長大引水隧洞混凝土襯砌常見質量通病及其防治

陳 波，楊 洪

(四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川成都 610072)

1 前 言

位于我國西南高山峽谷地區的地下工程具有大埋深、洞線長、斷面尺寸大、地下水豐富、地質條件復雜等特點，在混凝土襯砌過程中遭遇一系列特殊問題，導致混凝土襯砌施工在各環節容易產生不同程度質量隱患，因而在襯砌施工中，應重點分析其常見質量通病產生原因，采取有針對性的防治手段，并在管控程序及方法上改進與重點加強。

毛爾蓋水電站引水隧洞為圓形有壓隧洞，全長16 298.797m，過水斷面直徑8.6m，其中Ⅲ類圍巖襯砌厚度40cm，Ⅳ類圍巖襯砌厚度60cm，Ⅴ類圍巖襯砌厚度80cm。

2 主要工程特點

(1)地質條件復雜。隧洞所經區域主要為三疊系中統雜谷腦組第四亞層淺灰色薄～中層變質長石石英砂巖與深灰色炭質千枚巖、絹云母千枚巖互層。引水隧洞最大垂直埋深1 080m，軸線方向S30°00'00″E，與巖層走向夾角約25°。巖體風化卸荷較強烈，裂面多卸荷張開，充填泥膜，巖體呈薄層鑲嵌～碎裂結構，地下水發育，圍巖極不穩定，以Ⅳ、Ⅴ類圍巖為主，其長度占到了隧洞總長的70.6%。

(2)高水頭。該隧洞為有壓隧洞，最大工作水頭260.7m，給混凝土澆筑質量、施工縫和結構縫的處理提出了更高要求。

3 常見質量通病及其成因

混凝土質量通病往往在混凝土澆筑成形或投入使用后才逐漸暴露出來，可分為以下8類:

(1)蜂窩。主要表現為混凝土粗細骨料分離、架空，松散呈現蜂窩狀。

成因:混凝土配合比設計不當;拌和時間不足;不正確的澆筑方法;模板漏漿;振搗不實;過分振搗等。

涉及的環節和工序:配合比設計環節、拌和環節、模板工序、澆筑工序。

(2)麻面。主要表現為混凝土局部表面出現缺漿和許多小凹坑、麻點，形成粗糙面，但無鋼筋外露現象。

成因:模板表面粗糙或粘附水泥漿渣等雜物未清理于凈，拆模時混凝土表面被粘壞;拆模時間過早或過晚;摸板拼縫不嚴，局部漏漿;模板隔離劑涂刷不勻，或局部漏刷或失效;混凝土振搗不實，氣泡未悱出，停在模板表面形成麻點。

涉及的環節和工序:模板工序、澆筑工序。

(3)露筋，俗稱“肋巴骨”。主要表現為混凝土局部表面出現鋼筋印跡，但無鋼筋外露現象。

成因:鋼筋保護層過小;架立筋鋼筋加固不牢，鋼筋骨架松脫;模板定位不準，向一側偏移。

涉及的環節和工序:測量環節、鋼筋工序、模板工序。

(4)錯臺。主要表現為相鄰兩倉混凝土之間出現高差突變，形成臺階狀。成因:模板搭接拼縫不嚴;模板加固不牢，出現上浮或偏移;模板定位不準。涉及的環節和工序:測量環節、模板工序。

