提高針梁式臺(tái)車小斷面隧洞襯砌質(zhì)量

顧耀民 于海偉 田建林

(1.寧夏水務(wù)投資集團(tuán)有限公司,寧夏 銀川 750002；2.中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司，四川 重慶 401123)

提高針梁式臺(tái)車小斷面隧洞襯砌質(zhì)量

顧耀民1于海偉2田建林1

(1.寧夏水務(wù)投資集團(tuán)有限公司,寧夏 銀川 750002；2.中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司，四川 重慶 401123)

針對(duì)長(zhǎng)距離小斷面隧洞混凝土襯砌施工的特點(diǎn)，項(xiàng)目法人寧夏水務(wù)投資集團(tuán)有限公司組織參建各方結(jié)合實(shí)際情況對(duì)隧洞針梁式臺(tái)車襯砌施工開展了關(guān)鍵技術(shù)研究。通過加強(qiáng)管理和QC小組活動(dòng)，從止水帶安裝、立模、混凝土拌制、混凝土澆筑振搗等環(huán)節(jié)入手，優(yōu)化馬蹄形斷面、整體式隧洞襯砌施工工藝，從理論和實(shí)踐的結(jié)合上系統(tǒng)地解決了針梁式臺(tái)車在小斷面隧洞中因缺乏針梁式臺(tái)車襯砌施工經(jīng)驗(yàn)而造成的施工質(zhì)量不理想問題，提高了施工質(zhì)量，達(dá)到一次性通過驗(yàn)收的目的，避免返工、修復(fù)，降低施工成本，為今后類似工程積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

引水隧洞；針梁臺(tái)車；外觀質(zhì)量

1 工程概況

寧夏固原地區(qū)(寧夏中南部)城鄉(xiāng)飲水安全水源工程是將寧夏固原地區(qū)南部六盤山東麓雨量較多、水量相對(duì)較豐沛的涇河流域地表水，經(jīng)攔截、調(diào)蓄，向北輸送到固原中北部干旱缺水地區(qū)的區(qū)域性水資源優(yōu)化配置工程，線路總長(zhǎng)75.24km。

研究標(biāo)段為寧夏固原地區(qū)(寧夏中南部)城鄉(xiāng)飲水安全水源工程2號(hào)(胭脂川)隧洞施工，為Ⅲ等中型工程，位于涇源縣香水鎮(zhèn)境內(nèi)龍?zhí)端畮臁星f水庫段的17+306～21+916處，隧洞凈長(zhǎng)4610m。工程范圍包括輸水隧洞、進(jìn)口連接段、出口連接段、水保工程及其他臨時(shí)工程。

2 小組概況

2014年6月20日， 提高針梁式臺(tái)車小斷面隧洞襯砌質(zhì)量QC小組成立，由10人組成，自成立以來共開展活動(dòng)6次，全組成員接受TQC基礎(chǔ)教育平均50h。

3 選題理由

3.1 客觀方面

2號(hào)(胭脂川)隧洞屬寧夏中南部城鄉(xiāng)飲水安全水源工程的節(jié)點(diǎn)工程，施工質(zhì)量關(guān)系自治區(qū)民生；確保隧洞襯砌內(nèi)實(shí)外美，打造精品工程，樹立良好企業(yè)形象。

3.2 施工需要

解決目前隧洞襯砌存在的問題(施工縫滲水、露筋、施工冷縫、麻面、底板氣泡、錯(cuò)臺(tái)等)，避免修補(bǔ)、返工帶來的損失，同時(shí)為水源二期提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

3.3 提高質(zhì)量

因缺乏針梁式臺(tái)車襯砌施工經(jīng)驗(yàn)，施工質(zhì)量不理想，通過加強(qiáng)管理和QC小組活動(dòng)，從止水帶安裝、立模、混凝土拌制、混凝土澆筑振搗等環(huán)節(jié)入手，優(yōu)化馬蹄形、小斷面、整體式隧洞襯砌施工工藝，解決施工問題，提高施工質(zhì)量，達(dá)到一次性通過驗(yàn)收的目的，避免返工、修復(fù)，降低施工成本，為今后類似工程積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。

4 現(xiàn)狀調(diào)查

2號(hào)(胭脂川)隧洞全隧襯砌斷面為馬蹄形，采用C25 F100W10鋼筋混凝土，襯砌完成后凈斷面為2.30m×2.45m,由于隧洞斷面小、工期較緊，采用3臺(tái)9m針梁式臺(tái)車進(jìn)行全環(huán)(底板、邊墻、拱頂)襯砌混凝土一次澆筑成型?，F(xiàn)場(chǎng)抽取2個(gè)月(5月、6月)澆筑成型的襯砌斷面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1～表2和圖1。

