劉建寧

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300000)

盾構(gòu)管片是地鐵工程施工的主要材料，盾構(gòu)管片施工質(zhì)量，直接關(guān)系到整個(gè)地鐵工程的總體質(zhì)量。盾構(gòu)管片制作工藝復(fù)雜，影響質(zhì)量的因素比較多，為保證施工質(zhì)量，制備好盾構(gòu)管片需要經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)合格后才能投入使用[1]。加強(qiáng)對(duì)試驗(yàn)配置和工藝的分析研究，能夠提升地鐵盾構(gòu)管片試驗(yàn)效率和準(zhǔn)確性，快速鑒別出地鐵盾構(gòu)管片是否達(dá)到地鐵工程施工要求，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 工程概述

天津地鐵6#線工程(梅林路站—咸水沽西站)全長(zhǎng)14 km，設(shè)車站9座，區(qū)間9個(gè)，再加上一個(gè)電力區(qū)間和出入段線，共計(jì)11個(gè)盾構(gòu)區(qū)間，管片數(shù)量約為17 795環(huán)，采用內(nèi)徑5.9 m及5.5 m、厚為0.35 m管片，按照盾構(gòu)施工單位提供的施工計(jì)劃，管片供應(yīng)時(shí)間為2019年11月15日—2021年1月18日。管片內(nèi)徑5 900 mm及5 500 mm、管片環(huán)寬為1.5 m環(huán)寬和1.2 m環(huán)寬(在R≤450m半徑區(qū)間的管片環(huán)寬采用1.2 m)兩種、厚度350 mm，每環(huán)管片由1塊封頂塊，2塊鄰接塊，3塊標(biāo)準(zhǔn)塊組成。管片混凝土采用強(qiáng)度C50，抗?jié)B等級(jí)≥P12。混凝土56 d電通量≤1 000，氯離子擴(kuò)散系數(shù)不宜大于3×10-12m2/s，混凝土最大氯離子含量0.06%，混凝土最大堿含量3.0 kg/m3，單位體積混凝土SO3最大含量不應(yīng)超過(guò)膠凝材料總量的4%，抗裂等級(jí)指標(biāo)為L(zhǎng)—V。

2 地鐵盾構(gòu)管片試驗(yàn)配置分析

2.1 試驗(yàn)場(chǎng)地組織配置

在天津地鐵6#線工程盾構(gòu)管片試驗(yàn)中，選擇在室內(nèi)試驗(yàn)室中進(jìn)行，試驗(yàn)室總面積為240 m2，圖1為組織配置圖。

圖1 地鐵盾構(gòu)管片試驗(yàn)室組織配置圖

2.2 試驗(yàn)設(shè)備配置

為對(duì)本工程盾構(gòu)管片施工原材料質(zhì)量和混凝土質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，采購(gòu)了大量的試驗(yàn)設(shè)備，經(jīng)專業(yè)部門鑒定，均達(dá)到地鐵盾構(gòu)管片試驗(yàn)檢測(cè)的要求。在水泥室試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)，配置HYE-300B微機(jī)電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)、NJ-160水泥凈漿攪拌機(jī)、JJ-5水泥膠砂攪拌機(jī)、LD-50雷氏夾測(cè)定儀、FSY-150B負(fù)壓篩析儀和FBT-9A全自動(dòng)比表面積測(cè)定儀等設(shè)備各1臺(tái)[2]。在集料室試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)用到的儀器包括ZBSX-92A震擊式標(biāo)準(zhǔn)振篩機(jī)、規(guī)格為2.36～90 mm的國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)方孔石子篩和0.075～9.5 mm的國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)方孔砂石篩。在力學(xué)室試驗(yàn)中，涉及用到WAW-600B的電液伺服萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)和SYE-200的電液式壓力試驗(yàn)機(jī)各1臺(tái)[3]。在性能室試驗(yàn)檢測(cè)中，需要1臺(tái)HP-4.0的自動(dòng)加壓混凝土滲透儀。在熱工室試驗(yàn)檢測(cè)中，配置了101-2A的電熱鼓風(fēng)干燥箱和SX2-2.5-12的節(jié)能箱型電阻爐。在混凝土室試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中，則需要準(zhǔn)備HZJ-A的混凝土振動(dòng)臺(tái)、HJW-60的單臥強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)和HG-80的混凝土貫入阻力儀。在標(biāo)養(yǎng)室試驗(yàn)檢測(cè)中，配置FHBS-100標(biāo)養(yǎng)室、TD20002C電子天平、游標(biāo)卡尺和ZC3-A的回彈儀[4]。

