隧道內襯鋼筋保護層不足的成因分析及治理

張文濤

（中鐵十八局集團建筑安裝工程有限公司，天津300308）

0 引言

隧道工程在施工過程中內襯鋼筋保護層是重點，對提升隧道工程施工質量有重要意義，也是保證施工中施工人員和機械設備安全的主要途徑。但在具體施工中，受到對內襯鋼筋保護層重要性認識性不足、墊塊安裝數量不足、安裝不規范等因素的影響，經常發生內襯鋼筋保護層厚度不足等問題，嚴重影響了施工的質量。此外，在隧道拱頂鋼筋綁扎后，在混凝土澆筑過程中，導致鋼筋發生了不同程度的下沉和變形，也容易造成內襯鋼筋保護層厚度不足。在隧道工程施工中，如果內襯鋼筋保護層厚度不足，就容易造成鋼筋外漏，增加腐蝕速率，從而降低了隧道工程的使用壽命。因此，在具體施工中，為提升隧道工程施工質量，保證耐久性符合設計要求，就必須高度重視內襯鋼筋保護層施工質量。基于此，開展隧道內襯鋼筋保護層不足的成因分析及治理的研究就顯得尤為重要。

1 工程概況

銅鼓至萬載高速公路宜豐聯絡線新建工程C3標段全長2 200米，起止樁號為K14+300～K16+500。本標段位于宜豐縣雙峰林場境內。主要構造物有雙峰隧道一、雙峰隧道二。雙峰隧道一為分離式短隧道，左側長度為445米，右側長度為425米；雙峰隧道二為分離式特長隧道，左側長度3 285米，右側長度3 265米，本標段的雙峰隧道長度左側長度1 305米，右側長度為1 310米。主要橋梁為雙峰高架橋，左幅長度為128米，右幅長度為158米,采用預應力混凝土簡支連續T梁橋結構。主要通道涵2道，其中K14+300為4×4m通道蓋板涵洞（變更后），長度為49米；K14+975（變更新增）為4×4m通道蓋板涵洞，長度為64米。

2 鋼筋保護層漏筋問題

在本隧道施工后，進行檢修時，發現部分內襯鋼筋混凝土保護層發生了不同程度的脫落和缺失，致使一些鋼筋裸露在空氣中，并發生了不同程度的銹蝕，需要進行及時治理，否則會影響隧道工程的安全性，縮短使用壽命[1]。

3 內襯鋼筋保護層不足的原因分析

大量工程實例表明，內襯鋼筋保護層不足是引發露筋的主要原因，所謂露筋指的是在鋼筋混凝土結構中，由于混凝土脫落，致使內部鋼筋裸露在空氣中。而引發鋼筋露筋的原因有很多。就案例工程而言，通過現場觀察，并結合同類工程施工經驗，分析出引發露筋最主要的原因是二襯模板臺車在進行隧道襯砌過程中，發生了不同程度的上浮，從而導致隧道拱部的模板和鋼筋的距離變小，以致內襯鋼筋保護層不足，主要原因體現在以下幾個方面：

第一，在隧道襯砌過程中，鋼筋骨架擺放的精度不足，沒有根據工程實際需求，合理放置鋼筋墊塊或者墊塊數量不足，導致鋼筋和模板的距離近，甚至緊貼著模板，當模板拆除以后，就會發生鋼筋外漏問題[2]。

第二，在內襯鋼筋保護層施工中，墊塊強度不足，在實際施工中，保護層墊塊缺失，硬度和強度不足，承載力不足難以支撐鋼筋混凝土施工的重量，從而被壓碎。

第三，在混凝土配制過程中，所選擇的混凝土的粗骨料粒徑大于鋼筋間距，再加上混凝土的漏振現象比較嚴重，混凝土固化后存在嚴重的蜂窩和孔洞，從而引發了鋼筋外漏問題。

第四，在內襯鋼筋保護層施工中，由于鋼筋自重不足，從而導致架立筋發生了不同程度的變形和彎曲，使得鋼筋發生下移，從而發生露筋問題[3]。

4 治理措施

在內襯鋼筋保護層不足治理過程中，要根據具體情況，具體分析。比如：針對露筋比較淺的缺陷，可先用鋼絲刷對混凝土基層進行清理，清理結束后，再用硅烷涂抹3～5遍，避免空氣中的水分、有機物等銹蝕鋼筋和混凝土。如果露筋問題比較嚴重，可采用如下方法進行治理。

4.1 合理選擇治理材料

在本工程內襯鋼筋保護層不足治理中，選擇的材料包括以下兩種：

第一種是環氧砂漿，采用了Sika-31雙組分、觸變性環氧粘結劑，此種環氧砂漿普遍具有很強的振動和易性、強度高、粘結力強等。應用在隧道內襯鋼筋保護層不足治理中，可有效提升治理后的強度和使用壽命。適用溫度在10℃～30℃之間，Sika-31雙組分、觸變性環氧粘結劑在10℃時，經過10d的自然干燥，其強度在50N/mm2以上，可有效滿足本隧道工程內襯鋼筋保護層不足治理質量和效果的要求。但在使用此種材料時，應當預留出相應的試塊，待強度符合要求后，還要進行抗壓強度試驗，確認達到施工相關標準和要求后才能應用于具體施工[4]。

