷淋养护时应设专人经常喷淋养护，
22、避免管片表面出现干燥无水。冬季时应采取保温措施，防止养护池和管片表面结冰，对砼产生不良影响。11、 管片最终检验1）成品尺寸检验用02100mm和0510mm量程(根据管片设计尺寸配置)的游标卡尺分别测量管片的宽度和厚度；用5m规格的钢卷尺测量管片弧长；用直径为1mm，长度为7m 的尼龙线对扭曲变形情况进行检验；每块管片都进行外观质量检验，管片表面应光洁平整，无蜂窝、露筋、无裂纹、缺角。轻微缺陷进行修饰，止水带附近不允许有缺陷，灌浆孔应完整，无水泥浆等杂物。表3 单块管片成品质量标准序 号内 容检 测 要 求允许误差(mm)1外型尺寸宽 度测三点0.5弦长、弧长测三点1厚 度测三点+3 12混
23、凝土强度设计标号3混凝土抗渗设计标号说明：设计标准2）、混凝土强度实验：每循环生产至少作2次坍落度试验，强度试验须分三次投料，每次投料需捣实25次；样品应与制品条件完全相同情况下进行养护；施工时每5环应制作四组（12块）,分别为六小时试验一组，7天试验一组，标养、同条件养护28天各试验一组；强度试验样品尺寸为100mm100mm100mm，于正式生产前至少提供2组测试资料。管片生产每30环做抗渗试块一组。3）、管片抗弯试验：管片正式生产前进行一次抗弯试验以检验管片的抗弯能力。采用千斤顶分配梁系统加荷点标距约1000mm。支承管片两瑞的小车可沿地面轨道滑动。采取分级加荷载值，加荷完成后，静停1m
24、in记录压力表读数及中心加荷点及水平位置变量。该试验为检验设计值，试验中各项数据指标由设计提供。最终管片抗弯试验参数需与设计确定。4）、管片检漏试验方法和标准按相关规定进行。一般每生产50环抽查1块做检漏试验，连续三次达到检测标准则改为100环抽检1块管片，再连续三次达到检测标准，最终检测频率为每生产200环抽查1块做检漏试验。若出现一次检测不合格，则恢复每生产50环应抽查1块做检漏测试频率，再按上述要求进行抽检。将标准片通过螺杆夹紧固定在支承架上，通过手动加压泵进行加压，分4级进行加压；第一级从0加至0.2MPa；第二级从0.2加至0.4MPa；第三级从0.4加至0.6MPa；第四级从0.6
25、加至0.8MPa。每级之间持荷时间不少于15分钟，每次加压前先检查构件各端面的渗水情况，并作好记录。第4次加压后，达到0.8Mpa水压时，连续观察4小时。检漏技术要求：渗水深度不超过管片厚度1/5；（地下防水工程质量验收规范GB50208-2002）总湿渍面积不大于总防水面积的6/1000。（地下工程防水技术规范GB50108-2001）项 目检测要求检测方法允许误差（mm）环向缝间隙每环测6点插片1纵向缝间隙每环测6点（放可压缩至2mm衬垫）插片1+20成环后内径测8条（不放衬垫）用钢卷尺2成环后外径测8条（不放衬垫）用钢卷尺0，+35）、三环试拼装 管片正式生产前和每生产200环管片后，由
26、于管模可能尺寸不够精确或生产过程中震动变形，因此需要进行三环试拼装以检查管片几何尺寸和模具是否符合规范要求；（见表4） 说明：本表尺寸按设计标准表4 管片水平拼装检验允许误差表为保证拼装质量，需制作一个钢筋混凝土平台，平台确保水平，误差控制在2mm以内； 制作12个拼装支架，支架能够在高度上进行微调，以便矫正管片拼装后的水平； 拼装顺序：首先在平台上画直径为管片内径和外径的两个圆，作为拼装时的参考线；先放置标准块，再邻接块，最后放人封顶块；一环拼装完后，错缝拼装另两环； 检测：管片拼装完后利用不同型号的插片对管片之间的纵缝、环缝进行测量，以检测各管片之间的缝隙是否符合要求；再用水准仪分别测量各
27、接缝的几个点，然后计算这几个点是否在同面上。 12、 管片标识与存放管片标记主要反映管片标准块、邻接块、封顶块以及管片流水号码、生产日期等。1）.管片永久标号按照管片图纸的要求，要求将标记刻在模具内弧面上，在管片浇注成型后，在管片的内弧成形成永久标记。封顶块标识邻接块标识标准块标识FxL1x L2xB1x B2x B3x B4x B5x B6x注：x为模具编号，如F1表示模具编号为1的标准封顶块。2）.管片标识管片标识由人工盖在管片指定的位置。标识内容：1)管片型号标号和配筋类号；2)管片生产流水号、生产班组号；3)管片生产日期；4)管片自检质量标识(合格、不合格)标识位置：1)内弧面右上角；
