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摘要：文章基于南京纬三路过江通道工程管片预制施工实例，从预制管片混凝土浇筑、养护等方面对表观质量的技术要点控制进行分析介绍，采取相应技术对策，控制管片表面气泡、麻面及裂缝等问题的出现，为今后同类工程管片表观质量控制提供参考。
关键词：表观质量；裂缝；技术控制
盾构隧道采用钢筋混凝土预制段作为支护结构。它必须承受来自隧道内部的荷载、外围的水压、土压等，并且对管片防水性能及耐久性能也有很高的要求，预制管片表观质量对防渗性能造成很大的影响，从而影响隧道的使用寿命，因此在管片生产过程中消除蜂窝、气泡、浅表性裂缝等表观质量问题的技术措施显得尤为重要。
南京纬三路过江通道横穿万里长江，最大埋深距江面七十米以下，隧道所承受的水压大，地质环境复杂，需穿越铁路、长江防洪堤和建筑桩群等，一个掘进断面上土的成分由粘土层、粘土夹砂层及江中岩石层、卵石层复合地层组成，对管片防渗等级及耐久性需要更高的要求。
本文结合南京纬三路过江通道工程管片预制施工实例，对管片预制过程中表观质量的技术要点控制进行分析介绍，为今后同类工程管片表观质量控制提供参考。
一、工程概况
南京市纬三路过江通道是南京城市快速路系统跨江成网的最重要通道之一，工程位于长江大桥与纬七路南京长江隧道之间，上游距纬七路过江隧道工程约4km，下游距南京长江大桥约5km ， 工程S线全长7363m，其中盾构段长4135m，盾构施工采用开挖直径为15.02m泥水加压平衡式盾构机。
二、隧道工程中盾构施工技术的应用现状
盾构技术是隧道施工中的一种比较常见的施工方法，这种技术的实现原理是通过利用施工机械在施工作业的地面之下挖掘地道机型施工的方法，这种方法应用时避免了对地上环境的影响。并且由于地下施工的环境相对比较封闭，不易受到外部环境的影响。因此，也可以取得比较高的施工效率。另外，这种施工方式可以适应不同的施工环境（地质环境）的要求，可常用于城市隧道交通以及大型市政隧道工程的建设中，本文所研究的主体工程，就属于这种类型的工程之一。而管片是对这种施工技术的实施效果会产生直接影响的一个施工环节，只有将预制管片的工作有效的落实，才能保证此技术的实施取得良好的效果。
三、管片结构的生产工艺分析
（一）常规管片生产流程
从上文的分析中我们可知，管片在隧道对勾技术的实施中起着非常重要的作用。因此，在对管片进行生产时，需要严格按照相应的生产流程执行操作，以保证管片产品的质量。常规的生产流程主要包括以下四个步骤。第一，管片的设计。要想保证管片设计的合理性，就需要首先结合隧道施工的实际情况来进行设计。第二，管片预制操作的原材料筛选。不同的工程类型，其所需要预制的管片规格和性能要求都有很大的差异，因此，预制时必须要选择适当的原材料才能确保其应用性能的发挥。第三，生产施工环节。管片的生产施工环节有很高的专业性和技术性要求，这种要求使得管片施工需要根据不同的施工要求通过实施相应的施工技术，使得生产出的管片符合具体的应用要求。另外，施工人员的理论水平和技术能力，也是决定管片施工质量的关键要素。第四，对管片产品的保养和维护。预制和生产 环节完成之后，管片的保养维护工作也是很关键的。对于新生产出来的管片产品来说，其是不能够直接投入到正常應用环节中的，前期必须要按照规定进行严格的凝结度提升操作。另外，管片产品在长期应用中必然会存在老化和故障问题，因此，技术人员还应当做好日常的维修保养工作，并对新产品进行必要的性能检验。
（二）不同生产工艺的对比分析
