隧道二襯混凝土澆筑質(zhì)量控制分析

王作群

（中鐵十六局集團(tuán)路橋工程有限公司）

1 工程概況

贛深客專為京九客專的最南段，中鐵十六局集團(tuán)路橋工程有限公司承擔(dān)廣東段先期開(kāi)工段（里程段落為DK264+984.91～DK280+758.27）。本段位于河源市東源縣、江東新區(qū)境內(nèi)，線路自西坑特大橋深圳端向南引出后，分別以義合隧道（長(zhǎng)6043m）、古屋場(chǎng)隧道（長(zhǎng)945m）、橫嶺隧道（長(zhǎng)7875m）穿獨(dú)鼓嶂、黃茅嶂、梧桐山，止于梧桐山隧道（長(zhǎng)251m）出口，全段長(zhǎng)度15.773km，其中隧道占比95%。因此隧道施工質(zhì)量為本標(biāo)段施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)內(nèi)容。

2 二次襯砌的作用

⑴二次襯砌作為隧道工程中重要的結(jié)構(gòu)部分，有著永久穩(wěn)定、安全、美觀等作用，并且是作為安全儲(chǔ)備的一種工程措施。

⑵雖然依據(jù)新奧法原理施工的隧道在初期支護(hù)后結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定，但在一般的地段初期支護(hù)很難保證圍巖長(zhǎng)期穩(wěn)定，需要二次襯砌加強(qiáng)圍巖變形支撐。

⑶對(duì)于富水地段，初期支護(hù)不能完全將水封閉，需要二次襯砌對(duì)巖層中的水引排，保證隧道不滲不漏。

⑷在如地震、山體出現(xiàn)偏壓及過(guò)大的壓力水等破壞力很強(qiáng)的自然災(zāi)害時(shí)，隧道初期支護(hù)不能完全保證圍巖穩(wěn)定，這就需要二次襯砌以加強(qiáng)山體變化的支撐穩(wěn)定。

⑸二次襯砌位于隧道行車空間的最外側(cè)，直接承受高速列車的風(fēng)動(dòng)壓力，其存在的問(wèn)題也成為了影響運(yùn)營(yíng)安全的重點(diǎn)防控對(duì)象。

3 二襯混凝土存在問(wèn)題及防治措施

3.1 存在的問(wèn)題

根據(jù)隧道施工過(guò)程調(diào)查及驗(yàn)收情況，二襯混凝土主要存在夾渣掉塊、施工冷縫、襯砌背后脫空、強(qiáng)度不足、厚度不足等問(wèn)題，其中施工過(guò)程中最難控制、存在問(wèn)題最多的是襯砌背后脫空以及混凝土外觀質(zhì)量差、強(qiáng)度不足兩個(gè)問(wèn)題[1]。

3.2 質(zhì)量通病產(chǎn)生的原因

3.2.1 襯砌背后脫空產(chǎn)生原因

⑴初期支護(hù)混凝土平整度差。

⑵土工布、防水板掛設(shè)松弛度不滿足要求。一是鋪設(shè)過(guò)緊導(dǎo)致沒(méi)有完全密貼初支面，澆筑混凝土?xí)r土工布后存在空洞；二是鋪設(shè)過(guò)松導(dǎo)致防水板有褶皺產(chǎn)生空洞[2]。