(5)埋件外露。主要表現為灌漿管、監測儀器、止水銅片等外露，形成滲漏通道，影響正常使用。

成因:埋件加固不牢，出現脫落或偏移;振搗過度。

(6)混凝土表面滲、漏水。主要表現為混凝土表面出現股狀、滴狀或面狀外水內滲或內水外滲，影響正常使用。

成因:混凝土配合比設計不當;拌和時間不足導致混凝土和易性差;澆筑過程中出現冷倉形成冷縫;澆筑過程中巖面滲水引排措施不當或倉內積水沒有及時引排、振搗不實等。

涉及的環節和工序:配合比設計環節、拌和環節、基礎面處理工序、澆筑工序、測量環節、預埋件工序。

(7)施工縫滲水。主要表現為施工縫出現外水內滲或內水外滲，施工縫包括環向施工縫和采用邊頂拱臺車施工形成的水平施工縫。

成因:鑿毛不精細不徹底;橡膠止水帶加固不牢或定位不準，出現脫落或偏移;振搗過度。

涉及的環節和工序:測量環節、預埋件工序、施工縫工序、澆筑工序。

(8)伸縮縫滲水。主要表現為伸縮縫出現外水內滲或內水外滲，影響正常使用。

成因:填縫材料及工藝不達標;橡膠止水帶或止水銅片加固不牢或定位不準，出現脫落或偏移;振搗過度。

涉及的環節和工序:測量環節、預埋件工序、止水伸縮縫工序、澆筑工序。

4 防治手段

從隧洞混凝土襯砌質量通病的成因可以看出，這些質量通病的形成，主要是在各工序或施工環節中所用方法不當或控制不嚴造成的。因此，最有效的防治手段應該是改進并加強管控程序、做好各環節與工序質量控制雙管齊下，才可取得較好的效果。

4.1 改進并加強管控程序

水工隧洞因受地質、施工環境等外界影響因素較大，其管控程序與普通混凝土應有所區別和改進。特別應當注意的是，基礎面工序、鋼筋工序與模板工序均應分階段單獨驗收，不可簡化(見圖1)。

4.2 加強各環節與工序質量控制

4.2.1 基礎面與施工縫

(1)現場驗收部位的樁號、高程要標明，燈光要明亮，否則不予驗收。

(2)控制要點:無松動巖塊;無積水，地下水妥善封堵或引排;巖面無積渣和雜物;上一倉澆筑完成后形成的水泥塊應清除;重點檢查是否存在欠挖，若有欠挖應在處理后重新驗收。

(3)混凝土施工縫面一般采用人工鑿毛。

(4)縫面應無雜物、油污、水垢，乳皮應全部清除干凈。

(5)建基面驗收由監理工程師組織業主、設計、承包人共同參加。

4.2.2 鋼 筋

(1)由于隧洞內鋼筋驗收受倉面狹窄影響的特殊性，要求在鋼筋綁扎和焊接完成后，鋼筋工序應單獨驗收，合格后才能滑動臺車。

(2)檢查倉面內鋼筋的間排距、規格型號、安裝位置、保護層厚度是否符合要求。

(3)檢查鋼筋的焊接質量:主筋的焊接長度(雙面焊5d，單面焊10d);焊縫表面無裂縫;焊縫的焊波應均勻，無脫焊、漏焊現象，焊縫應平整、飽滿;焊縫咬邊應滿足規范要求。

(4)鋼筋接頭現場取樣:直螺紋鋼筋接頭、焊接接頭均需現場取樣，取樣試驗合格后進行鋼筋工序驗收。

(5)鋼筋加工弧度均勻，無局部彎折，表面潔凈無損傷，有裂紋的或片狀老銹的鋼筋不得使用。

(6)當鋼筋的品種、級別或規格需作調整或代換時，應有設計文件。

(7)鋼筋上的附著物要清理干凈，以免影響鋼筋的握裹力。

4.2.3 模 板

(1)每倉模板驗收時，應附有測量隊檢查模板定位的資料。

(2)模板表面應平整，光潔度符合質量標準，模板應涂刷脫模劑(封頭木模開澆前應灑水潤濕)。

(3)封頭鋼模(木模)拼縫應嚴實，接縫處要與老混凝土面緊貼，木模和鋼模之間應平順光滑連接，不能有突變、錯臺現象。

(4)鋼模臺車就位前，應對鋼模板進行檢查，變形的部位應校復，檢查底板側墻混凝土面是否平直，保證臺車鋼模與老混凝土面貼合緊密，如不平直應進行打磨處理。鋼模表面的砂漿要清理干凈，并應刷脫模劑。

(5)堵頭模板應和止水伸縮節對中。

4.2.4 止 水

圖1 引水隧洞混凝土襯砌驗收程序框圖

(1)止水帶按設計位置跨縫對中安裝，并用托架、卡具定位，確保在混凝土澆筑過程中不產生變形或位移，不允許有拉筋、鋼筋或其它鋼結構與止水相碰接。

(2)在混凝土澆筑前將止水帶上所有的油跡、灰漿和其它影響混凝土粘結的有害物質徹底清除，埋入混凝土的兩翼部分應與混凝土緊密結合;澆筑止水帶附近混凝土時應輔以人工振搗密實，嚴禁混凝土出現蜂窩、狗洞和止水片翻折。

