豎井襯砌滑模施工質(zhì)量控制措施

■肖 冰

(福建省交通建設(shè)質(zhì)量安全中心，福州 350001)

1 引言

隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模日益擴大， 高等級公路建設(shè)迅速發(fā)展和交通運輸量逐漸提高，特長、長大隧道建設(shè)日益增多， 公路隧道配套及相關(guān)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模也不斷擴大。豎井是長大隧道的重要配套工程之一，對隧道的通風排污、防災減災、正常運營等起著重要作用。 針對豎井混凝土襯砌施工，過去習慣采用的翻模法，費工費時且施工效率低。現(xiàn)在采用的滑模技術(shù)，是現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)工程施工中一種機械化程度較高的工具式模板技術(shù)，具有施工安全、操作方便等特點。

2 工程概況

本文選擇了省內(nèi)某一特長公路隧道， 右洞長度為6532m，左洞長度為6541m，采用豎井送排式縱向通風。隧道整體設(shè)置一座地表風機房以及送、 排風通風豎井各一座。送排風豎井均采用左右洞合并設(shè)置方式，其中排風豎井直徑為6.2m，井深145.34m；送風豎井直徑為6.6m，井深143.69m。 排風豎井距右洞軸線26.2m，送風豎井距右洞軸線36.2m。

豎井場址區(qū)位于中低山地貌， 自然山坡坡度約25～30°，主要為林地。場地表層為少量的坡積層，其下伏基巖為白堊系石帽山群凝灰質(zhì)砂礫巖， 未發(fā)現(xiàn)有活動性斷裂構(gòu)造通過，未見有滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象。近期未發(fā)生過較大地震，為地震相對穩(wěn)定區(qū)。豎井場地的地下水類型主要為風化帶孔隙裂隙水，富水性弱但不均，地下水對混凝土結(jié)果不具腐蝕性。 該公路特長隧道豎井滑模施工布置如圖1 所示。

3 滑模施工原理及工藝流程

豎井滑模的滑升依賴于液壓滑升系統(tǒng)。 系統(tǒng)的一段固定在布置于上段的牽引支架上， 用預應力錨具將其固定；另一端被固定于中梁上，并通過支承桿在中間連接。當混凝土強度達到滑升要求時，開啟液壓系統(tǒng)，在周期式液壓動力作用下，千斤頂可沿支承桿作爬升動作，以帶動提升架、操作平臺和模體隨之一起上升。

3.1 滑模載荷及千斤頂數(shù)量

施工前先完成滑模裝置系統(tǒng)的設(shè)計， 并通過對滑模荷載的分析計算， 選擇合理的液壓系統(tǒng)及支承桿承載能力，確定千斤頂數(shù)量。

3.2 混凝土澆筑

混凝土由拌和站按配比進行拌和， 滑模施工按以下順序進行：下料→平倉振搗→滑升→鋼筋綁扎→下料。模板初次滑升要緩慢進行，并在此過程中對提升系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、盤面及模板變形情況進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，待一切正常后再進行正常澆筑和滑升。

3.3 模板滑升

施工進入正常澆筑和滑升時，盡量保持連續(xù)施工，并設(shè)專人觀察和分析混凝土表面情況， 根據(jù)現(xiàn)場條件確定合理的滑升速度和分層澆筑厚度。 滑升過程中有專人檢查千斤頂?shù)那闆r， 觀察爬桿上的壓痕和受力狀態(tài)是否正常，檢查滑模中心線及操作盤的水平度。

3.4 表面修整及養(yǎng)護

表面修整是關(guān)系到結(jié)構(gòu)外表和保護層質(zhì)量的工序，當混凝土脫模后，須立即進行此項工作。一般用抹子在混凝土表面作原漿壓平或修補，如表面平整亦可不做修整。為使已澆筑的混凝土具有適宜的硬化條件，減少裂縫，在輔助盤上設(shè)灑水管對混凝土進行養(yǎng)護。

3.5 停滑措施及施工縫處理

圖1 某公路特長隧道豎井滑模施工布置圖

滑模施工要連續(xù)進行，意外停滑時采取“停滑措施”，混凝土停止?jié)仓螅扛?.5～1h，滑升1～2 個行程，直到混凝土與模板不在粘結(jié)(一般4h 左右)。 由于其它原因致使滑模停滑，按照相關(guān)施工規(guī)范，在混凝土表面預先作施工縫處理，然后在復工前將混凝土表面殘渣除掉，用水沖凈，先澆一層減半的骨料混凝土或水泥砂漿，然后再澆筑原配混凝土。

