结合深圳地铁工程分析预制盾构管片生产中气泡的防治-宁靖

第一篇：结合深圳地铁工程分析预制盾构管片生产中气泡的防治-宁靖

结合深圳地铁工程分析预制盾构管片生产中气泡的防治

(深圳市福盈混凝土有限公司

宁靖20150201)【摘 要】 管片作为地铁隧道的主要受力构件，其质量非常重要，是地铁隧道结构安全性、耐久性的主要保障。在深圳地铁工程盾构法施工中管片是最主要的衬砌工艺。但管片在生产过程中，尤其在脱模后表面存在较多的气泡，不但影响管片的抗压和抗渗强度，也对后续的修补工作带来很大的麻烦，因此尽量地杜绝气泡，把它减少到最低限度是一项很重要的工作。本人根据自己的实际经验，总结了一些方法，并且在施工中收到了良好的效果，供大家参考。【关键词】 盾构 管片气泡

一、前言

地铁作为城市的交通枢纽，近年来，已在我国各大城市蓬勃发展。而管片作为地铁隧道的主要受力构件，其质量是地铁隧道结构安全性、耐久性的主要保障。预制混凝土管片（以下简称管片）常见的质量问题主要有外观质量问题、尺寸偏差问题和内在质量问题。本文主要针对外观质量问题--气泡，进行深刻的分析讨论；并提出了相应的解决方案和规避措施。

二、盾构法施工和管片的组成 2.1盾构法施工

地下工程是一个复杂的地下施工系统工程，它有多种施工力方法，而盾构掘进法是从国外引进的目前最先进的施工方法。目前在中国的上海、广州、深圳等大城市的地铁施工中已有越来越多的标段开始使用盾构法施工。管片是盾构法隧道中最主要的衬砌工艺，它的质量直接影响到整个隧道的质量。管片生产中的一大难题就是脱模后管片表面存在较多的气泡，不但影响管片的抗压和抗渗强度，而且也造成大量的修补工作。因此在管片的脱模期就应该尽量防治气泡的产生。2．2管片的组成

盾构法施工的隧道断面是圆形的，一般来说，外孤面直径6.0m，内孤面直径5.4m，管片厚度30公分，整个衬砌环由6块管片组成3个标准块，2个邻接块和1个封顶块。每环管片的宽度一般是1．5m。

三、管片的制作工艺和气泡形成的原因 3．1 管片的制作工艺

管片是一种混凝土预制件，它的制作过程主要是：钢筋笼的制作；钢筋笼装入钢模具；浇注混凝土(振捣)；管片的初期养护；脱模；蒸养、水养。3．2 气泡形成的原因

1、钢模自身结构的影响。制作管片的钢模板由固定底座弧板、四周的侧板、上部两端的压板及可拆除的端板组成，钢模具精度要求是非常高的，误差只有0．4mm；各模板之间的接缝均装有密封条，密封性能好。

混凝土在里面凝固时要产生热量，而原来混凝土里面的水分受振捣棒的挤压作用也要排出来，这些水分就集中在模具的侧板和管片侧面的结合处，结果气泡就占据了本来应该是混凝土所占据的位置，脱模后就形成了气泡孔。（1）混凝土在密封性强的钢模具里进行振捣，里面多余的水分受振捣棒的挤压集中在模具侧面（环面）上不能排出，形成气泡

（2）从管片结构中凹陷的止水槽可知模具在该处为凸显位置。在振捣中，混凝土中的空气会向模具上部无密封无压力处排出，在排出过程中受到凸显位置阻碍而形成气泡，并且在该处生成气泡会相对密集。

2、混凝土坍落度的影响。

混凝土的坍落度反映出混凝土的配合比。在混凝土预制件中，对混凝土的坍落度都有很严格的要求。《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999 混凝土配合比设计要求：坍落度不宜大于70MM。

（1）、塌落度过大，水分含量较多，多余的水分能使混凝土获得良好的和易性，但蒸发后会在混凝土中形成很多空隙，脱模后管片表面会形成较多气泡；即混凝土在模具中凝固时就会有较多的气泡集中在模具的侧板上，脱模后就会在管片的侧面上形成较多的气泡；（2）、塌落度过小，和易性差，混凝土凝固快失去流动性而增加振捣难度，脱模后管片表面气泡数量稍少，但单个气泡的体积较大。

