隧道二襯鋼筋保護層厚度控制技術

楊慶帥

北京城建華晟交通建設有限公司 北京 102488

隧道施工是循環作業的一部分，在實際施工中，二襯鋼筋保護層對云南巖溶地貌、巖溶、泥巖、水污染等尤為重要，二襯鋼筋的保護層厚度是二襯鋼筋的重要工序，影響很大。從目前的試驗結果來看，不同的工程所反映出來的二襯鋼筋表面的合格厚度通常都不理想，而二襯鋼筋表面的厚度首先是偏厚。該技術適用于山區隧道二襯加固層保護厚度控制，提高合格速度，提高工作效率；在保證質量的同時，提高隧道整體安全性。

一、對二襯鋼筋混凝土結構的重要性分析

1.從力學角度分析

二襯鋼筋和混凝土制成的混凝土構件。從材料的力學性能來看，二襯鋼筋的抗拉強度較高，混凝土的抗壓強度較高，但抗拉強度較低；這兩種組合充分發揮了各自的優勢，共同承擔了結構要素的外部負擔。所以，考慮鋼-混凝土應力狀態時，應首先考慮混凝土受力載荷及鋼的抗拉強度。混凝土結構中有關二襯鋼筋的實際拉應力是否符合設計電壓，尤其取決于二襯鋼筋在結構中的位置是否正確；我們為什么要控制缸蓋厚度，這也是主要原因。一般而言，無論梁或板，二襯鋼筋都應該盡量靠近牽引車一側的混凝土邊緣，例如，設備的跨二襯鋼筋應該設置在構件上部牽引桿的拉桿區域內。在保護層過大時，由于二襯鋼筋不能有效地發揮其應有的拉力作用，導致混凝土的抗拉強度降低，出現裂縫。當重量過重時，降低上部鋼桿拉力的動量(H0)，使鋼桿產生拉應力，從而導致斷裂，這類事故在建筑史上屢見不鮮。還有就是大型現澆板，如果下部二襯鋼筋太高，保護層太大，在外荷載作用下，下部混凝土的抗拉強度過高，也會在板底產生裂縫。

2.從二襯鋼筋與混凝土的粘結力分析

二襯鋼筋和混凝土之所以能共同工作，是因為在硬化并達到一定強度后，它們之間會產生足夠的約束力。這種相互作用成為約束力混凝土中二襯鋼筋的保護層必須有一定的厚度，以保持混凝土和二襯鋼筋之間的約束力。如果鋼保護層的厚度太小，并且二襯鋼筋太靠近構件的邊緣，則很容易露出二襯鋼筋或者壓入二襯鋼筋時會產生表面張力距離，直接降低二襯鋼筋的結合力。此外，如果保護層過小，隨著時間的推移，表面混凝土會逐漸碳化，二襯鋼筋邊緣失去保護作用，從而引起二襯鋼筋銹蝕，使混凝土產生裂縫。減少二襯鋼筋與混凝土之間的連接，降低構件承載能力，甚至會破壞整個結構體系。

3.從構件的耐久性分析

另外，保護層可以保護二襯鋼筋免受腐蝕，這就決定了保護層在混凝土結構中的耐久性。有許多因素會影響混凝土結構的耐久性，除特殊外部因素外，一般操作條件下，是空氣腐蝕使鋼桿氧化而生銹。而混凝土致密、多裂縫、二襯鋼筋保護層較小、混凝土屈服和二襯鋼筋電化學反應也是加速二襯鋼筋腐蝕的因素。混凝土氧化腐蝕會引起混凝土體積膨脹、吊頂開裂，加速了二襯鋼筋的腐蝕過程，大大提高了建筑物的耐久性，降低了其使用壽命。確保保護層：在設計和規范規定的范圍內，盡可能保護二襯鋼筋免受腐蝕，并將混凝土表面延緩到二襯鋼筋表面。對特殊環境下的建筑物，如腐蝕性氣體環境下的建筑物，應特別規定混凝土結構的二襯鋼筋保護層，以確保建筑物的耐久性。

4.從混凝土的防火要求分析

混凝土保護層也具有一定的防火加固作用，建筑物起火后，環境溫度升高強烈，而鋼和混凝土的熱膨脹則有所不同。若二襯鋼筋的伸長量逐漸增大，混凝土與二襯鋼筋之間的連接就會受到破壞；若二襯鋼筋的溫度達到700～800℃，二襯鋼筋的利益就會大大降低，失去與混凝土的協調狀態，從而導致現澆結構的破壞倒置。水泥是一種導熱不良的材料，用來保護二襯鋼筋免受高溫的直接沖擊，從而延緩承載力的損失，避免火災的發生。為改善某些特殊建筑或結構的耐火性能，某些構件的混凝土保護層厚度也需調整。

