隧道襯砌混凝土施工質量通病及防治措施分析

唐 迪 許紅霞

1 浙江交工金筑交通建設有限公司 浙江 杭州 310051

2 浙江交工集團股份有限公司 浙江 杭州 310051

隨著科技發展和社會進步，隧道襯砌建設任務和規模數量也在不斷增多，其中存在的問題和缺陷也越來越明顯，隧道工程施工建設過程中，應當綜合考量一些潛在風險和影響因素，盡可能實現地區經濟發展和交通能力提升的多重目標。就隧道襯砌混凝土施工建設而言，其施工水平和建設質量會對隧道整體產生影響和危害，最終造成工程項目使用期限或壽命大打折扣。基于此，施工企業要加強對隧道襯砌工程的重視和關注，從而提高隧道施工建設的質量與水平。

1 隧道襯砌施工的必要性

隧道襯砌施工分為初襯和二襯等多個環節與步驟，與隧道初襯結構相比，隧道二襯更加復雜和繁瑣，作用效果也存在明顯差異。就一級穩定巖石來說，其結構組成比較牢固，隧道二襯施工主要用來增強防水效果和安全性能，同時提高隧道外觀的觀賞性，不用考慮圍巖產生的壓力和負擔;就二級堅硬圍巖來說，其負擔和壓力也比較小，不需要考慮圍巖承受能力和抗壓效果，在實際施工建設過程中需要考慮錨桿鋼筋的腐蝕情況，充分考慮隧道初襯的質量與影響，加強隧道二襯施工的重視與關注，增強錨桿或鋼筋的支護能力[1]。

2 隧道二次襯砌混凝土施工建設要點

2.1 施工方法的選擇

按照施工建設要求和支護理論有關規定，隧道二襯施工需要在初襯基礎上加以改進并創新，詳細了解施工技藝和流程步驟。就二襯混凝土施工建設而言，由于受到初襯混凝土施工建設的影響，因此混凝土澆筑方法和手段需要謹慎挑選。

2.2 施工時間的確立

隧道二襯施工需要注重時間的選擇和確立，施工時間選擇不合理會對工程項目整體造成危害與影響。一般條件下，二襯混凝土施工要在初襯和圍巖平穩后開始實行，隧道初襯與圍巖牢固情況的判斷應當符合以下特征：（1）首先是圍巖變化情況呈下降趨勢；（2）其次是拱腳周邊水平收斂量維持在正常范圍內；（3）位移發生量要占到總量的近八成左右。位移變化速率和變化程度應當通過具體測算來保障，從工程建設的安全角度出發，拱頂下沉速度與水平位移也要維持在合理范圍內，不能過高或者過低[2]。

2.3 混凝土施工

(1) 仰拱混凝土。從混凝土流動情況和作用特征分析，隧道仰拱混凝土施工應當選擇合適的坍落范圍，同時運用插入式振搗器進行混凝土振搗和攪拌，注意保護防水層或水帶等有關設施。仰拱混凝土結構不需要承受過多壓力和負擔，在澆筑工作完成后就能就行模板拆解工作，然后做好混凝土密封和保濕性操作。

(2) 拱墻混凝土施工。首先要保證坍落度處在健康水平上，選擇半徑位于5毫米到20毫米之間的碎石作為粗集料。拱墻混凝土施工要參考分層原則和對稱要求，運用多種振搗方式完成混合振搗，確保混凝土澆筑的嚴密性和穩定性不受影響，混凝土澆筑要伴隨著施工建設同步進行。混凝土澆筑期間要做好機器設備的管理與維護操作，避免出現混凝土澆筑機器損傷或者停滯現象。

(3) 拱頂混凝土施工。拱頂混凝土施工需要運用大量機器設備和澆筑手段，混凝土應當通過泵送軟管有序注入到施工部位及周邊，做好混凝土澆筑軟管的封閉和排氣操作。混凝土澆筑過程中，如果排氣管開始出水，則意味著澆筑工作達到飽和狀態，此時需要停止混凝土繼續輸送，同時撤掉相應的機器設備。混凝土在封閉過程中，需要做好空氣的排除和控制工作，增強澆筑的嚴密效果和安全水平。

2.4 回填注漿

通常條件下，隧道二襯施工需要進行回填注漿等科學操作，回填注漿的時間發生在混凝土強度高達八成左右時，注漿材料和注漿壓力要合理保障。縱向注漿一般采用半徑為20毫米到42毫米的PE管，縱向間距也要合理控制，防水板鋪設完成后需要進行注漿管口的確立和修筑。同時做好注漿管口的連接與修復工作，注漿操作完成后運用科技手段進行檢測與調整。

3 隧道襯砌混凝土施工通病和預防措施

3.1 混凝土強度問題

(1) 混凝土強度不夠高

隧道襯砌施工容易出現混凝土強度不夠高的現象。具體表現為混凝土抗壓能力和堅固程度與預期目標存在很大差距。造成這種現象的原因主要包括以下幾點：①水泥失效或者受潮，水泥的活性明顯降低；砂、石材料質量規格不達標，不利于施工質量的維護和保障；②混凝土配制比例不科學，由于混凝土配制比例不科學或者不合理造成混凝土強度不夠高；③混凝土混合順序不合理或者攪拌不充分；④施工環境比較寒冷，模板拆解時間不合理；⑤混凝土試塊夯實度不夠高，后期維護管理不到位，受到外界干擾和影響條件的作用比較明顯[3]。