3.6 滑模控制

(1)滑模中線控制：為保證結(jié)構(gòu)中心不發(fā)生偏移，利用井口平臺桁架梁固定一根垂線進行中心測量控制， 同時也保證其它部位的測量要求。

(2)滑模水平控制：一是利用千斤頂?shù)耐狡鬟M行水平控制，二是利用水準儀測量，進行水平檢查。

3.7 滑模拆除

滑模滑升接近井口位置時，拆除井口平臺，繼續(xù)進行施工，當混凝土澆筑到設(shè)計高程，將模體滑空，利用吊車配合懸吊裝置將模體整體拆除， 滑模模體拆除應注意以下事項：

(1)必須在現(xiàn)場統(tǒng)一指揮下進行，并預先編制安全措施；

(2)操作人員必須配帶安全帽及安全帶；

(3)拆卸的滑模部件要嚴格檢查，捆綁牢固后下放。

滑模施工工藝流程圖如圖2 所示。

圖2 滑模施工工藝流程圖

4 滑模施工中混凝土的質(zhì)量問題

該隧道于2012 年建成通車，在施工過程中，發(fā)現(xiàn)主要有以下幾個質(zhì)量問題。

4.1 水平裂縫

(1)現(xiàn)象

筒壁工程模板滑升后， 有時在墻體表面會發(fā)現(xiàn)水平裂縫。輕則表面造成微細裂紋破壞混凝土保護層，影響結(jié)構(gòu)使用壽命；重則造成結(jié)構(gòu)斷裂性破壞。

(2)原因分析

①模板制作、組裝質(zhì)量不合格或施工中產(chǎn)生變形，使模板傾斜度太小或出現(xiàn)上口大下口小的倒傾斜度時，繼續(xù)硬性提升。

②糾正偏差過急，使混凝土拉裂。

③混凝土澆灌層過厚導致模板提升速度過慢， 使混凝土脫模強度超過規(guī)范要求，甚至與模板粘結(jié)。

④模板表面不平或不光潔，粘結(jié)物未清除凈，滑升阻力過大。

4.2 局部坍塌

(1)現(xiàn)象

模板滑升中， 脫模的混凝土有時會出現(xiàn)局部坍塌現(xiàn)象。輕則局部露筋，嚴重時，可造成部分支承桿失穩(wěn)彎曲，模板局部下沉以至操作平臺傾斜。

(2)原因分析

①模板提升速度過快，混凝土的脫模強度過低，甚至脫模時沒有強度。

②混凝土澆灌層過厚，致使交圈時間過長，使同一澆灌層的混凝土強度相差懸殊， 先入模的混凝土早已超過脫模強度要求，而后入模的混凝土尚處于未凝固狀態(tài)，模板不得不倉促入模，因此，往往可能同時發(fā)生水平拉裂和局部坍塌。

③振搗混凝土時， 振搗器插入混凝土過深或強力振動鋼筋和支承桿。

4.3 出裙

(1)現(xiàn)象

模板滑升后， 在混凝土表面有時會出現(xiàn)魚鱗狀外凸現(xiàn)象，上下“出裙”的距離與混凝土分層澆灌的高度相同。在每層魚鱗狀外凸處一般伴隨有漏漿和麻面現(xiàn)象。

(2)原因分析

①提升架設(shè)計剛度不夠或振搗過猛等造成側(cè)壓力過大，引起模板外脹變形。

②模板組裝或進行調(diào)整時質(zhì)量不合格。 模板單面斜度過大，不符合0.2% ～0.5%的規(guī)范要求。 這樣的模板澆灌混凝土后，就必然會出現(xiàn)魚鱗狀外凸。如果前一層澆灌的混凝土發(fā)現(xiàn)“出裙”后，模板不能及時得到糾正，則后一層澆灌的混凝土將繼續(xù)“出裙”。

4.4 缺角掉棱

(1)現(xiàn)象

一般發(fā)生于柱或墻壁結(jié)構(gòu)的陽角部位。 隨著模板的連續(xù)滑升，陽角部位突出的混凝土因種種原因，由開始出現(xiàn)裂縫逐漸發(fā)展到鋼筋保護層的混凝土缺角掉棱。

(2)原因分析

①陽角部位的混凝土實際上是主筋的保護層。 模板滑升時，該部位受兩側(cè)摩阻力的作用形成夾角。當陽角部位的模板設(shè)計、制作組裝或滑模施工不合理時，摩阻力增大到一定程度，就會使該部位的混凝土缺角掉棱。