表1 125組襯砌外觀質(zhì)量缺陷統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖1 襯砌外觀質(zhì)量缺陷情況

序號(hào)外觀質(zhì)量缺陷頻數(shù)/次頻率/%累計(jì)頻率/%1施工縫滲水1632322麻面1530623底板氣泡714764露筋510865錯(cuò)臺(tái)510966施工冷縫241007總計(jì)50100

從圖2可以看出，施工縫滲水、麻面、底板氣泡占問題累計(jì)頻率76%，是影響隧洞襯砌外觀質(zhì)量缺陷的主要方面，應(yīng)該重點(diǎn)解決。

圖2 隧洞襯砌外觀質(zhì)量缺陷情況排列

5 設(shè)定目標(biāo)及可行性分析

5.1 設(shè)定目標(biāo)

根據(jù)襯砌施工實(shí)際情況，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)里程段具有一定的代表性，施工縫滲水、麻面、底板氣泡為影響襯砌外觀質(zhì)量缺陷的主要原因，在125組襯砌中共有38點(diǎn)主要外觀質(zhì)量缺陷，比例為30.4%。通過查閱相關(guān)資料，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，制定了如下目標(biāo)：通過采取有效措施將襯砌外觀質(zhì)量缺陷比例降低至18%(見圖3)。

圖3 目標(biāo)確定柱狀圖

5.2 可行性分析

5.2.1 施工縫滲水

止水帶安裝時(shí)增設(shè)一環(huán)向定位鋼筋，定位鋼筋位于端頭處兩層襯砌鋼筋中間，U型卡焊在定位鋼筋上，用U型卡將止水帶牢固固定在定位鋼筋上，止水帶搭接處長(zhǎng)度不小于10cm，將止水帶接頭處削平、戳毛，均勻涂抹膠水，最后將接頭黏結(jié)在一起，對(duì)接頭用自制夾板進(jìn)行牢固固定，防止接頭因強(qiáng)度不夠而移位或扯斷，影響最終的止水效果。

在滲水段用彈性較好的兩布一膜復(fù)合式土工布進(jìn)行防水，土工布將縱向盲管進(jìn)行反向包裹，鋼筋架設(shè)采用兩端固定、中間支撐方式，不破壞土工布，確保土工布松弛合適。

為減少涌水側(cè)壓，避免出現(xiàn)出水點(diǎn)較多或有股狀出水，在每組二襯距伸縮縫0.50m的位置設(shè)置一環(huán)向φ50透水盲管，二襯中間每2m設(shè)置一環(huán)。

采用雙堵頭模板將止水帶夾住固定，止水帶外露，保證止水帶的中心線和伸縮縫重合。

5.2.2 麻面

在澆筑過程中，上料人員為了能順利通過輸送泵送料，在未經(jīng)試驗(yàn)人員允許的情況下私自加生水，造成襯砌后的混凝土局部出現(xiàn)麻面現(xiàn)象，試驗(yàn)室通過調(diào)整，每次開倉前，由試驗(yàn)人員進(jìn)行全程旁站監(jiān)理，嚴(yán)格按照配合比進(jìn)行拌料，盡量減少出現(xiàn)麻面的現(xiàn)象。

由于模板臺(tái)車是一次澆筑成型的，在澆筑的過程中，由于振搗不密實(shí)造成襯砌后的混凝土局部有氣泡的現(xiàn)象，通過實(shí)際調(diào)整，打開模板臺(tái)車底板的送料窗口，增加振搗器進(jìn)行連續(xù)振搗，使混凝土密實(shí)，盡量減少底板出現(xiàn)氣泡的現(xiàn)象。

項(xiàng)目法人及現(xiàn)場(chǎng)管理機(jī)構(gòu)對(duì)本課題非常重視，從資金和實(shí)施過程上給予大力支持，由業(yè)主組織監(jiān)理施工單位相關(guān)技術(shù)人員對(duì)整個(gè)工程各標(biāo)段進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，借鑒類似工程及相關(guān)兄弟單位有效經(jīng)驗(yàn)，通過會(huì)議研究，為減少蜂窩、麻面等缺陷提供技術(shù)支持。