3、脱模剂

（1）、现在使用的水性脱模剂，仍具有一定的粘性，稀释比例过低仍会对气泡有吸附作用，稀释比例过高，混凝土会粘膜，气泡均无法顺利随机械振捣上升、排出。

（2）、混凝土接触面处的水气能否顺利析出，很大程度上取决于脱模剂的优劣。好的脱模剂应为中性、利于水气析出，并且具有性能稳定、表面张力大、耐高温、便于喷涂等特性。

（3）、若脱模剂的引气性差，会在混凝土所有接触面上形成分布均匀、疏稀的微小气孔；若漏涂脱模剂，漏涂部位会出现明显区域性的小气孔。

4、振捣情况

目前在国外管片的生产过程中，一般都采用振动台振捣，国内也有部分单位使用，振动台容易控制振动的速度和频率，使混凝土变得均匀，也就减少了气泡的含量。在采用人工振捣生产过程中，由于人工操作的不稳定因素和工人操作的技术熟练程度的不同，对质量有一定的影响。工人操作时容易使振动棒碰到钢模具和钢筋笼，也不容易控制振捣的均匀性，也就容易使气泡集中于局部位而形成较大的空洞。

气泡能否排出与振捣有密切关系。由于工人的素质及操作稳定性和技术熟练程度的差异，对混凝土管片气泡的多少有根本性的区别。（1）、超振 石子下沉、水泥浆上浮混凝土分层、泌水、砼内微小气泡在机械作用下破灭重组，由小变大，形成大气泡。

（2）、欠振及漏振

振捣时间过短、或振捣间距过大、振捣随意性大、振捣不足以将包裹的空气的水泥浆排出，管片混凝土会出现不规则大气泡。（3）、正常振捣

振捣时粗细集料互相靠拢紧密，包裹着空气的水泥浆凭借振动能浮上表面，一般表面泛浆即可。

5、模具保养

混凝土振捣时振捣棒难免会碰到模具，管片钢筋笼放置时也会碰到模具，以及模具正常磨损等等，都会造成模具内表面粗糙，是的气孔不畅气泡残留过大。用120#木砂纸粗磨240#木砂纸细磨的方式对有局部磨损的模具精细打磨。

6、搅拌时间

管片混凝土水灰比过小，搅拌时间过短，会产生搅拌不匀；外加剂多的部分产生产出气泡多，外加剂少的部分会出现塌落度小，难以振捣现象。

7、水泥品质

水泥厂为提高水泥早强、降低成本，在熟料粉磨时加入木钙、二乙二醇、丙二醇的混杂型助磨剂，这些助磨剂带有引气效果，拌合混凝土引入的气泡不均匀且偏大。

8、减水剂品质

聚羧酸减水剂在生产过程中先用消泡剂消泡，然后掺入引气剂以引入微气泡，优质的聚羧酸减水剂在混凝土中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡（微小气泡对耐久性有好处），但使用廉价的引气剂（松香类），则会在混凝土中形成较大的气泡，容易形成较大的气泡，导致管片气泡过大。或者外加剂不合理的组稠组分，会导致混凝土料过于黏稠，振捣时气泡难于排出。

9、粗骨料

控制骨料的针片状含量也是减少气泡的途径。

10、细骨料

细骨料中的0.315mm、0.63mmm的两种颗粒对混凝土起到润滑作用，确保该骨料中这2种颗粒含量也是减少气泡的途径。

四、对管片气泡的防治措施

1、塌落度控制

在混凝土搅拌站安装高精度搅拌主机电流、电压表，从电流电压上侧面反映搅拌机内混凝土的塌落度，在搅拌机主机壳上开挖一个观察孔并安装防护网，方便试验人员直接观察搅拌机内的混凝土。对骨料仓内破损雨棚进行修补，确保集料含水率不受天气波动，同时提前做好含水率和气温升高后水泥外加剂适应性变动调整的工作，将塌落度波动减少到最低。