28、2)环向端面。A1P1A-管片型号、配筋类号；0001 1-管片生产流水号、生产班组号；05 01 01-管片生产日期：年、月、日。D.试生产期间管片标识试生产期间所制作的管片在生产流水号前加盖“试”字，以便区分，其它标识方法与上所叙述相同。试生产期间的管片标号须报告盾构项目部及监理。试生产区间的管片未经监理批准，不得用于永久结构。13、 管片修补深度大于2mm，直径大于3mm的气泡、水泡孔和宽度不大于0.2mm的表面干缩裂缝用胶粘液与水按1：11：4的比例稀释，再掺进适量的水泥和细砂填补，研磨表面，达到光洁平整；破损深度不大于20mm，宽度不大于10mm，用环氧树脂砂浆修补，再用强力胶水泥砂
29、浆表面填补研磨处理。三、 管片生产常见问题分析1、 管片裂纹防治管片裂纹是管片生产过程中遇到的最常见的问题, 由于盾构在隧道内拼装的钢筋混凝土管片需要提前预制，而且需要很高的抗压、抗渗、耐久性等要求，一旦管片本身出现致命的缺陷，可能就会产生灾难性的后果。管片在预制过程中裂缝出现的几率很高，即使非常有经验的承包商也常会发生类似，重复的事故，尤其是随着盾构施工水平的不断提高，大断面盾构项目不断上马，大体积管片出现裂纹的几率也愈高。所以在管片施工方面仍有许多技术难点和重点，需要再认识、再提高、再加强。管片裂纹防治技术是其中最重要的常见技术问题。1.1、 裂纹分类管片外弧面裂纹管片外弧面裂纹主要有两种
30、：一种是在水养之后出现的龟裂纹。龟裂纹在管片生产中是比较普遍的，同时也是管片最主要的裂纹，在管片湿润情况下才易看出，龟裂是属于裂缝的一种,是一种微细裂纹。在混凝土表面干燥的情况下, 其肉眼不可见(宽度小于0.02mm) , 用水湿润时则可见, 呈现为纵横交错状如龟壳纹样的裂纹。虽然在初期肉眼看不见，但在经受干湿和冷热交替的作用后,这种裂纹会由表面向纵深发展,而成为肉眼可见的裂缝。我们经常可见到一些路面和墙壁就有这种现象。虽然龟裂在初始时只存在于表面,但仍会有发展成有害裂缝的可能,因此龟裂问题应引起足够的重视和关注。目前的生产工艺还不能消除此裂纹，只有采取各种措施将裂纹降到最低，下文将有详细阐述
31、。另一种是在蒸养之后就出现的裂纹，属于浅表性裂纹，蒸养后出现的裂纹属于砼表面收缩裂纹，该裂纹是由于砼表面温度不均造成的。管片侧面裂纹这种裂纹主要是混凝土在干湿交替温度变化过程中混凝土碳化收缩产生的碳化收缩裂纹。一般论点认为砼的碳化需要很长的时间,例如一些水化产物如C-S-H凝胶的碳化的确需要较长的时间,但是砼表面的碳化Ca(OH)2的碳化并不需要很长的时间,其在几个小时之内就可能发生,再加上干缩的叠加作用,当砼表面抗拉强度不足以抵抗收缩所产生的拉应力时,将导致砼的开裂,从而产生微细裂纹. 一般说来, 碱度越高, 碳化越慢3 4 。这一规律是对混凝土的整体碳化而言的, 混凝土的表面碳化并非如此。
32、因为混凝土的表面主要成份为Ca (OH) 2, 根据化学平衡原理, 碱度 Ca (OH) 2 含量 越高, 越有利于Ca (OH) 2 的碳化。因此, 混凝土的表面碱度越高,则表面的碳化越快,收缩也越大,越易产生裂纹(特别是在早期) 。因此,降低混凝土表面的碱度(特别是早期)可减少龟裂的产生。管片手孔裂纹管片手孔部位裂纹在蒸养后出现。裂纹较细但连续，整个管片呈八字形。手孔越大裂纹越大越明显。该裂纹主要是由于以下几个方面原因综合导致： 1）、手孔断面设计较大，断面突变易产生裂纹。2）、砼在水化过程中产生较大自收缩与钢模受热膨胀较大产生温度集中应力的叠加，产生45方向的表面收缩裂纹。 总之, 由于