5.2.3 混凝土質(zhì)量

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員加大試驗(yàn)力度，由業(yè)主試驗(yàn)室對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)配合比進(jìn)行復(fù)核，試驗(yàn)過程進(jìn)行全面指導(dǎo)，在確?；炷寥雮}坍落度要求的同時(shí)確?；炷磷陨碣|(zhì)量。

6 原因分析

通過廣泛的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，結(jié)合該工程的實(shí)際情況，在業(yè)主、監(jiān)理參與下，QC小組在項(xiàng)目部會(huì)議室召開了全體成員會(huì)議，小組成員積極討論、集思廣益，采用頭腦風(fēng)暴法，分析出了造成襯砌施工出現(xiàn)混凝土外觀質(zhì)量缺陷的原因，繪制了原因分析因果圖(見圖4)。

圖4 隧洞襯砌外觀質(zhì)量缺陷原因分析因果

7 要因確認(rèn)

QC小組根據(jù)原因分析因果圖，對(duì)產(chǎn)生隧洞襯砌外觀質(zhì)量缺陷的各個(gè)因素進(jìn)行了分析，見表3。

表3 要因確認(rèn)計(jì)劃

要因確認(rèn)一：培訓(xùn)教育不到位。

確認(rèn)過程：一是現(xiàn)場(chǎng)查看作業(yè)人員操作情況，作業(yè)人員具備一定的操作技能和施工經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)操作熟練。二是查看培訓(xùn)記錄，襯砌作業(yè)人員教育培訓(xùn)考核成績(jī)優(yōu)良，優(yōu)良率達(dá)90%以上。

結(jié)論：培訓(xùn)教育不到位不是要因。

要因確認(rèn)二：沒有按照技術(shù)交底進(jìn)行施工。

確認(rèn)過程：一是現(xiàn)場(chǎng)詢問作業(yè)人員，50%以上人員對(duì)隧洞襯砌外觀質(zhì)量無深刻理解，質(zhì)量意識(shí)不強(qiáng)。二是為方便襯砌施工，作業(yè)人員對(duì)滲水集中地段沒有系統(tǒng)地按要求進(jìn)行堵排，造成局部存在滲水的情況；在模板臺(tái)車定位前，沒有安裝M30砂漿墊塊，造成局部存在露筋的情況；作業(yè)人員在運(yùn)料過程中，為圖罐車清理與卸料方便，未經(jīng)試驗(yàn)人員允許，在混凝土中私自加生水，造成局部存在麻面的情況；因襯砌斷面小，模板臺(tái)車澆筑時(shí)，底板混凝土附著式振搗不密實(shí)，氣體不易揮發(fā)，造成底板局部存在氣泡的情況；因模板臺(tái)車剛度不夠，模板臺(tái)車出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，加上測(cè)量過程中存在一些誤差，造成局部出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)的情況；在混凝土澆筑過程中，因罐車損壞、輸送泵堵管等客觀原因，造成在澆筑過程中不能連續(xù)進(jìn)行施工，致使出現(xiàn)施工冷縫的現(xiàn)象。

結(jié)論：沒有按照技術(shù)交底進(jìn)行施工是要因。

要因確認(rèn)三：操作人員責(zé)任心不強(qiáng)。

確認(rèn)過程：一是現(xiàn)場(chǎng)操作人員分工明確，各司其職。二是拌料時(shí)嚴(yán)格按照配合比進(jìn)行，由試驗(yàn)人員進(jìn)行全過程旁站。三是施工工序完成后，由質(zhì)檢人員進(jìn)行工序驗(yàn)收，加強(qiáng)施工質(zhì)量的過程控制。

結(jié)論：操作人員責(zé)任心不強(qiáng)不是要因。

要因確認(rèn)四：材料緊缺。

確認(rèn)過程：一是原材料供應(yīng)緊張，批次多，批量小，供貨能力不滿足要求，需嚴(yán)格控制原材料的進(jìn)場(chǎng)。二是不合格的材料嚴(yán)禁使用。

結(jié)論：材料緊張不是要因。

要因確認(rèn)五：機(jī)械耽誤。

確認(rèn)過程：一是加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備的定期保養(yǎng)，確保施工正常。二是加強(qiáng)施工人員對(duì)機(jī)械設(shè)備的正確使用，增強(qiáng)責(zé)任心。

結(jié)論：機(jī)械耽誤不是要因。

要因確認(rèn)六：施工工藝不成熟。

確認(rèn)過程：一是沒有經(jīng)常與其他施工單位溝通，吸取好的施工方法。二是作業(yè)人員分工不明確，責(zé)任心不強(qiáng)。

結(jié)論：施工工藝不成熟是要因。

要因確認(rèn)七：更換配合比，根據(jù)含水率及時(shí)調(diào)整配合比參數(shù)