对于管片生产来说，不同的生产方式会产生管片的质量造成不同的影响。就目前此产品的生产方式而言，主要包括以下几种类型。第一，固定台座法生产。第二，机组流水法生产，第三，自动化流水线法生产。在进行生产工艺的选用时，生产厂家应当结合具体的应用需求和质量标准，并同时考虑到生产效率的问题，选择适当的生产工艺，只有生产工艺的选择具有适宜性，其独立工艺的优势和作用才能有效的发挥出来，也才能够为产品的生产质量提供最有效的保障。
四、管片生产工序
S线盾构隧道首环管片起点里程：SUK3+551.700，末环管片终点里程为SUK7+689.867。隧道共设置管片2070环。管片尺寸大，内径13.3 m，外径14.5 m。每个环由10个段组成，包括1个帽块、2个相邻块、7个标准块、EAC。H段弧长4.7 m，壁厚0.6 m，宽2.0 m，每段弧长4.7 m，厚0.6 m，宽2.0 m。圆心角37°，混凝土用量5.52m3，重14.5t。
管片生产工艺主要分为钢骨、混凝土搅拌、混凝土浇筑、养护成型、分段储存和运输。与普通的小片段相比，超大直径盾构隧道管片体积大，每段混凝土体积大，增加了整个施工过程的难度，尤其是拆模后的养护，管片的表观质量问题主要就是在养护期形成。管片生产过程主要有以下工序较难控制：
（一）钢模检测
超大直径管片收缩大，精度控制不容易，测量方法不完善。通过对管片的收缩情况进行分析，该参数可用于模具设计。并制定合理的钢模具公差区。
（二）混凝土布料、浇筑
混凝土浇筑不容易均匀分布，振动过程要求高，密度难以控制，气泡、裂缝等外观缺陷在大体积混凝土预制构件中较多。在混凝土配合比、混凝土拌和质量、振动技术、养护等方面采取了相应的措施。
（三）蒸汽养护
管片体积大，脱模之后的预制品内外温差大，不同季节的养护难度大。控制管段的蒸汽温度在42℃内。管片脱模后，管温停止，温度控制在温差范围内，养护时保持温度不变。再放入养护池养护
（四）脱模起吊
管片的体积大，自身比较重，对安全性的要求很高。根据大型管片的几何形状和受力特点，选用了具有高安全性的专用起重工具：单臂侧起重机、双臂侧起重机、自跌式水平起重机、卧式起重机。实现了交叉支承钢箱的吊装，真空吸盘和专用提升机的标准化。 五、表观质量问题的产生机理
（一）浅表性裂缝产生机理
1.在管片混凝土通蒸汽养护之前，即收光与静停阶段，外弧面即产生裂纹，裂缝宽0.4mm，位置在外弧面中间部位，两端较少，方向沿管片宽度方向为主。
2.管片脱模后在临时区域进行降温、修补过程中，外弧面逐渐出现细小裂纹，裂纹主要靠近两端部，裂缝位置呈不规则分布，有沿宽度方向，也有与宽度垂直方向，裂缝宽度0.1mm-0.05mm不等，有部分裂纹延伸至侧面止水带位置。
（二）麻面、气泡产生机理
1.在管片浇捣过程中，混凝土自身泌水，水分蒸发后产生孔洞。
2.混凝土级配之间的孔隙，振捣不到位使表面产生气泡，位置在端面定位槽下部，側面止水条至内弧面之间。
六、表观质量问题产生的原因及控制技术措施
（一） 管片混凝土振捣工艺缺陷原因及技术控制措施
管片在浇筑时，弧形钢模两端与活动盖板形成封闭低凹槽区域，混凝土从钢模中间流入两端，在附着式气振下，模板两端混凝土最先得到振实，气泡和浆体上浮至弧形管片中部，由于表面浮浆的存在，使此处混凝土气泡较多、较大，同时施工过程中管片浇筑混凝过程中振捣时间设定不合理，振捣时间设定为12分钟，振捣时间过长，产生过振，上部浮浆过厚，易导致气泡、麻面及裂缝的产生。
修改气动振捣时间，由原规定的12分钟改为9分钟，当浇捣混凝土离上弧面约10cm距离时，改用插入式振捣棒进行辅助振捣，并将气动开关阀调小，减少表面浮浆层（特别是外弧面中间部位）厚度，防止气泡、收缩裂纹及麻面的产生。