33、管片体积大、厚度较厚且是弧面形状，易产生表面收缩裂纹。裂纹性质：非贯穿浅表型非结构受力性裂纹。裂纹产生原因：1、混凝土本身内外温差； 2、混凝土与大气温差； 3、混凝土与大气湿度差；裂纹产生机理：混凝土收缩拉应力大于混凝土抗拉强度的增长造成。内部约束下拉应力是在同一时刻下由于构件内部存在不同温差所引起，外部约束下拉应力是由于龄期发展的温降所引起，某一时刻下由于体积收缩变形引起的拉应力是这二部分的叠加。1.2、 裂纹的预防处理措施大体积管片出现宏观裂缝（0.05mm以上）是普遍现象，但裂纹大部分都是表面的收缩裂纹，多数情况下无明显危害，查明原因后可以接受。但开裂又常是：设计有误、原材料选择不当、
34、配比不良，施工质量低劣的综合反映，可能隐含抗渗性差、强度不足、材料严重不匀、结构有薄弱环节或混凝土、钢筋材料已遭受腐蚀和损伤，甚至是面临破坏的前兆所以，出现裂缝必须寻求原因，采取相应对策。裂缝的出现大部分出现在前期，也就是施工阶段，后期出现的裂缝实际上也是源于施工阶段造成的，例如使用劣质水泥、活性骨料、CaCl2掺合料等.1.1.1 防止塑性开裂措施 A、混凝土入模后预防外露表面失水；尽快用塑料膜覆盖,工作面保持最小，预防外露表面失水，是防止混凝土表面与大气产生湿度差的有效措施之一。B、降低混凝土的入模温度；在不高的气温下，浇筑温度最好规定不高于25。热天施工时如需适当放宽限制，也不宜高于32
35、，并应同时调整混凝土的配合比，降低混凝土的水泥用量以减少水化热。混凝土浇筑温度愈高，水化反应愈快，释放热量愈多，升温愈高，又进一步加速水化反应。同样配比混凝土当入模温度为10时，24小时后升到30，当入模温度为20时，20小时后升到55，即入模温度相差10可使最高温升差到25。实验结果表明混凝土浇筑温度从25减少到12，开裂温度Tc降低1519。C、喷雾湿润上方空气；混凝土浇注收光完毕，适当的喷雾湿润上方空气可有效的降低混凝土表面与大气产生较大湿度差，防止混凝土裂纹的出现。D、设置遮蔽棚，防止阳光直射；南方地区以及北方地区的夏季施工时阳光比较强烈，如果是露天施工，阳光直接对混凝土表面进行直射，
36、混凝土表面则会迅速失水，造成混凝土表面与大气产生较大湿度差，同时混凝土表面的迅速升温也会使凝土表面与大气产生较大温度差，这些差别一旦超过混凝土的承受极限，即会产生开裂。E、浇筑前润湿模板和底板；模板和底板与混凝土本体之间产生的湿度差跟混凝土与大气环境产生的湿度差造成的危害是一样的，尤其管片在蒸养过程中，钢板的导热性好，反而比混凝土与大气环境产生的湿度差造成的危害更大，因此浇筑前润湿模板和底板是必需的工序之一。F、降低混凝土粉料总量；水胶比宜控制在0.450.60之间（有的工程低于0.35)，或胶凝材料总量控制在300450kg/m3之间。G、降低用水量；尽量选择减水效果较好的减水剂，一般要求减
37、水率在20%以上的为宜。H、外加引气剂（混凝土含气量4.51.5%）；掺加引气剂有利于防裂，使温度下降45。I、通过抹面、压光消除早期塑性裂缝； 1.1.2 防止干缩裂缝开裂措施A、配置低收缩混凝土；减少拌和水量，减少浆体体积，加大粗骨量的最大粒径和骨料含量，降低拌料入模温度，选择低含碱量水泥，控制骨料含泥量。B、降低混凝土干燥速率，延缓表层水分损失；采取有效措施对混凝土表面进行保湿，同时尽量缩小混凝土表面与外部环境之间的湿度差，必要时可对混凝土表面或外部环境进行喷雾或洒水以降低混凝土干燥速率，延缓表层水分损失。C、设置构造钢筋；对管片的一些突变部位应设置构造钢筋，增加突变部位混凝土的抗拉强度
38、，防止这些敏感部位因突变过大造成混凝土的表面抗拉强度较低而出现开裂。控制宽裂缝的最小配筋率： fct混凝土早期（3天）抗拉强度 fy钢筋标准强度 构件厚度大于50cm时，按一侧厚度为25cm计算配筋率 。D、采用补偿收缩混凝土，或外掺减缩剂；补偿收缩混凝土是一种适度膨胀的混凝土，或称膨胀混凝土。膨胀剂防裂技术的成功应用，必须具有专门的知识和技术，许多膨胀剂产品缺乏对其性能和适用性的深入系统研究，要使膨胀剂起作用，混凝土必须处于约束下的限制膨胀和限制收缩状态。自由或过大的膨胀将导致混凝土强度的严重削弱甚至开裂。膨胀剂用量过大或过小都会对防裂效果和混凝土强度产生不利影响。 E、提高混凝土抗裂能力；