二、對二襯鋼筋混凝土保護層的施工質量控制措施

1.施工管理控制措施

施工單位在進行施工組織設計時，應當制定有效的二襯鋼筋保護層厚度控制措施，并履行施工監理單位內部審核和批準程序。在監理方案或監理細則中，對二襯鋼筋保護層厚度的監測單位應：一是對二襯鋼筋保護層厚度，特別是重要部位厚度的控制措施，在邊軌系統中有明確的要求；施工單位和監理單位的質量管理人員要搞好技術交底，在成品保護、隱蔽工程的檢查、驗收中嚴格把關，及時解決發現的問題。

2.施工技術控制措施

做好考試的準備和技術交底工作，尤其是施工單位對施工隊要有一定的了解。有一些施工圖會根據我的情況顯示保護層的厚度，以鑄造廠的為例，如果混凝土的強度不同，要求的厚度也不一樣。地基前的保護層厚度一般為5cm，有時甚至10cm，應按圖紙要求限定。實踐中我們經常發現，鋼桿操作者沒有考慮到設計圖紙的一般說明，只是憑經驗而得出結論。如沒有使用相應的標準墊塊，有時墊塊與保護層的偏差很小或很偶然，以避免問題的發生。它與這個現象有關。施工單位不重視技術交底，施工管理不嚴。這是人為的因素，應該完全關閉。注意，了解取樣的施工單位打樣人員必須對圖紙和規范的要求非常熟悉。梁柱接處梁高要正確凸出，二襯鋼筋密集、復雜的梁柱連接處要按實樣進行處理，次梁連接處要安裝好，主筋和副筋要全方位定位；同時，要保證生產二襯鋼筋的正確尺寸，以保證二襯鋼筋與現場連接的條件；創造條件。在未安裝的連接點應避免二襯鋼筋密度過大，使二襯鋼筋離開保護層，以避免出現二襯鋼筋。電路尺寸的偏差也可能導致保護層壓力過高，所以，還要注意制作和安裝模板規格，并測試，確保其尺寸準確。尤其是二襯鋼筋太小，甚至暴露在外，容易造成收縮。根據圖紙和規范進行打捆成型，為避免偏離評估，其前提是二襯鋼筋框架各部分的尺寸和精度以及主筋的準確位置。但是，一些復雜的屋頂結構和橫柱連接必須被完全定位和觀察，以避免主梁和次梁結構的主二襯鋼筋，保護層被仔細地暴露出來。

3.施工質量檢驗措施

（1）二襯鋼筋厚度檢測是在混凝土結構分塊驗收前進行的確認性檢測，以真實反映二襯鋼筋狀況，確保結構安全。（2）二襯鋼筋表面厚度檢測由監理組織實施監理工程師（建設單位技術負責人）見證下的建設項目技術負責人。測試單位也可以：授予適當的測試資格。二襯鋼筋保護層測厚時，責任單位應按規范規定的抽樣數量、復核方法和合格評定標準及檢驗報告進行檢驗。檢驗報告(數據集)是構件二襯鋼筋保護層的實測定位圖，也是工程質量監督機構建議的原始檢驗數據。（3）如果二襯鋼筋保護層厚度檢驗結果不符合規范要求，技術(監測)單位應通知設計單位進行驗證。檢驗合格的，方可驗收；檢驗不合格的，施工單位應當有合格的檢驗機構對這些構件進行全面檢驗，并根據檢驗結果制定處理方案，經設計單位批準實施后，實施單位應將檢驗報告的批準及施工單位對設計單位處理計劃的執行情況通知方案的技術質量控制機構。

4.監督檢測及管理

（1）監測技術質量的組織應確定監測的數量和方法，并在監測工作計劃中說明二襯鋼筋保護層的厚度；按照《單項工程質量監測程序和質量監測檔案》的要求。（2）技術質量控制機構對建筑單位和監測單位的加固層厚度和加強監測措施進行監測和檢查。在日常監測中，按照監測制度的規定進行現場檢查和巡邏。

三、二襯鋼筋保護層的技術應用

1.施工準備

（1）定位卡的主桿采用2～4m長的螺紋鋼或圓鋼，距離定位點采用多個螺母、螺栓（型號），主、定位點采用焊接固定，正、背面采用焊接對稱性，主要是應對隧道邊界處巖石寬度的變化，然后是次要環形交叉口誤差距離的變化。不使用時可栓接并放置定位器。（2）從倒弧到控制二襯鋼筋的圓距，可保證二襯涂裝時二襯鋼筋的圓距。在混凝土澆筑過程中，二襯鋼筋骨架的整體施工質量和穩定性得到顯著提高。最后，可以顯著提高保護層的整體合格性。