第二種材料是硅烷。硅烷是一種特殊的小分子結構，和混凝土材料之間有很強的親和力，可輕易滲透到混凝土之中。硅烷具有很強的活性，暴露在空氣中，能夠和空氣中的水分發生化學反應，生產一種經基團，此種經基團可以和混凝土材料之間進行相互交聯，從而在混凝土毛細孔壁之上形成一種具有牢固憎水性的有機硅網絡保護層，從而阻止空氣中的水分、腐蝕性介質、有害物質等進入內襯鋼筋保護層造成破壞，大量工程應用實例表明，在內襯鋼筋保護層不足治理中有效應用硅烷，可大幅度提升混凝土結構的防水性能、抗凍融性等。

4.2 施工設備、工具、電力

在本隧道工程內襯鋼筋保護層不足治理中，主要應用到的設備包括：2臺磨砂機、4把鋼釬鐵錘、2臺攪拌電鉆等。施工安全設備包括甲烷、一氧化碳檢測儀器1臺，對講機若干，充電式照明燈4個等。施工用電為臨時用電，為避免發生斷電問題，在施工現場配制了2臺柴油發電機。

4.3 施工過程

4.3.1 缺陷處理作業流程

根據內襯鋼筋保護層不足現場施工實際情況，編制內襯鋼筋保護層不足治理流程，主要工序包括：編制檢查計劃和交底，通過天窗時間進行全面檢查，確定內襯鋼筋保護層不足治理范圍，確定治理施工流程，進行施工人員培訓，完成技術交底工作，天窗時間修補作業，組織人員對施工質量進行驗收。并根據工程需求合理安裝鋼筋保護層墊塊（60cm×60cm一塊），保護層鋼筋頭（5cm長），具體如圖1所示：

4.3.2 露筋處理施工工序

圖1 安裝鋼筋保護層墊塊圖

露筋處理是內襯鋼筋保護層不足治理的核心環節，為保證露筋處理效果，采用了如下施工工序，先搭設施工作業平臺，利用專業設備對露筋不足的位置進行鑿毛處理，接著涂抹環氧砂漿大，再用硅烷機械能防腐噴涂，最后拆除平臺[5]。

4.3.3 施工作業平臺搭設

由于本隧道工程的斷面為圓形，露筋多位于隧道頂部，考慮施工時間、安全質量等因素的要求，采用了門式腳手架為作業平臺，高度控制在3.8m左右。具體如圖2所示：

4.3.4 剝除表層混凝土及殘渣

圖2 施工作業平臺搭設圖

內襯鋼筋保護層不足附近30cm左右的混凝土全部鑿除，并徹底露出鋼筋，用鋼絲刷進行拉毛處理，然后用清水處理干凈，自然風干或者表明烘干以后，再進行環氧樹脂填充，提升環氧樹脂和混凝土粘結的效果。

4.3.5 進行SIKA環氧砂漿涂抹作業

由于環氧樹脂涂抹的厚度比較大，因此，本工程采用了分層涂抹的方法，從而更好地保證內襯鋼筋保護層不足治理效果，具體做法為：按照內襯鋼筋保護層不足治理實際要求，配制環氧砂漿，然后用專業的抹刀涂抹在混凝土基層之上，為保證涂抹的質量，每層涂抹厚度控制在3cm左右，配制好的環氧砂漿要盡量在30min用完，超過30min要重新配置，養護時間不能少于7d。

環氧樹脂砂漿主要性能指標見表1。

表1 環氧樹脂砂漿主要性能指標

4.3.7 表面噴涂防腐涂層

等環氧砂漿徹底凝固，養護完成后，吹干表面的水分，然后涂抹3層硅烷做防腐處理，保證涂抹的均勻性，控制涂抹時的溫度在4℃～40℃之間，硅烷開啟后必須在72h內用完[6]。

4.4 施工注意事項

混凝土表面經上述處理后，表面可能附著垃圾和塵埃，可能會導致黏結強度下降，所以必須除去表面處理產生的碎屑等污物，用水沖洗干凈并使其干燥。涂底膠的混凝土表面必須干燥，涂底膠時的氣溫必須不低于5℃。涂抹材料時底膠表面必須干燥無水分。所涂抹的材料必須與混凝土構件表面緊密粘貼。補全內層鋼筋：先安裝環向鋼筋（Φ22，間距20cm），再安裝水平鋼筋（Φ12），然后安裝兩層鋼筋之間箍筋（Φ8）內層鋼筋安裝完成后效果如圖3所示：

圖3 內層鋼筋安裝完成后效果

加固補強時，必須按施工環境等要求做好施工后的收尾工作，內容包括表面涂裝，以達到加固層的耐久性、美觀、防水等外部保護諸多效果。必須采取有效措施將施工廢料等垃圾統一收集，集中處理，防止污染環境，同時做好作業人員的防護工作，保障人員安全。

5 結束語

綜上所述，本文結合工程實例，分析了隧道內襯鋼筋保護層不足的成因分析及治理，分析結果表明，在隧道工程施工中，受到多種因素后的共同影響，難免會發生隧道內襯鋼筋保護層不足問題，從而影響施工質量和施工的安全性。為提升隧道工程施工質量，需要先弄清楚發生隧道內襯鋼筋保護層不足的主要原因，制定有針對性的處理方法。通常采樣環氧砂漿+硅烷的治理方法，可有效降低隧道內襯鋼筋保護層不足對隧道工程施工質量的影響，此種治理方法，施工便捷，操作簡單，成本較低，值得大力推廣應用。希望能為把控隧道露筋處理技術提供些許參考。