2、搅拌时间

经过多次对比试验，我们总结出现有的配合比搅拌时间与塌落度的关系。搅拌时间过短，外加剂与水泥接触不完全，塌落度过小，难于振捣，管片成品气泡多；搅拌时间过长，塌落度增加不明显，影响生产进度，消耗过多的能量。目前使用搅拌时间为150S。

3、脱模剂搀兑比例（1）、花王牌水性脱模剂厂家资料一般推荐搀兑水比例为1:4，该搀兑比例为理想状态下的搀兑比例，生产中还需要根据实际情况进行不同的比例搀兑试用摸索最佳搀兑比例，目前使用比例为1:3。

搀兑比例

效

果

1:1

黏稠、气泡多 表面被污染、成本高 1:2

黏稠、气泡稍少、表面轻微污染 1:3

不黏稠、气泡少、表面光洁、成本低 1:4

气泡多、有粘膜现象、修补量大、综合成本高

（2）、脱模剂必须严格按照产品使用说明书的要求正确使用，若使用不当，也会影响接触面气泡的析出，如脱模剂稀释比例过大、涂刷后的脱模剂未干燥成膜便浇筑混凝土等。对于钢模的重点部位、特殊部位应进行特殊处理，如钢模凸出的止水槽、棱角、倒角等部位，对混凝土中的水气具有阻排作用，所以，对此处应用浓度较大的脱模剂进行涂刷，特别是止水槽处的脱模剂涂刷应作为控制重点。

（3）、应加强控制喷涂过程，做到不漏涂、不流、不淌，同时加强对重点部位，如止水槽处、手孔处、管片收边处等部位的涂刷。对于水性脱模剂一定要在干燥成膜后浇筑混凝土。

4、振捣措施（1）、通过控制振捣参数，振动器的振动频率、改变振动压力、利用调压法、改变气流量的大小来进行振动；同时要做到强振动、弱振动，可以提高振捣效果。振捣以表面为泛浆止，可以大大减少管片侧面气泡数量。（2）、在管片振捣中，延长振捣时间，可以提高振捣效果，但不能增加振捣范围，在振捣范围内的气泡可以排出，因此要选择合理的振捣半径。振动波随振捣半径延长而减弱，振捣有效范围还跟混凝土的黏度有关。

五、结束语

结合深圳地铁工程分析预制盾构管片生产，针对管片外观质量问题--气泡进行深刻的分析讨论，并提出了相应的解决方案和规避措施。在配合比设计标准化后，必须狠抓生产操作规范。从混凝土坍落度、脱模剂的正确使用方法、正常的振捣方法、模具的合理保养、搅拌时间、水泥品质、减水剂品质、粗骨料和细骨料的级配等等来控制和预防气泡的产生，可以把气泡的数量控制到最低限度。

作者简介：宁靖（1973，10），男，工程师，广西大学本科毕业，深圳市福盈混凝土有限公司龙岗分公司总工 参考文献：

1、《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999（2003版本）

2、《隧道盾构混凝土管片预制与模具》 张弛 蔡亚宁 著

第二篇：环境污染防治策略在呼伦贝尔油田地面工程中的分析

中国论文榜--------论文发表论文榜第一的专业职称论文发表网

环境污染防治策略在呼伦贝尔油田地面工程中的分析

毛占生

摘 要：呼伦贝尔油田位于我国内蒙古自治区呼伦贝尔草原的腹地地区，考虑到自然生态环境的影响，其地面工程在进行施工建设的过程中，逐步形成了适合自身特点的环境污染防治体系。该文主要从呼伦贝尔油田地面工程角度出发，简要分析呼伦贝尔油田在水体、大气、废弃物以及噪声污染防治方面的应对措施，并就其周边环境保护工作作具体分析。

关键词：环境污染防治 呼伦贝尔 油田地面工程

近些年来，随着我国国民经济的不断发展，使得生产生活中对于油田资源的使用量越来越大，油田勘测工作就显得非常重要。呼伦贝尔油田地处西部内蒙古地区，属砂岩断块构造油藏，地处海拉尔盆地，为较开阔的平原区，属于草原保护区，其昼夜温差较大。石油资源作为我国经济发展过程中的重要资源之一，其在开采和探测的过程中往往会造成一定的环境污染，为适应新形势下可持续发展的战略，对油田环境污染的防治工作就显得尤为重要。下面就以呼伦贝尔油田地面工程为例，对环境污染防治策略进行综合分析。油田地面工程中的污染源特征