（二）管片混凝土水化热过高原因及技术控制措施
混凝土水化热过高，配合比中水泥用量过大，增加了水化热及水化过过程混凝土的自收缩，导致表面裂缝产生。
对管片混凝土配合比进行了多次试拌、调整，适当减少水泥及外加剂用量，提高粉煤灰掺量，降低水化热，控制了气泡、裂纹产生的几率。
（三）蒸养温度控制不利原因及技术控制措施
管片蒸养温度过高，升温较快。蒸汽直接吹在钢模的端板上，使钢模在较短时间内，温度急剧上升，由于钢模和混凝土的线膨胀系数相差较大，钢模的膨胀牵扯初凝的混凝土，使混凝土表面出现了裂缝。本工程管片蒸养升温速度为20℃/h，恒温温度50℃，管片脱模后内部平均温度达到67℃，导致气泡及裂缝现象增加。
调整了蒸养工艺，避免蒸汽直接吹在钢模上，将升温速度减小至10℃/h，恒温温度降为40℃， 管片脱模后内部温度平均达56℃左右，气泡、裂缝现象明显减少。
（四）管片混凝土温差过大原因及技术控制措施
施工中管片混凝土产生的水化热温度与室外温度相差较大现象，采取覆盖彩条布进行保温，关闭车间门窗，防止穿堂风通过，有效地控制了表面气泡、裂纹的产生，管片脱模后及时进行内、表面温度测试，坚持早上、中午、晚上3个时间段测试，特别是管片入水池前温度的测试尤其重要，确保管片表面温度与养护水的温差控制在20℃以内，防止管片龟裂现象产生。
七、结束语
通过采取管片混凝土浇筑振捣工艺调整、管片配合比水泥用量的多次试验及管片蒸养温度控制等措施，管片表面的气泡、麻面及裂缝现象已明显极少，管片成品外观质量合格率大幅提高，提高了盾构隧道管片抗渗性能，对延长盾构隧道的使用寿命起到重要作用。
参考文献：
[1]李涛.盾构隧道混凝土管片预制工艺及质量控制 [J].市政技术，2011（05）.
[2]张伯阳.C60高强混凝土制备超大直径盾构管片研究与应用. 《混凝土》， 2013-01.
[3]代洪波 赵誉. 南京长江隧道盾构管片预制生产技术研究. 探矿工程-岩土钻掘工程， 2012， 39（1）.
（作者单位：中交天和机械设备制造有限公司）
关键词：表观质量；裂缝；技术控制
盾构隧道采用钢筋混凝土预制段作为支护结构。它必须承受来自隧道内部的荷载、外围的水压、土压等，并且对管片防水性能及耐久性能也有很高的要求，预制管片表观质量对防渗性能造成很大的影响，从而影响隧道的使用寿命，因此在管片生产过程中消除蜂窝、气泡、浅表性裂缝等表观质量问题的技术措施显得尤为重要。
南京纬三路过江通道横穿万里长江，最大埋深距江面七十米以下，隧道所承受的水压大，地质环境复杂，需穿越铁路、长江防洪堤和建筑桩群等，一个掘进断面上土的成分由粘土层、粘土夹砂层及江中岩石层、卵石层复合地层组成，对管片防渗等级及耐久性需要更高的要求。
本文结合南京纬三路过江通道工程管片预制施工实例，对管片预制过程中表观质量的技术要点控制进行分析介绍，为今后同类工程管片表观质量控制提供参考。
一、工程概况
南京市纬三路过江通道是南京城市快速路系统跨江成网的最重要通道之一，工程位于长江大桥与纬七路南京长江隧道之间，上游距纬七路过江隧道工程约4km，下游距南京长江大桥约5km ， 工程S线全长7363m，其中盾构段长4135m，盾构施工采用开挖直径为15.02m泥水加压平衡式盾构机。
二、隧道工程中盾构施工技术的应用现状
盾构技术是隧道施工中的一种比较常见的施工方法，这种技术的实现原理是通过利用施工机械在施工作业的地面之下挖掘地道机型施工的方法，这种方法应用时避免了对地上环境的影响。并且由于地下施工的环境相对比较封闭，不易受到外部环境的影响。因此，也可以取得比较高的施工效率。另外，这种施工方式可以适应不同的施工环境（地质环境）的要求，可常用于城市隧道交通以及大型市政隧道工程的建设中，本文所研究的主体工程，就属于这种类型的工程之一。而管片是对这种施工技术的实施效果会产生直接影响的一个施工环节，只有将预制管片的工作有效的落实，才能保证此技术的实施取得良好的效果。