3 地鐵盾構(gòu)管片試驗(yàn)工藝分析

3.1 抗?jié)B漏試驗(yàn)工藝

地鐵盾構(gòu)管片抗?jié)B漏判斷標(biāo)準(zhǔn)是盾構(gòu)管片外表在1.2 MPa的水壓下，恒壓2 h，如果滲水線不超過(guò)5 cm，則表示抗?jié)B漏達(dá)標(biāo)。為保證抗?jié)B漏試驗(yàn)達(dá)標(biāo)，每天、每臺(tái)班、每生產(chǎn)1 000環(huán)隨機(jī)抽取一塊做抗?jié)B漏試驗(yàn)，不足1 000環(huán)也抽取一塊[5]。具體試驗(yàn)工藝為：將養(yǎng)護(hù)齡期大于28 d的盾構(gòu)管片吊放在抗?jié)B漏試驗(yàn)臺(tái)上，接通水泵電源，打開(kāi)排氣閥門，排出盾構(gòu)管片和抗?jié)B漏試驗(yàn)平臺(tái)之間的空氣，然后關(guān)緊排氣閥門，打開(kāi)進(jìn)水閥，按照0.05 MPa/min的加壓速度，逐步加壓到0.2 MPa，然后穩(wěn)壓10 min，檢查盾構(gòu)管片是否存在漏點(diǎn)和滲漏深度，并進(jìn)行詳細(xì)記錄[6]。然后再加壓到0.6 MPa和0.8 MPa，重復(fù)試驗(yàn)，當(dāng)加壓到1.2 MPa時(shí)，需要穩(wěn)壓2 h，檢查盾構(gòu)管片滲水高度，如果滲水高度不超過(guò)5 cm，則表示抗?jié)B漏達(dá)標(biāo)。在抗?jié)B漏試驗(yàn)中，檢漏檢驗(yàn)儀器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表1)。

表1 檢漏檢驗(yàn)儀器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)表

3.2 抗彎試驗(yàn)工藝

每1 000環(huán)盾構(gòu)管片，抽取1塊進(jìn)行抗彎試驗(yàn)(見(jiàn)圖2)。將養(yǎng)護(hù)齡期大于28 d的盾構(gòu)管片加載設(shè)計(jì)荷載(見(jiàn)表2)，并持荷30 min，觀測(cè)裂縫。如果裂縫的寬度小于0.2 mm，則表示此批裂縫抗彎性能達(dá)標(biāo)[7]。

圖2 抗彎性能試驗(yàn)圖

表2 抗彎性能檢驗(yàn)加載值表 %

在加載試驗(yàn)中，如果發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)管片出現(xiàn)裂縫，需要持荷10 min，觀測(cè)裂縫是否繼續(xù)開(kāi)展，并取本級(jí)荷載值作為開(kāi)裂荷載實(shí)際檢測(cè)質(zhì)量。當(dāng)加載到設(shè)計(jì)荷載時(shí)，需要繼續(xù)持荷30 min，并觀測(cè)盾構(gòu)管片裂縫情況，記錄最大裂縫寬度，然后卸載，完成抗彎性能試驗(yàn)。

3.3 抗拔試驗(yàn)

本試驗(yàn)?zāi)康氖菍?duì)預(yù)埋在管片中央的灌漿孔螺栓套進(jìn)行破壞性抗拔試驗(yàn)，檢測(cè)其在外力作用下承受的最大抗拔力，為管片的吊裝提供依據(jù)。