②澆筑混凝土時，振搗器振動鋼筋、支承桿和模板，使陽角部位脫模不久的混凝土受到較大的擾動， 也會發(fā)生缺角掉棱。

③氣溫較低時，出模不久的混凝土過早暴露，其強度增長緩慢，且鋼筋表面容易形成一層冷凝水，使混凝土與鋼筋的粘結(jié)力降低。

4.5 蜂窩、麻面及露筋

(1)現(xiàn)象

模板滑升后，墻體表面有時局部會發(fā)現(xiàn)蜂窩、麻面及露筋等質(zhì)量問題。 雖然由于滑模施工混凝土澆灌層的厚度不大于200mm，一般不會出現(xiàn)大面積的蜂窩、麻面及露筋等質(zhì)量問題，但局部問題也不應忽視。

(2)原因分析

①滑模施工因故需停一段時間后繼續(xù)施工時， 接槎處未按施工縫的要求進行處理，其中包括筒倉的環(huán)梁、墻壁結(jié)構(gòu)的樓板及筒壁接槎等部位施工縫處理不當。

②澆筑混凝土時，吊斗中的混凝土直接入模，使混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象。

③模板接縫不嚴或傾斜度過大， 澆筑混凝土時嚴重漏漿。

5 滑模施工質(zhì)量控制

針對出現(xiàn)的質(zhì)量問題， 施工過程中應嚴格質(zhì)量檢查和隱蔽工程驗收。

(1)混凝土澆筑控制。 嚴格控制混凝土配合比、水灰比，調(diào)整混凝土坍落度；隨施工進行垂直度觀測；掌握混凝土的澆筑厚度；滑升時注意控制初滑、正常滑升與末滑時間，防止表面裂紋；滑升前對鋼筋安裝進行驗收，滑升過程對鋼筋的連接、綁扎、保護層在混凝土澆筑過程中應嚴格控制； 滑升過程中對預埋件和二期混凝土插筋的安裝應位置準確，固定牢固。 脫模后應及時清理使其外露，位置偏差不應大于20mm。

(2)滑模滑升過程的基本要求：初滑→正常滑升→末滑。 首先，初滑階段，必須對滑模裝置和混凝土凝固狀態(tài)進行檢查。正常滑升，根據(jù)現(xiàn)場施工情況確定合理的滑升速度，正常滑升過程的時間間隔不應超過2h，控制一次滑升高度20cm，日滑升高度控制在2.5m 左右。 在滑升過程中， 根據(jù)氣溫變化控制提升時間， 千斤頂一個行程為30mm，中間提升的高度控制為1～2 個行程。 在滑升過程中， 操作平臺應保持水平。 各千斤頂?shù)南嗷ゲ畈坏么笥?0mm，相鄰兩個提升架上千斤頂?shù)纳畈坏么笥?0mm。

(3)滑模體型控制。滑模中心線控制：為保證結(jié)構(gòu)物中心不發(fā)生偏移，在關(guān)鍵部位懸掛垂線進行中心測量控制，同時也保證其它部位的測量要求。滑模水平控制：一是利用千斤頂?shù)耐狡鬟M行水平控制，二是利用水準管測量，進行水平檢查。 測量隊每天兩次對滑模進行垂直度和變形觀測，以確保垂直度和變形符合設(shè)計要求。

(4)液壓千斤頂不同步及處理。在滑模施工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)諸如滑模體傾斜、滑模體平移、扭轉(zhuǎn)、模體變形、混凝土表觀缺陷、支承桿(爬桿)彎曲等等問題，這些現(xiàn)象產(chǎn)生的根本原因是液壓千斤頂在工作時不同步， 荷載分布不均勻， 導致混凝土澆筑不對稱， 糾偏過急等不利后果。 因此，在施工過程中首先要把好質(zhì)量關(guān)，加強觀測檢查工作，確保良好運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題并且及時處理，保證滑模施工順利進行，質(zhì)量合格。

6 結(jié)束語

本文分析了豎井襯砌滑模施工過程中可能出現(xiàn)的混凝土病害問題，制定出相對應的質(zhì)量控制技術(shù)措施，強調(diào)在混凝土澆筑控制、滑升過程、體型控制、液壓千斤頂操作使用等環(huán)節(jié)上要嚴把質(zhì)量關(guān)， 加強觀測檢查工作。 對加強工程安全管控，降低工程安全事故起到積極的作用。