三、管片结构的生产工艺分析
（一）常规管片生产流程
从上文的分析中我们可知，管片在隧道对勾技术的实施中起着非常重要的作用。因此，在对管片进行生产时，需要严格按照相应的生产流程执行操作，以保证管片产品的质量。常规的生产流程主要包括以下四个步骤。第一，管片的设计。要想保证管片设计的合理性，就需要首先结合隧道施工的实际情况来进行设计。第二，管片预制操作的原材料筛选。不同的工程类型，其所需要预制的管片规格和性能要求都有很大的差异，因此，预制时必须要选择适当的原材料才能确保其应用性能的发挥。第三，生产施工环节。管片的生产施工环节有很高的专业性和技术性要求，这种要求使得管片施工需要根据不同的施工要求通过实施相应的施工技术，使得生产出的管片符合具体的应用要求。另外，施工人员的理论水平和技术能力，也是决定管片施工质量的关键要素。第四，对管片产品的保养和维护。预制和生产 环节完成之后，管片的保养维护工作也是很关键的。对于新生产出来的管片产品来说，其是不能够直接投入到正常應用环节中的，前期必须要按照规定进行严格的凝结度提升操作。另外，管片产品在长期应用中必然会存在老化和故障问题，因此，技术人员还应当做好日常的维修保养工作，并对新产品进行必要的性能检验。
（二）不同生产工艺的对比分析
对于管片生产来说，不同的生产方式会产生管片的质量造成不同的影响。就目前此产品的生产方式而言，主要包括以下几种类型。第一，固定台座法生产。第二，机组流水法生产，第三，自动化流水线法生产。在进行生产工艺的选用时，生产厂家应当结合具体的应用需求和质量标准，并同时考虑到生产效率的问题，选择适当的生产工艺，只有生产工艺的选择具有适宜性，其独立工艺的优势和作用才能有效的发挥出来，也才能够为产品的生产质量提供最有效的保障。
四、管片生产工序
S线盾构隧道首环管片起点里程：SUK3+551.700，末环管片终点里程为SUK7+689.867。隧道共设置管片2070环。管片尺寸大，内径13.3 m，外径14.5 m。每个环由10个段组成，包括1个帽块、2个相邻块、7个标准块、EAC。H段弧长4.7 m，壁厚0.6 m，宽2.0 m，每段弧长4.7 m，厚0.6 m，宽2.0 m。圆心角37°，混凝土用量5.52m3，重14.5t。
管片生产工艺主要分为钢骨、混凝土搅拌、混凝土浇筑、养护成型、分段储存和运输。与普通的小片段相比，超大直径盾构隧道管片体积大，每段混凝土体积大，增加了整个施工过程的难度，尤其是拆模后的养护，管片的表观质量问题主要就是在养护期形成。管片生产过程主要有以下工序较难控制：
（一）钢模检测
超大直径管片收缩大，精度控制不容易，测量方法不完善。通过对管片的收缩情况进行分析，该参数可用于模具设计。并制定合理的钢模具公差区。
（二）混凝土布料、浇筑
混凝土浇筑不容易均匀分布，振动过程要求高，密度难以控制，气泡、裂缝等外观缺陷在大体积混凝土预制构件中较多。在混凝土配合比、混凝土拌和质量、振动技术、养护等方面采取了相应的措施。
（三）蒸汽养护
管片体积大，脱模之后的预制品内外温差大，不同季节的养护难度大。控制管段的蒸汽温度在42℃内。管片脱模后，管温停止，温度控制在温差范围内，养护时保持温度不变。再放入养护池养护
（四）脱模起吊
管片的体积大，自身比较重，对安全性的要求很高。根据大型管片的几何形状和受力特点，选用了具有高安全性的专用起重工具：单臂侧起重机、双臂侧起重机、自跌式水平起重机、卧式起重机。实现了交叉支承钢箱的吊装，真空吸盘和专用提升机的标准化。 五、表观质量问题的产生机理