油田开发工作是一项包含地上以及地下的多项技术工作的综合，其主要包括勘探、钻井、测井以及采油运输等过程，不同的工艺技术工作下往往会产生不同的污染物。

1.1 主要污染源

（1）油气开发中的地震勘探过程中，需要进行人工爆破或使用非炸药震源等方法对地下岩石层的矿藏情况进行探测。因此，在这一过程中包含了放炮震源和噪声源两大环境污染源，而且往往会产生一定量的氮化物有毒气体，这些气体在地下能够溶于水，对地下水造成不同程度的污染。

（2）钻井过程是指利用一定的施工技术，借助相关的施工设备工具，用足够的压力把钻头压到地层，然后通过钻杆的转动实现对井底岩石的破碎，在地层中钻出一个较大孔眼的过程。钻井过程往往需要多种大型设备的相互配合，其在运行工作的过程中难免会占用土地、破坏当地地表植被，同时还会排放钻井废水、机械冲洗水、废气油料等污染物，对周边环境造成一定的危害和影响。此外，柴油机、发电机以及钻机等设备由于震动产生的冲击震荡会产生较大的气流噪声，也是钻井噪声的主要来源。

（3）测井过程是指，对油气储存层存在的地质资料进行收集、采集的工作。近些年来，随着测井技术的不断提升，伽马源、中子源以及某些放射性同位素等放射性物质被广泛用于油气测井过程中，势必会产生一些具有放射性的废气、废水以及废物，如果不能对其进行合理处理，势必会对周边的空气、土质以及正常的生产生活造成很大的影响。

（4）采油就是指将地下油气资源通过自然或人工的方式将其运输到地面的过程，在此过程中主要污染源包括采油污水、泄露原油以及采油废气、噪声等。

1.2 污染源的分布

由于我国地大物博，蕴含着丰富的油气天然资源，相应的油田勘测工程分布比较广，这也意味着我国油田污染源的分布比较广阔，需要各油田做好污染物的排放和处理工作。另一方面，油气开采工作污染源主要包括地震炮孔、采油井、钻井平台、油气运输、油库等，这些最基本的污染单元，无论是在地质勘探过程中，还是在钻井采油过程中，其地理位置相对都是高度分散的，可见，污染源的分布具有范围大、点源分散的特征，这也在一定程度上为实现对油田污染源的综合管理工作提供了更大的难度。

1.3 污染物的排放

就目前我国油田勘探开采的特征而言，污染物的排放具有以下特点。

中国论文榜--------论文发表论文榜第一的专业职称论文发表网 中国论文榜--------论文发表论文榜第一的专业职称论文发表网

（1）点源与面源兼有，以点源为主。

油气开发过程中的最基本污染单元是油气井以及钻井工程，同时也是油田开采过程中的主要点源污染物，此外，集输设备、油气处理和储存过程中产生的污染物也往往以点源排放为主。油气开发的污染源还有较强的流动性。由于石油勘探、钻井、井下作业等施工工程具有生产周期短、流动性大的特点。在作业过程中排放的污染物具有较强的流动性。

（2）污染物种类较多，排放潜伏期较长。

油气开发过程中会产生大量有毒有害物质。这些有毒有害的物质有：在石油开发过程中使用多种化学添加剂、固化剂、酸化液、解堵液、放射性物质等，各种药剂和物质存在不同的毒性和腐蚀性，对土壤、地下水、地表水、大气影响较多，对人和其他生物有一定的危害。以钻井泥浆为例，钻井是高技术工艺、风险性较大，为防止井下发生卡、塌、漏、喷等情况，需分阶段配制不同成分的泥浆，其成分主要有纯碱、硫酸钙、磺甲基丹宁等。这些工艺上的必需品除少量残留在井内和回收处理外，大部分随钻井泥浆、岩屑等废弃物堆积在井场，不但占压大量土地，而且长期风化流失，给生态环境造成严重危害，而且这种危害往往是长期性、不可修复性的。石油开发对环境的影响

