崔竣尧

(新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 工程概况

新疆某水利工程为全长37.355 km的隧洞，主洞纵坡为1/5 000。其中盾构隧洞约19.1 km，采用3台Ф5.5 m土压平衡盾构机施工，成型隧洞内径4.5 m，管片厚0.35 m，环宽1.2 m。

隧道采用普通衬砌环型结构，支洞由6块预制钢筋混凝土管片错缝拼装及1块仰拱块构成，主洞由6块预制钢筋混凝土管片错缝拼装构成钢筋混凝土管片采用C50混凝土，抗渗等级W12，衬砌管片外弧侧面沿管片四周设置一道封闭的防水弹性密封垫，衬砌管片内弧面在预留的嵌缝槽内进行嵌缝密封，对每个螺栓孔、注浆孔设置三元乙丙橡胶密封圈。管片外径5 200 mm，内径4 500 mm，6分块，环宽1 200 mm，通用环双面楔形(30 mm)，错缝拼装，弯螺栓连接(环向16颗，纵向12颗)。管片厂承担18 147环混凝土管片预制任务。项目合同工期为2018年8月1日-2023年8月1日。3台盾构机施工长度见表1。

表1 盾构机施工长度

2 混凝土管片孔洞和裂缝控制必要性分析

隧道施工的环节，如果在管片出现问题，就可能使得整个工程质量受到负面影响。以管片生产和拼装为例，作为关键性的工艺，如果出现了孔洞或者裂缝现象，就可能对于隧道结构的安全性和耐久性造成影响，这是隧道工程质量控制团队不愿意看到的[1]。在管片生产的环节，表面很容易出现裂缝或者气泡孔洞的情况，这将会直接影响到管片的抗渗透性和抗压能力，这就意味着后续需要花费很大的人力物力财力去进行维护和管理，使得实际的维护成本处于居高不下的状态[2]。当然也需要看到的是实际管片的质量可能受到多种因素的影响，可能是材料的问题，可能是配合比的问题，还有可能是制作工艺的问题，因此需要积极采取措施实现管片孔洞和裂缝的控制和管理。

3 隧道混凝土管片孔洞和裂缝形成原因

3.1 模具设备原因

作为隧道工程重要材料的管片，其钢膜精确度要求高，宽度控制在±0.25 mm，深度控制在0～2 mm，并且还需要确保有着良好的密封性。在实际管片制作的过程中，混凝土入模，此时会出现很多的热量，水蒸汽效用的挥发，会使得水分从振捣施工的时候分泌出去，集中反馈在实际的侧面和侧板上，这样就很容易出现气泡，等到脱模之后就可以在实际表面上看到气泡孔洞[3]。

3.2 混凝土材料原因

众所周知，混凝土管片生产中，其基本材料就是混凝土，如果水分含量超标，就可能对于实际的质量产生不良影响。比如实际的水分处于过低的状态，此时就可能了快速凝结，继而使得后续振捣施工工作难以开展下去，如果实际的水分处于超高的状态，此时就可能实际凝固中出现大量气泡，出现孔洞。另外，在混凝土管片预制的过程中，对于坍落度要求比较严格，凝固时如果失水太快，就可能出现裂缝[4]。还有可能就是因为材料的原因出现裂缝，详细来讲述主要可以归结为：材料收缩的问题，水和水泥在反应的过程中会出现收缩的情况；塑性收缩的问题，混凝土如果存在离析现象，存在水灰比比较大的问题，配合比不合适的问题，都可能出现收缩；失水干缩的问题，就是在实际物理化学反应之后，水分快速流失，导致出现干缩；碳化收缩，在碳酸钙形成的过程中，混凝土会出现收缩，继而使得表面出现裂纹。

3.3 制作工艺原因

制作工艺也是造成隧道混凝土管片孔洞和裂缝的重要原因之一。对于实际制作流程进行分析，会发现这是一种高精度钢膜制作流程，其需要依照设计方案，精细化的完成实际的清理环节，就位环节，尺寸精度检查环节等工作，在此基础上建立完善的管片养护机制，无论是初期的养护还是脱模后的养护都需要严格依照对应的基准来进行，在不同的阶段实际管片出现裂缝的原因是不一样的，这就更应该进入到精细化的管理状态[5]。对于国外在此方面的发展现状进行归结，发现其多数是一振动台振捣的方式来进行的，在国内很多情况下还是依靠人力来实现的，这样就带来一个问题：人工存在不确定性的因素，比如在实际操作中可能因为不小心出现了触碰，实际的加工稳定性不能保证，这样就很容易出现有气泡的管片，严重的情况下甚至出现孔洞。另外，在此过程中还有可能受到重力因素的影响，混凝土凝固的速度也不一样，此时也有可能出现一定数量的裂缝。如果这样的生产制作模式长期得不到改善，这样的质量缺陷的问题也将长期存在。

