隧道二襯混凝土質量通病成因及防治措施研究

文/譚光平、朱良春

1 二襯混凝土在隧道工程中的作用

二襯混凝土的作用因圍巖級別而異，Ⅰ級圍巖以自穩為主，二襯混凝土不承受圍巖壓力，主要作用是防水、安全儲備、美觀等；Ⅱ級圍巖和初支變形很小，二襯混凝土承受一般不超過20%的圍巖壓力；III-IV級圍巖自穩能力相對較差，二襯混凝土承受一般不超過40%的圍巖壓力；V-VI 級圍巖自穩能力很差，設計時都會考慮拱架加噴錨加固，但其并不足以抑制圍巖變形的發展，為控制后期圍巖變形，二襯混凝土承受較大壓力，一般為60%左右的圍巖壓力。

2 隧道二襯混凝土質量通病的成因分析

2.1 表面蜂窩麻面成因

隧道二襯混凝土的表面會出現一些類似于蜂窩狀的結構，這些結構會造成混凝土局部酥松影響混凝土的質量，進一步影響整個工程的質量，根據經驗，基本確定造成表面蜂窩的因素有以下幾種：

2.1.1 施工時的混凝土配比不當

混凝土過于黏稠或和易性較差，產生離析泌水。為了防止混凝土分層，混凝土入模后不敢充分振搗，大量的氣泡排不出來，導致硬化混凝土結構表面出現蜂窩麻面的結果。由于混凝土配合比不當，例如膠結料偏多、砂率偏大、用水量太少、外加劑中有不合理的增稠成分等，都會導致新拌混凝土過于黏稠，就會使混凝土在攪拌時裹入大量氣泡，即使振搗合理氣泡在黏稠的混凝土中排出也十分困難，因此導致硬化混凝土結構表面出現蜂窩麻面[1]。

2.1.2 攪拌混凝土的時間控制不當

攪拌混凝土的時間需要十分嚴格的控制，攪拌的時間過短或者過長都會對混凝土的性能造成影響，一般情況下會造成二襯混凝土的表面出現蜂窩現象是因為混凝土的攪拌時間低于標準的攪拌時間。

2.2 滲漏水成因

如果局部的混凝土出現裂縫就會造成滲漏水問題，這個問題通常會在隧道工程二襯混凝土的施工管理中出現。出現滲漏水會對隧道工程的質量造成較大的危害，如果漏水、滲水問題沒有被及時地發現，二襯混凝土的質量就會持續地被破壞，當二襯混凝土被破壞到一定程度之后就會對隧道工程的整體質量造成影響，存在一定的安全隱患。結合施工管理經驗，可以得出造成滲漏水質量通病的原因有以下幾種：

2.2.1 基巖穩定性異常

澆筑施工期間的基巖的穩定性是很容易被施工人員忽略的，如果施工人員直接在有雜物殘留的地基上施工，就會導致基底局部發生沉降，最終演變成混凝土裂縫。在軟質圍巖（矮邊墻）基礎上施工也會產生同樣的問題。除此之外，在脫模的過程中也可能形成裂縫。

2.2.2 二襯混凝土內部產生溫度差

在隧道施工過程中水泥的水化會產生大量的熱量，使混凝土的內部溫度升高與外部形成一個溫差，這個溫差會對混凝土產生影響。而混凝土的穩定控制以及混凝土發生的溫度裂縫都與這個內外產生的溫差有很大的關聯，如果溫差控制得好，相應的混凝土的質量也會良好，與之相反，如果溫差控制得不好也會導致混凝土的質量較差，致使混凝土局部形成溫度裂縫。除此之外，如果混凝土的澆筑過程不是連續的而是發生了中斷，而且中斷的時間較長，超過了混凝土初凝的時間，就極其容易引發施工裂縫通病[2]。

2.3 錯臺成因

二襯混凝土錯臺可能會直接影響隧道工程整體的質量，作為隧道二襯混凝土的質量通病之一，如果臺車大梁和模板這兩種最重要的設備發生輕微的變形就會導致二襯混凝土出現錯臺的現象。還有在施工的過程當中如果施工的時間沒有得到精準的控制，時間發生任何的偏差都會引起二襯混凝土發生錯臺現象，如果施工時間十分緊張還會引起更嚴重的問題，會對工程整體的質量造成影響，還會引發更多通病的出現。

2.4 裂縫成因

2.4.1 二襯混凝土的原材料

在隧道建設過程中都是使用泵送的方法對二襯混凝土進行澆筑工作的，但是這種澆筑方法要求二襯混凝土的和易性處于一個較高的水平，但是施工過程中二襯混凝土的和易性是極其不穩定的，和易性較低時就要采用調整砂率的方法進行調節，或者是增加水泥漿（水泥漿的水灰比與混凝土相同），通過增加水泥漿來調節混凝土的和易性。混凝土會出現干縮裂縫的一個主要原因就是砂中的石粉含量較高，砂率一旦被改變混凝土的開裂問題也會得到很好的改善。能夠引起混凝土開裂的另一個因素是水泥發生了水熱化，這種情況可通過增加水泥漿（水灰比與混凝土相同）來改善由于水熱化引起的混凝土開裂，從另一個角度來看就是增大了水泥的使用量，這樣就能夠有效地減少混凝土在使用的過程中發生開裂的情況。另外，混凝土當中的粉狀顆粒含量較高，即混凝土當中粉煤灰，集料的石粉和泥等這些成分較多就會增加混凝土的干縮量，讓混凝土出現裂縫，引起裂縫這種通病[3]。