（1）定位二襯鋼筋的數量和結構：根據應力角度和設計舒適度，通常使用16根二襯鋼筋，結構采用“U”形；適用于雙層二襯鋼筋內開孔處的有效連接和固定。（2）強度情況的加固：在二襯鋼筋中聘請專人對“U”形二襯鋼筋進行加工。具體尺寸由二襯混凝土的厚度決定，二襯混凝土的厚度由隧洞周圍巖石的類型和衣服的類型決定，然后減去保護層的厚度和雙層二襯鋼筋的外徑。

2.二襯鋼筋保護層厚度控制技術

技術原理：定位卡和定位筋嚴格控制二襯鋼筋房的建筑質量和一般的規整性和穩定性，一是提高工藝性能，減少后續補救；二是不易因自重和混凝土不穩定而變形。

加工過程：定位設置“陽極”；二襯鋼筋安裝在巖面(外層)；定位設置；二襯鋼筋定位設置(縱環)匿名；安裝內襯二襯鋼筋；保護墊塊；安裝混凝土輔助車。

3.工序控制

厚度配置及布置：7排定位桿一般呈環形（兩車道）布置，梅花形，首先均勻分布在拱頂和拱頂上。本規程為縱向五排（12m/板）多層14安裝第二層二襯鋼筋：測量并重新布置，以確定第二層二襯鋼筋的具體位置。保護層墊塊的建立：保護層可采用專用或適配的邊界圖，其總尺寸和位置分布可精確計算，并可固定在外部二襯鋼筋組合上。

第二拖車：中心線、高度，截面和設計尺寸嚴格按照設計要求，汽車泵管的運行連接方式和噴射放大方式應獨立設置，不能移動或擺動車輛造成偏差，影響二襯二襯鋼筋保護層厚度控制。

正式封孔及混凝土保護：混凝土由混凝土轉換器（螺母）從第二層觀察窗泵送，先拱腳后拱部對稱連續澆筑。檢查應通過試驗窗口進行并關閉，排放應繼續進行，直到在拱頂中關閉為止。如需中斷，時間應小于混凝土前一層初凝或轉換時間，時間應小于下層。在第一層混凝土凝固前，澆筑上層混凝土。采用內置振動器和小車回路外連接的振動器進行振動。上述加固措施使二襯鋼筋的變形、位移和振動大大減小。

四、二襯鋼筋保護層的技術特點

1.節約成本

由于該工藝采用常規材料和設備，通過優化定位卡和定位桿的設計和加工，可獲得刀具定位卡，便于回收利用（也可采用橋梁），便于組織施工；定位桿數量少，避免盲目加固，或加固效果不明顯。他可以降低鋼材消耗，減少后處理消耗不一致的卷取結果，從而降低施工。

2.加快進度

普通二襯鋼筋，標準化施工，提供獨特的驗收，為后期混凝土了解二襯鋼筋層背筋的合格率提供基礎支撐。為防止二襯鋼筋不規則、后期不合格或變形的后糾后糾，形成流水。

3.安全管理

本文中使用的新型結構可直接對二襯鋼筋安裝人員進行定位和穩定，防止工人在安裝過程中墜落，對安全生產起到一定的作用。

4.質量控制

工程建設全過程由相關部門參與，作為項目部日常質量檢查的重點。定位儀的使用頻率及其放置誤差可防止操作者對定位儀的不規范；控制定位儀的尺寸精度及定位儀的位置分布；控制澆鑄工藝，防止二襯鋼筋和模板過度擠壓變形和位移；“放大鏡”效應引起的偏移，主要影響二襯鋼筋二襯涂層保護層的合格率。在控制各工序的基礎上，使二襯鍍層厚度合格率比一般情況提高30～50%。

五、結束語

針對云南西南部山區的特點及特殊的巖溶地貌地質環境，松散、老塌陷、水污染等問題，對隧道施工進行規范管理，使二襯襯砌在規范化、簡單化的基礎上進行施工，加固層作為二襯襯砌的重要子項目，其合格率的控制十分重要。要加快建設，就必須在保證質量和安全的前提下，認真研究和解決標準化建設問題。本方法適合山區隧道二級加固保護層的厚度控制。通過實際應用，發現其不僅能保證施工質量和安全，加快施工進度，降低工程成本，而且能保證后續施工和運輸質量。