(3)結構縫(伸縮節)空腔內所填充的塑性材料(瀝青麻片或瀝青木板)應飽滿平整，止水表面無砂漿、乳皮、油漬等雜物，如有砂眼、釘孔、裂紋、缺損的應予以修補。

4.2.5 預埋件

(1)熟悉預埋件圖紙，準確標出安裝位置、規格、數量、方位、埋入深度等，防出現漏埋和錯埋現象。

(2)預埋件應與錨桿、錨釘等焊接牢固。

4.2.6 開倉驗收

(1)上述工作內容的驗收，在各工序質量評定完成且全部達到合格標準后，可開倉驗收。

(2)檢查資料:混凝土配合比及現場配料單;混凝土澆筑準澆證(開倉證);基礎面、混凝土施工縫處理工序質量評定表;混凝土鋼筋工序質量評定表;混凝土模板工序質量評定表;混凝土止水、伸縮及排水工序質量評定表。

(3)以上表格，需由監理工程師現場檢查簽字后，方可開倉澆筑。

4.2.7 混凝土澆筑

(1)拌制混凝土時，必須嚴格遵守試驗室簽發的混凝土配料單進行配料，嚴禁擅自更改，且拌混凝土時，試驗人員必須在現場盯班。

(2)在混凝土拌和過程中，根據氣候條件定時測定砂、石骨料的含水量(尤其是砂子的含水量)，在降雨的情況下，相應地增加骨料含水量測定次數，以便隨時調整混凝土的加水量。

(3)必須將混凝土各組分拌和均勻，拌和程序和拌和時間要滿足有關規定要求。

(4)混凝土入倉應采用分層分段多窗口均勻入倉，嚴禁只在頂拱設置一個入料口，讓混凝土在倉內內以自流的方式入倉;鋼模臺車兩側的混凝土應盡量做到均勻上升，混凝土必須隨澆隨平倉，不得堆積。

(5)澆筑混凝土時，嚴禁在倉內或在運輸途中加水，如發現混凝土和易性較差時，必須采取加強振搗等措施，以保證混凝土質量。

(6)不合格的混凝土嚴禁入倉;已入倉的不合格的混凝土必須清除。保持混凝土澆筑的連續性，如因故(停電或設備故障等)中止超過允許間歇時間，則按施工縫處理;若能重塑者，可繼續澆筑混凝土。

(7)使用振搗器搗固混凝土時，每一位置的振搗時間，以混凝土不再顯著下沉、不出現氣泡并開始泛漿時為準;振搗器垂直插入混凝土中，按順序依次振搗，如略帶傾斜，則傾斜方向應保持一致，以免漏振。

(8)每倉混凝土澆筑過程中，試驗室應在現場取樣(混凝土試塊)。

4.3 制定切實可行的獎懲措施

在毛爾蓋水電站引水隧洞混凝土襯砌施工前，由監理工程師組織建設四方召開混凝土襯砌質量專題會，明確各環節、各工序重點注意事項，宣貫檢查驗收程序，并針性地詳細制定了《毛爾蓋水電站引水隧洞混凝土襯砌施工質量管控要求及質量問題處罰標準》。

這些處罰標準有技術類的，如現場整改、返工等;也有經濟類的，如罰款等;還包括行政類的，如書面通報批評、通知責任單位總部等。細節問題逐項落實到單位、落實到人頭，形成了“有規可依、照規檢查、違規必罰”的多方質量責任制體系。

4.4 缺陷修補

實踐表明，任何形式的質量控制手段都不可能完全杜絕質量缺陷的產生，因此，在引水隧洞混凝土襯砌施工中，缺陷修補仍然是不可避免的。筆者認為:在工期安排上應充分考慮缺陷修補的時間，統籌考慮施工干擾和缺陷修補對工期的影響。修補時間可以在隧洞灌漿期間穿插進行，修補總工期視缺陷多少及修補難度，一般控制在1～3個月內完成;修補方案應按缺陷類型個性化擬定。

5 結束語

毛爾蓋水電站引水隧洞工程于2011年10月16日正式充水，已安全運行近1年時間。作為一條修建在復雜地質條件下的高水頭長大引水隧洞，混凝土襯砌質量是隧洞安全運行的核心，施工中采取的質量控制手段是積極而有效的。