2.4.2 二襯混凝土的施工技術

二襯混凝土的質量在施工時與施工隊技術也有著很大的關聯。隧道的建設過程是分成好幾個階段的，在隧道開挖時，是隧道初期支護的施工，支護能夠有效地穩定圍巖狀況，初期支護的混凝土在施工完成后發揮的作用是分擔圍巖的受力，增加了圍巖的穩定性。在初期的支護完成后還要等待圍巖穩定，才可以進行后續的施工，如果進行后期施工的工作中圍巖的狀態還未完全穩定，這個時候施工的強度就可能使圍巖發生一定程度的位移或沉降，從而引起混凝土表面產生裂縫。除此之外，二襯混凝土在施工的過程中必須使用到的一種方法是模筑施工，使用這種方法最大的問題就是拆模，如果工作人員過早拆模，這個時候混凝土還沒有達到標準的強度，就很容易造成損壞，輕微的磕碰都會損害到混凝土。

3 二襯混凝土問題防治措施

3.1 蜂窩麻面防治措施

混凝土含氣量過大，而且引氣劑質量欠佳，應選擇使用優質綜合性能較好的引氣劑；降低混凝土黏稠度適當調整混凝土水灰比、砂率、膠結材料用量以及外加劑的組分，改善混凝土的黏稠性；控制新拌混凝土的和易性，如果混凝土離析泌水，嚴格控制振搗時間，必須適時進行復振或多種振搗（插入與附著式）；選擇使用優質的脫模劑；二襯混凝土左右對稱澆筑，每層混凝土澆筑厚度不應大于50cm；可加入少量的減水劑和消泡劑（先進行試驗）增加混凝土表面活性，消除有害氣泡。

3.2 滲漏水防治措施

隧道防排水系統主要以防、截、堵、排結合，因地制宜、綜合治理為方針，對于滲漏水問題的防治來說，應提前結合圖紙和現場做好水文地質勘查，如破碎帶地質、溶洞、地面小溪、水庫以及暗河等特殊狀況，在后期施工中加強控制就會起到較強的滲漏水預防作用；尤其是對于地下水狀況必須加強勘測，并加深對于隧道工程所在地氣候條件的分析和了解。

在具體的施工過程中應該加強對于施工質量的控制和管理，針對混凝土的施工進行嚴格控制和把關，重點加強混凝土的施工質量控制；還應做好相應的防滲漏施工技術方案的實施，確保防滲漏的效果。對于隧道工程中的滲漏水問題而言，其最為主要的雖然是預防工作，但是對于滲漏水事故的治理也是不可或缺的，也是降低隧道工程滲漏水問題不良影響的重要舉措，具體而言，針對隧道工程的滲漏水問題主要采取的治理措施有截、堵、排等，其中排是最為核心的內容，因為只有把隧道工程內的水排出，才能夠避免其產生更大的危害，一旦滲漏水在隧道內大量堆積就會造成極為嚴重的后果，影響隧道工程的施工質量以及安全。

3.3 錯臺防治措施

錯臺主要分為二襯臺車模板接縫錯臺和二襯混凝土縱向搭接錯臺，程度不同，防治和解決的措施也不相同，對于臺車模板輕微的錯臺可以利用打磨機來進行打磨，必要時粘貼止縫膠布，從而彌補錯臺造成的工程影響，嚴重的模板錯縫應重新加工滿足設計要求；二襯混凝土縱向搭接應測量控制縱向、橫向、高程、搭接長度（一般在10cm～30cm），搭接處不應成折點應平順。

3.4 裂縫防治措施

各下料窗口應布設均勻，上下左右距離不超過2.5m，避免人字坡和粗細骨料離析；混凝土左右對稱澆筑，每層澆筑時間控制在1 小時內且不大于初凝時間；在二襯混凝土達到70%設計強度后進行拆模并及時灑水養護，使混凝土表面始終保持在濕潤的狀態且不小于7 天，這樣就能在一定程度上減少裂縫的產生。在進行原材料的選擇工作時，也要嚴格控制混凝土中的粉狀顆粒的含量，按照相關規定的標準選擇原材料，在源頭上控制住裂縫的產生。在隧道建設的過程當中也可以設置沉降縫來減少裂縫的產生。

4 結語

根據上文的所有描述，當下對于造成隧道二襯混凝土質量通病成因的分析是十分重要的，分析的內容具有較強的必要性。為了在以后的隧道建設工程當中減少二襯混凝土這些通病的產生，就要充分了解這些通病產生的原因，然后從源頭上出發，研究出相應的防治措施，保障二襯混凝土的施工質量。在不斷進行的隧道建設工作當中，建設工作者要積極汲取以往的施工和管理經驗，不斷優化二襯混凝土在隧道建設工作當中的質量管理方案，以提升其質量水平。