⑶澆筑混凝土沖頂時(shí)沒(méi)有充滿臺(tái)車空間。

⑷混凝土正常收縮。

3.2.2 混凝土外觀質(zhì)量差、強(qiáng)度不足主要產(chǎn)生原因

⑴混凝土本身質(zhì)量問(wèn)題。

⑵施工時(shí)混凝土和易性差，導(dǎo)致澆筑時(shí)混凝土不能充滿模板。

⑶二襯臺(tái)車面板沒(méi)有按要求打磨，面板上有銹跡導(dǎo)致混凝土面有色差。

⑷混凝土振搗不夠。

⑸混凝土入模工藝落后不能滿足要求。

3.3 防治措施

3.3.1 襯砌背后脫空防治措施

⑴鋪設(shè)土工布前全面檢查初支面，提前處理侵限部位和尖銳物，鑿除凹凸不平部位，必要時(shí)用高標(biāo)號(hào)砂漿抹平。防水板掛設(shè)要保持一定的松弛度，實(shí)鋪長(zhǎng)度與基面弧長(zhǎng)比例為10:8，以確保混凝土澆筑后防水板與基面密貼。存在凹凸的初支面和起拱線位置必須增加熱熔墊圈固定措施，確保防水板與初支表面密貼。

⑵澆筑混凝土過(guò)程中嚴(yán)格把控，特別是混凝土沖頂時(shí)檢查是否充滿臺(tái)車模板?；炷翛_頂時(shí)利用臺(tái)車拱頂三個(gè)泵管口自下而上進(jìn)行，對(duì)于上坡洞可直接在端頭檢查，對(duì)于下坡洞在拱頂端頭設(shè)置PVC 管，上管口頂置防水板下，待PVC 管開(kāi)始漏漿說(shuō)明混凝土已經(jīng)灌滿，否則要繼續(xù)澆筑。

⑶二次襯砌拱頂注漿采用縱向注漿管和排氣管進(jìn)行注漿（即鋪設(shè)防水板之前固定防水板外側(cè)縱向注漿管；臺(tái)車定位前固定防水板內(nèi)側(cè)注漿管）和RPC 管豎向帶模注漿（臺(tái)車定位后固定RPC 管）相結(jié)合的方式進(jìn)行。縱向注漿能夠有效填充防水板與初支噴射混凝土基面之間的空隙，豎向帶模注漿能夠填充防水層與襯砌混凝土之間的空隙。以上兩種注漿方式務(wù)必同時(shí)做到逐板注漿。

3.3.2 混凝土外觀質(zhì)量差、強(qiáng)度不足防治措施

首先，加強(qiáng)混凝土質(zhì)量控制，從源頭上解決強(qiáng)度不足問(wèn)題。試驗(yàn)室從地材、水泥、外加劑等原材料著手，嚴(yán)格遵循目前“質(zhì)量安全紅線管理”的要求，堅(jiān)決不采用不合格的材料；在施工配合比方面，加大對(duì)原材料含水率的檢測(cè)，確?；炷僚浔葴?zhǔn)確，和易性和使用性能良好，在混凝土生產(chǎn)上給予質(zhì)量保證；現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁出現(xiàn)私自加水等調(diào)整配合比的現(xiàn)象，在混凝土使用上給予質(zhì)量保證。其次，加強(qiáng)臺(tái)車面板的清理工序。澆筑完一板后及時(shí)清理面板，防止面板銹蝕或有污垢，影響混凝土的外觀質(zhì)量。最后，進(jìn)一步明確“工裝保工藝、工藝保質(zhì)量”的理念，加強(qiáng)二襯臺(tái)車的改良和混凝土澆筑工藝的完善[3]。臺(tái)車和澆筑工藝改進(jìn)情況如下：

⑴傳統(tǒng)的下料、澆筑方法

傳統(tǒng)的下料方法是從一個(gè)窗口下料、振搗，該下料方式中，臺(tái)車兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)入料口，混凝土澆筑至入料口時(shí)改接為臺(tái)車沖頂泵管處進(jìn)行沖頂。該入料方法施工方便，減少了人工移泵管和溜槽次數(shù)，澆筑速度較快。但是由于布料不均勻，會(huì)造成混凝土以“人”字型堆積，形成“人”字坡，振搗棒振搗效果極差。另外由于混凝土中粗細(xì)骨料和水泥漿分離，極易造成大面積蜂窩麻面和強(qiáng)度不足現(xiàn)象。該入料方法提出時(shí)即給予否定，在標(biāo)段沒(méi)有使用。