確認(rèn)過程：一是開始襯砌時(shí)，沒有確定下來最優(yōu)配合比，由于降雨及供貨批量小、批次多等因素影響，日常拌和時(shí)檢驗(yàn)不到位，參數(shù)未及時(shí)調(diào)整，配合比未及時(shí)進(jìn)行含水率折減。二是按配合比拌料時(shí)，將河砂替換成機(jī)制砂。

結(jié)論：更換配合比是要因。

要因確認(rèn)八：洞內(nèi)環(huán)境惡劣。

確認(rèn)過程：一是增加通風(fēng)機(jī)，確保洞內(nèi)施工環(huán)境。二是工作面能見度好，不影響施工進(jìn)行。

結(jié)論：洞內(nèi)環(huán)境惡劣不是要因。

通過要因確認(rèn)，得到了影響襯砌外觀質(zhì)量的要因：沒有按照技術(shù)交底進(jìn)行施工；施工工藝不成熟；更換配合比，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)材料含水率，實(shí)時(shí)調(diào)整配合比參數(shù)。

8 制定對(duì)策

根據(jù)要因確認(rèn)計(jì)劃表所確定的主要原因，QC小組采取的對(duì)策見表4。

表4 采取的對(duì)策

續(xù)表

9 對(duì)策實(shí)施

在整個(gè)QC小組的活動(dòng)中，主要按照以下的實(shí)施步驟進(jìn)行：

實(shí)施一：嚴(yán)格按照技術(shù)交底進(jìn)行施工

由項(xiàng)目經(jīng)理和總工組織召開質(zhì)量技術(shù)專題會(huì)議，對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行質(zhì)量意識(shí)教育，使他們認(rèn)識(shí)到混凝土襯砌外觀質(zhì)量缺陷直接影響到后續(xù)施工是否需要修補(bǔ)、是否增加施工成本等一系列問題，混凝土襯砌外觀質(zhì)量缺陷必須作為源頭進(jìn)行有效控制；①組織作業(yè)人員學(xué)習(xí)雙堵頭模板、兩布一膜復(fù)合式土工布、U型卡、止水帶等的操作要點(diǎn)要求，深刻認(rèn)識(shí)止水帶等防排水系統(tǒng)對(duì)滲水段襯砌施工質(zhì)量的重大影響，規(guī)范施工行為，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化施工；②組織作業(yè)人員學(xué)習(xí)在鋼筋保護(hù)層厚度不夠的情況下，增設(shè)M30預(yù)制砂漿墊塊對(duì)襯砌后的外觀是否露筋有多大影響；③組織作業(yè)人員學(xué)習(xí)在拌制混凝土?xí)r，嚴(yán)格按照施工配合比，不往混凝土里加生水，襯砌外觀出現(xiàn)蜂窩、麻面的現(xiàn)象將會(huì)大大降低；④組織作業(yè)人員學(xué)習(xí)在澆筑過程中加強(qiáng)混凝土的振搗，灌注窗口全部打開，先底板后邊墻窗口進(jìn)料，插入式和附著式振搗器聯(lián)合振搗，使混凝土密實(shí)，出現(xiàn)氣泡的現(xiàn)象將越來越少；⑤組織培訓(xùn)教育，增強(qiáng)作業(yè)人員的責(zé)任心，愛護(hù)機(jī)械設(shè)備，及時(shí)保養(yǎng)，嚴(yán)格按照配合比進(jìn)行施工，就會(huì)避免因澆筑不連續(xù)等原因出現(xiàn)施工冷縫的情況；對(duì)混凝土襯砌外觀質(zhì)量缺陷控制要點(diǎn)進(jìn)行講解、分析，提高施工質(zhì)量，在施工中與實(shí)際操作相結(jié)合，不斷提高襯砌施工的水平。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用PDPC法(見圖5)，提高工序驗(yàn)收合格率。

圖5 保證驗(yàn)收合格率達(dá)90%以上的PDPC預(yù)案

實(shí)施二：深入了解針梁式臺(tái)車襯砌施工方法，優(yōu)化施工工藝

深入了解、學(xué)習(xí)針梁式臺(tái)車襯砌施工方法，學(xué)以致用，優(yōu)化施工工藝，由項(xiàng)目總工進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和指導(dǎo)，機(jī)械總工負(fù)責(zé)機(jī)械設(shè)備的安全操作培訓(xùn)。