3.4 环境因素

环境因素也是不得不考虑的环节。对于管片而言，能够对其质量造成影响的因素有温度因素和湿度因素[6]。比如本项目地处戈壁滩腹地，昼夜温差大，空气干燥，在实际施工的时候，对应的时间段选择在夏天，此时强降温的现象可能出现，内外的凝固必然会处于不均匀的状态，温度应力也会不断提升，此时就可能出现裂缝的情况。如果在空气湿度比较小的环境下，实际表面也会出现失水的情况，此时收缩的速度也会不断加快。

4 隧道混凝土管片孔洞和裂缝控制

4.1 重视混凝土配置过程管理

4.2 实现施工养护工艺的改进

施工养护工作的开展，也是必须要引起高度关注的细节性工作。在此过程中首先要意识到的是专业化养护团队的构建，是必要之举，必须要在此方面加大投入。本项目管片厂引进管片自动化生产线建设蒸养窑，在升温、恒温、降温区域内控制升降温梯度15℃/h，温差控制在15℃以内；在管片脱模后管片采用水养全面浸泡方式进行养护，水养时间不少于7天，混凝土表面温度与水温温差控制在20℃以内，pH值控制在7～8，每三个月更换一次养护用水；冬季施工时，传统方式为涂刷脱模剂进行养护，涂刷工序人为因素影响大，故本管片厂将管片放入养护剂池浸入后提出，可以保证养护剂全面包裹管片，养护效果相比涂刷脱模剂效果更好；养护过程中应做好如下几个方面的规划：(1)结合当前施工养护工作经验，将以往施工养护过程中存在的问题进行总结，分析造成对应问题的原因，然后做好研判，在此基础上，积极建立完善的养护工艺标准，确保后续的养护工作可以依照制定的基准来进行，这样可以使得实际的养护工作朝着规范化的方向发展；要引导实际施工人员去熟悉对应的养护标准，并且将对应的标准和规范落实到日常的工作中去。为此施工企业还应该积极开展对应的养护技术培训工作，将实际的规范和标准纳入其中，将平时施工过程中可能存在的缺陷和不足纳入其中，引导技术人员不断调整和改善，继而确保实际养护工艺素质得以不断提升；还需要积极采购更加先进的养护设备，构建更加理想的养护环境，确保实际养护人员可以有效的使用对应的养护设备和工具来做好实际的养护工作。最后，积极建立养护岗位责任制度，确保养护人员可以清楚自己的养护责任，定期对于养护工作质量进行评价，并且将其与绩效考核和薪酬管理关联起来，这样可以使得实际的养护人员以更加大的热情参与到实际的养护工作中去，由此使得实际的养护工作质量朝着更加高的方向发展和进步。基于上述的措施，使得实际养护管理朝着更加精细化的方向发展和进步，这样就可以规避因为养护不当造成的各种质量缺陷和不足。对于项目质量团队而言，要定期进行自我反省，思考实际养护过程中存在的缺陷和不足，在此基础上不断改善，不断调整，由此使得自身的养护素质朝着更高的方向发展和进步。

4.3 减少环境因素对管片的影响

主要解决戈壁滩早晚温差大，风沙大等环境因素，现场采取如下措施：

拌合用水池进行钢构岩棉包裹，并配备加热棒，可使水温变化不至过大，保持恒温状态。

管片生产车间所有门窗保持常闭式措施，防止脱模之后管片被风吹过之后，出现干缩裂纹。

出水养池运至存放区的管片进行遮阳帘覆盖，并配备喷淋养护系统，避免因戈壁滩日照时间长，管片在存放区出现裂纹。

5 结语

隧道工程作为基础设施建设系统中的重要类别，其对于区域水利系统的完善而言，是至关重要的，线路建成后对解决新疆某地区水资源匮乏有重要意义。因此在实际隧道工程中，要高度关注混凝土管片孔洞和裂缝的控制，确保实际工程指标步入到更加理想的状态，在此基础上确保管片质量得以提升，尽可能的减少实际的故障率，由此使得实际的质量风险得到很好的控制。