在盾構(gòu)管片抗拔試驗(yàn)中，也是每1 000環(huán)抽檢1塊，不足1 000環(huán)，也抽取1塊，將養(yǎng)護(hù)齡期不小于28 d的盾構(gòu)管片，放在抗拔試驗(yàn)平臺(tái)上，設(shè)計(jì)荷載下的最后三次所測(cè)位移，相鄰兩個(gè)位移差小于0.01 mm，才表示此批盾構(gòu)管片的抗拔性能達(dá)標(biāo)，可投入施工使用[8]。

為保證盾構(gòu)管片抗拔試驗(yàn)的有效性，檢驗(yàn)裝置必須符合如下要求，盾構(gòu)管片需要采取穿心式張拉千斤頂進(jìn)行管片吊裝孔的預(yù)埋受力構(gòu)件抗拔性能試驗(yàn)。試驗(yàn)裝置的承壓鋼板開(kāi)孔直徑要大于吊裝孔直徑5 mm，橡膠墊厚度和承壓鋼板厚度不能小于10 mm，管片內(nèi)部弧面和橡膠墊之間的空隙需要填細(xì)砂進(jìn)行找平處理。

抗拔性能是衡量盾構(gòu)管片質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)的主要性能，為保證抗拔試驗(yàn)的有效性，需要選擇合理的抗拔性能檢驗(yàn)方法。本工程盾構(gòu)管片抗拔性能試驗(yàn)中[9]，采用分級(jí)加載法，綜合考慮試驗(yàn)設(shè)備的重量、管片的自重等，第一次加荷載重要控制在30 kN左右，且每級(jí)加載的持荷實(shí)踐不能小于5 min，詳細(xì)記錄每級(jí)荷載下螺栓的位移情況，如果抗拔試驗(yàn)加載到設(shè)計(jì)荷載，則要至少持荷30 min，每隔5 min測(cè)量一次位移，記錄荷載的位移，終止試驗(yàn)并觀察混凝土管片裂縫的開(kāi)展情況(見(jiàn)圖3)。表3為本工程盾構(gòu)管片抗拔性能檢驗(yàn)加載值。

圖3 管片抗拔性能檢驗(yàn)圖

表3 抗拔性能檢驗(yàn)加載值表 %

3.4 盾構(gòu)管片出場(chǎng)性能試驗(yàn)

管片出廠前進(jìn)行回彈推定混凝土抗壓強(qiáng)度。按照科學(xué)合理的原則，選擇標(biāo)稱動(dòng)能為2.207 J的回彈儀。每環(huán)管片至少檢1塊，每塊回彈不少于5個(gè)測(cè)區(qū)。如有必要，可逐塊回彈，也可增加測(cè)區(qū)數(shù)量[10]。由于內(nèi)弧面碎石富集，外弧面砂漿富集且不光滑，回彈應(yīng)選擇側(cè)面光潔、無(wú)氣泡處進(jìn)行?；炷粱貜棌?qiáng)度不合格，管片廠有異議的，鉆取芯樣測(cè)抗壓強(qiáng)度，取芯應(yīng)避開(kāi)鋼筋。

4 結(jié) 語(yǔ)

盾構(gòu)管片是地鐵盾構(gòu)工程施工的主要材料，為保證地鐵工程施工質(zhì)量，就需要先保證盾構(gòu)管片的質(zhì)量。盾構(gòu)管片試驗(yàn)檢測(cè)是一項(xiàng)法非常復(fù)雜的工作，不同的檢測(cè)內(nèi)容，需要專門的試驗(yàn)室和檢測(cè)設(shè)備儀器，試驗(yàn)檢測(cè)的工藝的也大不相同。為更好地保證施工質(zhì)量，需要做好試驗(yàn)配置工作，同時(shí)按照試驗(yàn)性能的不同，選擇合理的試驗(yàn)工藝，實(shí)踐證明，天津地鐵6#線工程盾構(gòu)管片試驗(yàn)及其配置工藝，保證了試驗(yàn)結(jié)構(gòu)質(zhì)量，保證施工品質(zhì)，值得類似工程的借鑒。