(2) 具體預防措施

①首先要注重施工比例的調整和優化。混凝土附著性、流動性以及保水性是施工比例調整的重要組成部分。含砂率、水泥漿量等會對混凝土上述性質產生明顯影響。混凝土施工應當做好比例調整和優化工作，嚴格按照固定比例進行后續操作。在實際建設過程中，混凝土施工試驗比例和實際比例存在很大差距，施工質量和成效也會受到明顯影響。有關部門要做好施工比例的調整及優化，在科學要求和安全規定的基礎上完成施工比例的控制。不僅如此，通過添加粉煤灰等物質能夠提高混凝土的附著性和流動性特質。

②混凝土比例控制與調整。首先是外加劑的調整與控制，混凝土比例的調整與控制可以通過改變外加劑含量來實現，從而增強混凝土的和易性與防滲抗凍效果，確保混凝土質量獲得改進與提升。在這種條件下，如果外加劑含量過高也會造成混凝土質量和性能產生明顯變化，不利于混凝土表面凝結和堅固程度的把握。基于此，施工企業要做好外加劑質量的控制與穩定工作。其次是水膠比例的控制與調整，水膠比例容易對混凝土強度、抗寒能力和抗壓效果產生影響。混凝土攪拌過程中要做好膠、水材料的控制和穩定工作，然后是骨料含水情況控制，如果在陰雨天引進和購置一批骨料，那么需要做好骨料含水情況的檢驗，確保混凝土施工比例科學完整[4]。

③原材料控制與調節。原材料控制與調節屬于隧道襯砌的重要環節，原材料組成結構和質量性能會對整個工程產生決定性影響。因此，原材料的控制與調節應當符合科學要求和建設標準，做好各項施工材料的參數設置和比例優化，確保各施工材料都能滿足工程建設的實際要求，確保質量性能都達標后方可投入使用。對于不同規格類型的水泥，應當做好統一調整和測試工作，避免水泥選擇不合理給施工建設造成嚴重危害。不僅如此，施工材料作為工程項目建設的主要參與者和組成部分，應當確保其質量和性能完整情況不受影響。

3.2 隧道襯砌混凝土施工蜂窩麻面

(1) 蜂窩麻面問題

隧道襯砌施工過程中很容易出現蜂窩麻面現象。具體表現為襯砌混凝土表面松散或者脫落，砂漿與石子比例不恰當，同時存在很大的間距空隙。最終形成蜂窩狀的孔洞現象。

(2) 具體預防措施

混凝土施工比例要準確計算，確保后期攪拌均勻，坍落情況合理；混凝土澆筑過程也要平穩科學；模板結構要相對穩定科學。避免出現蜂窩麻面現象，針對存在間隙或者孔洞的混凝土要合理去除，直至周圍布滿嚴密的混凝土方可停止，去除部位要用清水沖洗，然后自然風干即可。最后用預縮水泥進行補充和填平，等到表面堅硬后方可涂色維護。

3.3 隧道襯砌混凝土施工氣泡的產生

(1) 混凝土表面有氣泡或者水泡

混凝土表面如果產生氣泡或者水泡會對工程質量產生嚴重影響，具體表現在混凝土表面出現無規則孔洞，并且不具有連續性和區域性，孔洞間隙和距離都比較小。

(2) 具體預防措施

混凝土表面的水泡、氣泡一般發生在邊頂拱澆筑腰線附近，很少出現在腰線以上。①首先要保證模板表面清潔無污染，然后涂抹專門的保護膠。②保證混凝土坍落度符合科學標準和安全要求，混凝土內部空氣含量不能過高。③做好邊頂拱反弧區域的振搗操作；振搗要合理有序，振搗時間不能太長或者過短。④清洗混凝土水泡或者氣泡并做好風干操作。⑤采用預縮水泥進行補充和填平操作。⑥在混凝土凝結工作完成后，進行保養和維護操作。

3.4 隧道襯砌混凝土施工錯臺

(1) 混凝土襯砌錯臺現象

隧道襯砌混凝土施工容易出現錯臺現象，對工程項目整體產生致命危害，混凝土襯砌錯臺一般發生在兩次澆筑的結合部位，錯臺現象過于明顯會對工程外觀形象和質量性能產生雙重影響。