（一）浅表性裂缝产生机理
1.在管片混凝土通蒸汽养护之前，即收光与静停阶段，外弧面即产生裂纹，裂缝宽0.4mm，位置在外弧面中间部位，两端较少，方向沿管片宽度方向为主。
2.管片脱模后在临时区域进行降温、修补过程中，外弧面逐渐出现细小裂纹，裂纹主要靠近两端部，裂缝位置呈不规则分布，有沿宽度方向，也有与宽度垂直方向，裂缝宽度0.1mm-0.05mm不等，有部分裂纹延伸至侧面止水带位置。
（二）麻面、气泡产生机理
1.在管片浇捣过程中，混凝土自身泌水，水分蒸发后产生孔洞。
2.混凝土级配之间的孔隙，振捣不到位使表面产生气泡，位置在端面定位槽下部，側面止水条至内弧面之间。
六、表观质量问题产生的原因及控制技术措施
（一） 管片混凝土振捣工艺缺陷原因及技术控制措施
管片在浇筑时，弧形钢模两端与活动盖板形成封闭低凹槽区域，混凝土从钢模中间流入两端，在附着式气振下，模板两端混凝土最先得到振实，气泡和浆体上浮至弧形管片中部，由于表面浮浆的存在，使此处混凝土气泡较多、较大，同时施工过程中管片浇筑混凝过程中振捣时间设定不合理，振捣时间设定为12分钟，振捣时间过长，产生过振，上部浮浆过厚，易导致气泡、麻面及裂缝的产生。
修改气动振捣时间，由原规定的12分钟改为9分钟，当浇捣混凝土离上弧面约10cm距离时，改用插入式振捣棒进行辅助振捣，并将气动开关阀调小，减少表面浮浆层（特别是外弧面中间部位）厚度，防止气泡、收缩裂纹及麻面的产生。
（二）管片混凝土水化热过高原因及技术控制措施
混凝土水化热过高，配合比中水泥用量过大，增加了水化热及水化过过程混凝土的自收缩，导致表面裂缝产生。
对管片混凝土配合比进行了多次试拌、调整，适当减少水泥及外加剂用量，提高粉煤灰掺量，降低水化热，控制了气泡、裂纹产生的几率。
（三）蒸养温度控制不利原因及技术控制措施
管片蒸养温度过高，升温较快。蒸汽直接吹在钢模的端板上，使钢模在较短时间内，温度急剧上升，由于钢模和混凝土的线膨胀系数相差较大，钢模的膨胀牵扯初凝的混凝土，使混凝土表面出现了裂缝。本工程管片蒸养升温速度为20℃/h，恒温温度50℃，管片脱模后内部平均温度达到67℃，导致气泡及裂缝现象增加。
调整了蒸养工艺，避免蒸汽直接吹在钢模上，将升温速度减小至10℃/h，恒温温度降为40℃， 管片脱模后内部温度平均达56℃左右，气泡、裂缝现象明显减少。
（四）管片混凝土温差过大原因及技术控制措施
施工中管片混凝土产生的水化热温度与室外温度相差较大现象，采取覆盖彩条布进行保温，关闭车间门窗，防止穿堂风通过，有效地控制了表面气泡、裂纹的产生，管片脱模后及时进行内、表面温度测试，坚持早上、中午、晚上3个时间段测试，特别是管片入水池前温度的测试尤其重要，确保管片表面温度与养护水的温差控制在20℃以内，防止管片龟裂现象产生。
七、结束语
通过采取管片混凝土浇筑振捣工艺调整、管片配合比水泥用量的多次试验及管片蒸养温度控制等措施，管片表面的气泡、麻面及裂缝现象已明显极少，管片成品外观质量合格率大幅提高，提高了盾构隧道管片抗渗性能，对延长盾构隧道的使用寿命起到重要作用。
参考文献：
[1]李涛.盾构隧道混凝土管片预制工艺及质量控制 [J].市政技术，2011（05）.
[2]张伯阳.C60高强混凝土制备超大直径盾构管片研究与应用. 《混凝土》， 2013-01.
[3]代洪波 赵誉. 南京长江隧道盾构管片预制生产技术研究. 探矿工程-岩土钻掘工程， 2012， 39（1）.
（作者单位：中交天和机械设备制造有限公司）