2.1 对大气环境的影响

油气开发过程中主要的气体污染源包括：挥发进入大气的油气资源中较轻的组分；泄露的天然气；油气开发钻井产生的废气以及硫化物、氮化物、烃类等气体污染物。这些气体污染源一旦处理不好泄露到空气中，会对周边的农业生产及自然植被造成严重的影响，并在一定程度上影响居民的正常生活。

2.2 对水体环境的影响

油气开发过程中产生的污染物主要包括含油污水、废浆废液以及具有放射性的污水等，其主要是通过两种形式对地表水进行影响。一种是直接排入水体，地表水是农业生产的主要灌溉水源，一旦污染会直接造成土壤及农作物污染，农作物的污染导致家畜、家禽和人体有毒物质的富集，最终通过食物链危及人体健康。另一种是泄漏于地表，当土壤孔隙较大时，由降雨形成的地表径流将落地原油和受油污染的土壤渗透到土壤深层，渗透于地下水系统，造成地下水污染。

2.3 对土壤环境的影响

据统计，近些年，新疆油气田勘探开发污染土地面积已经超过3 000公顷，而且大部分油田进行开采工作后未进行合理处理，留下了持续污染源的隐患。塔里木盆地地区的石油勘探开发部门的钻井废弃泥浆、废水、落地原油及突发性事故造成的井喷等，对土地污染面积还在继续增加，尚未从根本上得到彻底治理。

2.4 对植被的影响

在油气开采和运输的过程中，难免会伴随着有一定的落地原油存在，虽然各油田都具备专业的收油队，但每年仍有非常可观的落地原油无法回收，滞留在油田周围的土壤、公路以及草地中，长期以来势必会对周边植被的生长造成一定的影响。呼伦贝尔油田地面工程的环境污染防治

3.1 水体污染防治

对油田水体污染的防治工作应该秉承以预防为主、防治结合的综合性治理原则。油田地面的废水主要包括工业污水和生活污水两部分。其中工业废水主要成为为含油污水，主要污染物成分为原油和悬浮物，因此在进行处理的过程中应该对二者进行逐一顺序去除，即先除油后除悬浮物。由于呼伦贝尔油田属低渗透油田，对水质的要求较高，普遍为“8.3.2”，局部特低渗透区注水水质要求为“5.1.1”，并选择悬浮污泥过滤净化工艺进行污水的处理工作。

3.2 大气污染防治

中国论文榜--------论文发表论文榜第一的专业职称论文发表网 中国论文榜--------论文发表论文榜第一的专业职称论文发表网

大气污染综合防治从区域环境整体出发，综合运用各种防治大气污染的技术措施和对策，充分考虑区域的环境特征，对影响大气质量的多种因素进行综合系统分析，得出最优的控制技术方案和工程措施，主要的防治措施包括减少燃烧、集中供热、限制汽车数量、杜绝燃化炮竹、改进制冷技术限制使用氟利昂制冷剂等。

3.3 固体废物的处理与运用

呼伦贝尔油田产生的固体废物主要包括含油污泥、工业废弃物以及生活垃圾等。目前使用较多的处理方式为调质-离心与气化焚烧联合处理工艺，将焚烧处理后的残渣用于铺路等，并对处理过程中产生的飞尘进行集体填埋。

3.4 绿化

呼伦贝尔油田属于草原保护区，要求植被覆盖率必须处于20%以上，相关部门应该综合考虑当地的气候条件及植物习性，选择当地成活率高、生命力强的植物品种，并需要具有易成活、抗病虫害、抗性强、养护管理方便的优点，努力为职工营造赏心悦目的工作环境，保护生态环境。结语

呼伦贝尔油田的建设为国家不断输送宝贵的油气自然资源，但同时也需要做好自身的可持续发展策略，根据自身发展特点，制定适当的环境污染防治策略，将油田建设对周围环境的影响降到最低程度，符合环境保护要求。

参考文献

[1] 刘静.浅谈呼伦贝尔油田地面工程环境污染防治措施[J].内蒙古石油化工，2014（22）：57-58.[2] 丁晓.油田废弃物全过程管理技术与管理体系研究[D].南开大学，2013.[3] 陈搏谦.油气井开发建设全过程对环境影响预测与分析[D].吉林大学，2015.中国论文榜--------论文发表论文榜第一的专业职称论文发表网