⑵逐窗入料方法

此為目前大多數(shù)工程采用的施工工藝，如圖1 所示。在臺(tái)車兩側(cè)各留置3 排入料窗口和三級(jí)操作平臺(tái)，每排操作平臺(tái)又分三個(gè)入料窗口（1#窗口、2#窗口和3#窗口）?；炷磷员密嚤弥另欧至鞑郏缓蠼?jīng)溜槽溜至一級(jí)下料窗口，澆筑至一級(jí)操作平臺(tái)時(shí)關(guān)閉此排入料窗口，改至二級(jí)操作平臺(tái)入料，如此直至關(guān)閉三級(jí)操作平臺(tái)窗口，入料過(guò)程中使用插入式振搗棒振搗為主，以附著式振搗器為輔，然后將混凝土泵管接至沖頂泵管進(jìn)行沖頂，沖頂時(shí)以附著式振搗器為主。

圖1 逐窗入料方法

①本項(xiàng)目開(kāi)始施工時(shí)采用該入料方法進(jìn)行澆筑，每次左右兩側(cè)有6 個(gè)窗口同時(shí)入料。但是施工一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)仍會(huì)有蜂窩麻面現(xiàn)象出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，原因?yàn)橥瑫r(shí)分6 個(gè)窗口入料，每個(gè)窗口下料速度和數(shù)量過(guò)少，容易造成混凝土粗細(xì)骨料和水泥漿分離，即混凝土離析現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)蜂窩麻面現(xiàn)象。

②經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析和會(huì)議討論，將上述入料方法改為每側(cè)每級(jí)操作平臺(tái)窗口分開(kāi)入料，即先入一級(jí)操作平臺(tái)的1#窗口，進(jìn)行仔細(xì)振搗，約入料50cm 后入一級(jí)操作平臺(tái)的2#窗口，入料50cm 后再入料3#窗口。二級(jí)和三級(jí)操作平臺(tái)的入料窗口亦如此。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的入料方法較第①種方法效果明顯改善。

⑶改良后的逐窗入料方法

上述逐窗澆筑在矮邊墻至操作平臺(tái)之間位置仍有不同程度的蜂窩、麻面及強(qiáng)度不足現(xiàn)象，分析原因：分流槽至操作平臺(tái)高差過(guò)大，混凝土自溜槽溜至窗口時(shí)產(chǎn)生不同程度的離析現(xiàn)象。因此為了減少混凝土下落高差，增加一個(gè)分流槽，并在分流槽處增加二次攪拌裝置，將入料方案改為如圖2 所示。

圖2 改良后的逐窗入料方法

一級(jí)操作平臺(tái)和二級(jí)操作平臺(tái)的窗口入料由分流槽2 對(duì)混凝土進(jìn)行分流，由于高差較小并進(jìn)行了二次攪拌，可以避免混凝土離析，三級(jí)操作平臺(tái)窗口仍由分流槽1 對(duì)混凝土進(jìn)行分流。其余事項(xiàng)同（2）逐窗入料方法中所述。

本項(xiàng)目在橫嶺隧道2# 斜井應(yīng)用此下料振搗工藝后，二襯外觀質(zhì)量和強(qiáng)度均有了明顯改善，然后進(jìn)行全線推廣使用，對(duì)二次襯砌的質(zhì)量控制打下良好基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語(yǔ)

二次襯砌混凝土的質(zhì)量是隧道安全的重要保證，特別是通車后的運(yùn)營(yíng)安全。而質(zhì)量問(wèn)題一旦形成后期整治非常困難，因此要在施工過(guò)程入手，從根本上杜絕質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)。本文結(jié)合項(xiàng)目施工實(shí)際情況總結(jié)了施工經(jīng)驗(yàn)，希望能給隧道二襯混凝土施工質(zhì)量控制提供借鑒，從而達(dá)到提升施工質(zhì)量和項(xiàng)目效益的目的。