(2) 具體預防措施

做好隧道襯砌錯臺現象的控制與管理工作，對容易發生錯臺現象的位置區域加強管理，加強對鋼模臺車的重視與關注，避免混凝土澆筑期間出現模板移位和偏離。做好鋼模臺車軌道建設及固定，臺車底腳要做好水平支撐和防護操作；鋼模臺車和仰拱襯砌混凝土邊緣要保持嚴密性和緊湊性，降低人為錯臺因素的干擾和危害。混凝土錯臺一般表現為：邊頂拱和抑拱澆筑縱向縫施工錯臺、邊頂拱澆筑環向縫施工錯臺。對于錯臺現象不嚴重的情況，一般運用磨光機進行打磨，直至仰拱面和邊頂拱面平滑后方可停止，然后用水清洗并自然風干，涂抹好顏料后方能開展養護操作[5]。對于錯臺現象比較明顯的情況，需要先做好水潤操作，然后尋找切割角度和位置，用無齒鋸進行斜坡鑿設，然后清除邊坡內的混凝土殘渣，最后用清水沖洗晾干，用預縮水泥進行補充填平，然后涂抹相應顏色，色彩風干后進行保濕維護工作。邊頂拱澆筑的環向施工縫與臺車上浮或偏移有關，此時只要用磨光機打磨平整即可。

3.5 隧道襯砌混凝土施工裂縫

(1) 混凝土裂縫、開裂現象

混凝土裂痕不明顯或者開裂范圍比較小的情況能夠忽略不計，有關部門不能以此來評價混凝土施工質量和水平。

(2) 具體預防措施

首先要嚴格限定水泥用量，水泥規格類型需要合理挑選并謹慎確立，做好骨料含泥量的控制預防工作。合理振搗能夠確保混凝土嚴密緊湊，從而增強混凝土防滲、抗壓效果。針對已經成形的冷縫，需要摳出一道寬度適中的凹槽，然后進行凹槽清洗和風干操作，待凹槽表面自然風干后，用清水進行表面浸潤，然后選擇合適的填充材料混合均勻，進行混凝土表面裂縫的修復和填補，提高混凝土表面的完整性和健康程度，為隧道襯砌施工創造有利條件。

4 隧道二次襯砌混凝土施工注意事項

4.1 混凝土收縮現象

混凝土收縮包括干收縮和自收縮兩種形式，它能對隧道襯砌質量產生嚴重危害，具體表現為隧道內部混凝土開裂，然后出現漏水滲透事故。干收縮主要體現在混凝土維護管理操作結束時，在高溫干燥環境下的混凝土內部吸水能力減弱，然后造成體系變大的現象；自收縮是在一定條件水平上，混凝土由于凝膠水化出現收縮的現象，這兩種情況都可能造成混凝土開裂現象的發生。調查數據顯示：如果混凝土水灰比低于0.35，那么干收縮與自收縮的危害程度基本相同；如果水灰比高于0.5，那么混凝土主要以干收縮為主，自收縮影響能夠忽略不計。因此，隧道襯砌施工混凝土裂縫控制和管理要加強對干收縮的預防。混凝土干收縮為單向反應，最嚴重的影響就是混凝土開裂。混凝土環境濕度越低，毛細管水因蒸發效果越明顯，隨著管道負壓的增大，混凝土出現收縮現象。隧道二襯施工混凝土含水量比較高，澆筑操作完成后會迅速失水，混凝土強度也會大大減弱，如果維護管理不到位，就會造成混凝土開裂現象的發生，隧道二襯模型拆解容易發生開裂的原因也是如此，因此，提高混凝土維護管理的重視性和關注度對隧道襯砌施工具有積極推動作用。

4.2 混凝土溫裂現象

溫度對混凝土產生的影響和危害主要表現在環境溫度和內部水化作用兩個層面。具體包括：(1) 環境溫度的影響，就地下組成結構來說，由于環境溫度變化差異不是很明顯，因此環境溫度產生的影響也能忽略不計，就隧道洞口而言，環境溫度的差異比較大，隧道二襯施工需要充分考慮環境溫度的變化影響，注意高溫季節和寒冷季節混凝土變化情況，避免混凝土由于受熱不均勻出現不同程度的收縮或者膨脹現象。(2) 水化熱作用與影響。水化熱對混凝土組成結構的影響十分重要，受傳統觀念的影響和束縛，混凝土澆筑和施工容易造成水泥用量大等危害現象發生，同時也會增加混凝土內部水化熱的反應和作用強度。我國政府對水泥用量和標準提出嚴格限定，國內水泥生產量和規模處在產能過剩的情形，由于水泥市場供需不均衡，因此很多生產廠商通過調整和創新改變水泥生產形式，部分生產廠商為了擴大經濟利益鞏固市場地位，選擇不合規格的水泥進行生產建設，水泥水化熱現象明顯加深，隧道襯砌施工也容易受到混凝土水化熱現象的影響，出現質量和性能下降的趨勢。

5 結束語

綜上所述，在我國經濟發展和社會建設的影響作用下，隧道襯砌施工數量和規模都在不斷擴大，在這種條件下，隧道襯砌混凝土施工會出現蜂窩麻面、水泡、氣泡、錯臺、裂縫等危害情況，給隧道質量和使用性能造成嚴重干擾，稍有不慎就會引發更嚴重的事故危害，不利于隧道安全水平和使用效果的增強，因此加強混凝土施工建設的研究與管理顯得十分重要。