到其他施工單位觀摩學(xué)習(xí)，吸取他們的施工優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化自身不成熟的施工工藝，多查閱有關(guān)資料，加強(qiáng)溝通，深入進(jìn)行交流。

由質(zhì)檢員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，加強(qiáng)工序過程控制，確保施工質(zhì)量。

實(shí)施三：優(yōu)化配合比

根據(jù)有資質(zhì)單位出具的理論配合比，通過試驗(yàn)室多次試配、業(yè)主試驗(yàn)室復(fù)核，選定最優(yōu)、最經(jīng)濟(jì)的配合比，試驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)指導(dǎo)，及根據(jù)原材料含水率變化調(diào)整配合比參數(shù)，控制因配合比的原因出現(xiàn)的混凝土襯砌外觀質(zhì)量缺陷。

10 效果驗(yàn)證

QC小組按照各項(xiàng)對(duì)策進(jìn)行實(shí)施，隧洞混凝土襯砌外觀質(zhì)量缺陷得到了有效控制。2014年 9月10日—10月31日，統(tǒng)計(jì)了已完成的116組襯砌外觀質(zhì)量，見表5。

表5 116組襯砌外觀質(zhì)量缺陷統(tǒng)計(jì)

10.1 預(yù)期目標(biāo)

通過QC小組活動(dòng)，將混凝土襯砌外觀質(zhì)量缺陷比例控制在了16.4%以內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)(見圖6)。

圖6 活動(dòng)前后效果對(duì)比

10.2 技術(shù)效益

通過QC小組活動(dòng)對(duì)隧洞襯砌外觀質(zhì)量缺陷進(jìn)行了有效的控制，較好地解決了因襯砌外觀質(zhì)量缺陷造成的影響，確保了施工安全和質(zhì)量。

10.3 經(jīng)濟(jì)效益

隧洞襯砌外觀質(zhì)量缺陷得到了有效控制，減少了后期修補(bǔ)，降低了施工成本。

11 制定鞏固措施

加強(qiáng)對(duì)襯砌后混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，合理安排時(shí)間保養(yǎng)機(jī)械，確保正常使用，使襯砌施工正常進(jìn)行；施工過程中加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督指導(dǎo)，對(duì)襯砌外觀質(zhì)量缺陷等問題開展研究，通過調(diào)查和分析確定影響襯砌施工的主要原因，吸取好的施工工藝，研究形成一套控制隧洞襯砌外觀質(zhì)量缺陷的方法；項(xiàng)目法人單位邀請(qǐng)水工隧洞專家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)，加強(qiáng)過程控制，保證襯砌外觀質(zhì)量；保證洞內(nèi)通風(fēng)效果，改善洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境。

12 結(jié) 語

經(jīng)過QC小組成員共同努力，有效控制了隧洞襯砌外觀質(zhì)量缺陷，解決了施工中的難題，較好地完成了預(yù)期目標(biāo)，提高了解決實(shí)際問題能力， QC小組成員的素質(zhì)也得到了提高。

Improvement of Small Section Tunnel Lining Quality of Needle Girder Trolley

GU Yaomin1, YU Haiwei2, TIAN Jianlin1

(1.NingxiaWaterInvestmentGroupCo.,Ltd.,Yinchuan750002,China;2.ChinaRailwayTunnelGroupNo. 1DepartmentCo.,Ltd.,Chongqing401123,China)

The project legal person, Ningxia Water Investment Group Co., Ltd. organizes cooperated-construction parties to study key technologies aiming at lining construction of tunnel needle girder trolley by combining with the actual situation according to the characteristics of long distance and small section tunnel concrete lining construction. The construction technology of horseshoe-shaped section and integrated tunnel lining is optimized through strengthening management and QC group activities from the links of water stop installation, formwork, concrete mixing, concrete pouring and vibrating, etc. Theory is combined with practice for systematically solving the problem of unsatisfactory construction quality due to insufficient lining construction experience of needle girder trolley when the needle girder trolley is used in small section tunnels. The construction quality is improved, and the purpose of passing acceptance by one time is reached. Rework and repair are avoided, thereby reducing construction cost and accumulating precious experience for similar projects in the future. The technology has higher popularization and application value as well as broad application prospects.

water diversion tunnel; needle girder trolley; appearance quality

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.06.003

TV554

A

1673-8241(2017)06- 0011- 07