39、掺加钢纤维、尼龙纤维或聚丙烯纤维等有效的提高混凝土抗裂能力。尤其是聚丙烯纤维可以提高水工混凝土的抗渗、防裂、耐磨、抗冲击、韧性、耐久性等综合性能，能有效防止或减少混凝土收缩裂缝的产生。1.1.3 防止温度收缩裂缝开裂措施收缩是以混凝土最初变硬时的长度作为基准,这时的混凝土因水化热而处于高温或较高的温度下: A、减少因水化热和环境温度引起的温升；通过掺加粉煤灰等掺合料，降低水泥的用量，控制水化热的过多产生。同时尽量选用低水化热的水泥对地下结构混凝土防裂有重要作用，不同水泥混凝土的裂缝宽度有很大差别。 水泥品种与裂纹宽度对比 B、减少混凝土内外温差； 混凝土内部和表面的温差一般不应超过20。混凝土
40、表面无复盖层时，表面温度与大气温度的差别也不应超过20，混凝土表面与养护水温度不超过15。C、控制降温速度，防止温度骤然变化； 根据其它大体积混凝土降温施工经验（建筑工程3-3.5/d, 水坝1.5/d）以及小体积管片降温经验（15/h）,大体积管片大气中混凝土表面3/h，非大气环境10/h。 D、选择热膨胀系数低的混凝土； E、限制早期（12或24hr）强度；限制使用R型早强水泥，尤其是热天不应用早强水泥，降低蒸养温度，尽量保持最高蒸养温度不大于60且与环境温差不大于30。 1.1.4 防止钢筋锈蚀裂缝开裂措施横向裂缝不会导致钢筋连续锈蚀，裂宽大小影响不大；纵向裂缝（顺筋开裂）有严重危害；A
41、、保证钢筋及钢筋笼的质量，不允许锈蚀的钢筋骨架用于生产；B、依靠混凝土抗渗性和加大保护层厚度；对于环境作用等级为C或C级以上的混凝土构件，施工合格验收时单一构件实测最外侧钢筋（一般为箍筋或分布筋）的混凝土保护层厚度，在其全部测点数据中应有 95以上大于设计规定的最小保护层厚度cmin混凝土表面裂缝宽度限制与保护层厚度的矛盾：增加保护层厚度，表面裂宽将增大，但对防止钢筋锈蚀仍然非常有利，裂缝宽度的大小对钢筋锈蚀速率的影响不大。2、 管片塌孔管片塌孔主要是指管片在生产过程中螺栓孔位置出现的砼坍塌现象,造成的直接后果就是管片在隧道拼装过程中螺栓无法穿入,给施工质量和安全造成很大的隐患.一般管片在预制
42、过程中需要在螺栓孔位置预埋橡胶管,由此可保证管片在隧道拼装过程中螺栓的有效穿入空间,保证隧道施工的进度和质量,但是由于工程成本方面的考虑,往往将橡胶管取消,这就需要在管片预制过程中保证钢芯棒的合理取出时间.钢芯棒取出时间过早,浇注的砼未有效凝固,稳定性不够,即造成管片塌孔, 钢芯棒取出时间过晚,砼已完全凝固,钢芯棒与砼完全胶结在一起, 钢芯棒则无法取出,只能进行破坏性割除.一般钢芯棒的取出时间为管片抹面结束后,即砼初凝后进行,具体要根据各个工程的实际施工情况确定.3、 管片碎裂管片生产阶段的碎裂主要集中在脱模阶段,造成管片碎裂的原因主要集中在四个方面:A、人为操作失误造成管片的碎裂例如吊运管片
43、过程中造成的碰裂等B、脱模剂效果不佳或涂抹不均匀造成管片与钢模粘结在一起,管片在脱模时被强行撕裂.C、震捣不均匀造成的管片局部砼比较薄弱D、保护层过大保护层设置的过小,生产的管片耐久性较差,这与目前工程动辄要求100年、200年的使用周期不符,目前国外的设计基本上都要求达到5mm以上,但是保护层设置过大或生产过程中保护层垫块未设置好,即造成管片在边角等部位存在较大的素砼薄弱环节,极易造成管片的碎裂.4、 管片实际尺寸变形生产阶段管片尺寸即发生变形会造成隧道施工过程中无法拼装或拼装错台过大,由于管片生产使用钢模的尺寸是固定的,所以造成管片变形的唯一原因即是钢模发生了变形.钢模变形的原因有:A、钢模碰撞变形B、钢模清理不彻底C、砼长时间震捣造成的钢模变形无论是钢模自带震捣器或是采用高频震捣棒人工震捣,长时间的使用都会造成模具累积变形,所以管片模具需要定时进行尺寸的检测,若发现变形超出允许范围必须立即进行校正.课程完毕,谢谢大家!欢迎大家提出宝贵意见!专心-专注-专业