蒸汽養(yǎng)護臺車在隧道二襯施工中的應用

杜 強

（中鐵十八局集團第三工程有限公司，河北 涿州 072750）

伴隨著高速鐵路飛速發(fā)展的步伐，對高鐵施工質(zhì)量要求越來越高，如何保證混凝土強度的問題已迫在眉睫。目前國內(nèi)隧道施工已大部分實現(xiàn)機械化作業(yè)，但如何優(yōu)化施工工藝，使得機械化在隧道施工中更為快速有效的發(fā)揮作用，成為了下一步施工中研究的重點。

以往隧道二襯混凝土脫模以后，通常采用灑水或者自然養(yǎng)護方式對其進行養(yǎng)護。近年來，有多家單位開發(fā)研制出隧道噴霧養(yǎng)護臺架，通過對二襯混凝土表面灑水降溫，降低混凝土內(nèi)部與外部的溫差，從而達到養(yǎng)護的目的。我們通過引進隧道蒸汽養(yǎng)護臺車，模擬工廠內(nèi)蒸汽養(yǎng)護的方式對二襯混凝土進行養(yǎng)護，提高養(yǎng)護效果，節(jié)約施工人員投入，更加快速有效的提高混凝土的強度。

1 臺車參數(shù)和工作原理

臺車總長13m，高度與寬度根據(jù)隧道斷面確定，臺架距離二襯混凝土表面50cm，噴頭距離二襯混凝土表面35cm。臺車由走行系統(tǒng)、型鋼臺架、縱環(huán)向氣囊、蒸汽發(fā)生系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)組成。

主要工作原理是通過設備四周（前后兩端、兩側(cè)邊墻底部）的氣囊密封，對養(yǎng)護區(qū)域形成封閉空間，通過微米級霧化噴嘴實現(xiàn)加濕，另外針對霧化水設置了加熱裝置，確保噴射的霧化水溫度與隧道壁混凝土溫差小。霧化系統(tǒng)結(jié)合濕度傳感器，對封閉空間內(nèi)的濕度進行控制和調(diào)節(jié)，減少人為干預。整套設備走行采用軌行式，與襯砌臺車同軌，襯砌臺車前移后，養(yǎng)護臺車可實現(xiàn)快速就位進行養(yǎng)護施工。

圖1 蒸汽養(yǎng)護臺車橫斷面圖

密封裝置分為端面徑向密封和環(huán)面縱向密封，可滿足不平整度小于±100mm的洞壁密封，該裝置隔熱隔濕。端面徑向密封采用氣囊密封，氣囊固定在臺架環(huán)面支架上。工作時，通過鼓風系統(tǒng)填充氣囊，氣囊膨脹后與襯砌面緊密帖合。環(huán)面縱向密封采用防水布密封，防水布固定在環(huán)面支架上，沿襯砌內(nèi)輪廓面鋪開，端頭與氣囊銜接，使混凝土表面形成一個表面由防水布覆蓋，兩端氣囊密封的密封空間。

圖2 蒸汽養(yǎng)護臺車縱斷面圖

2 蒸汽養(yǎng)護與傳統(tǒng)養(yǎng)護方式的對比分析

首臺蒸汽養(yǎng)護臺車應用于鄭萬高鐵項目6標段的蘇家?guī)r隧道進口，該隧道全長5360m，二襯長度12m/板，C30混凝土厚度55cm，每板二襯混凝土圬工量為128m3，澆注時間多為8～10h，拆模時間為24h，拆模后即將蒸汽養(yǎng)護臺車就位進行養(yǎng)護作業(yè)。

蘇家?guī)r隧道進口第四板襯砌于2017年11月16日21：35澆注完畢，11月17日21：35拆模，拆模后立即進行蒸汽養(yǎng)護；蘇家?guī)r隧道出口第二板襯砌于2017年11月16日19：00澆注完畢，11月17日19：00拆模，拆模后進行灑水養(yǎng)護；后灣隧道進口于2017年11月17日14：00澆筑完畢，11月18日15：00拆模，拆模后用噴霧臺車進行養(yǎng)護?；炷翉姸染鶠镃35，使用相同的原材料及配合比，拆模后混凝土強度為11MPa，養(yǎng)護時間均為7d，通過回彈檢驗實體混凝土1d、7d、28d和56d強度，同時檢測標準養(yǎng)護試件的強度。試驗結(jié)果如表1和圖4。分別在襯砌混凝土芯部進行測溫元器件埋設，在襯砌混凝土拆模后每2h進行一次溫度測量，記錄混凝土芯部溫度和表面溫度，通過芯部溫度調(diào)節(jié)蒸汽養(yǎng)護臺車溫度，使內(nèi)外溫差不大于15℃，以確定養(yǎng)護臺車的養(yǎng)護溫度。經(jīng)試驗可得到混凝土養(yǎng)護臺車的恒溫溫度為40℃。

表1 混凝土強度對比表

通過試驗對比分析，使用二襯養(yǎng)護臺車養(yǎng)護后在自然養(yǎng)護下的收縮值與標準養(yǎng)護的收縮值相差不大，這也證明了早期養(yǎng)護的重要性。因為混凝土的收縮在水化反應過程中形成，而整個水化反應時間雖長，但絕大部分反應集中在混凝土成型后12h，此時由于良好的供水，有效抑制了混凝土的收縮。試驗證明，養(yǎng)護方法對混凝土強度的影響主要在早期。就早期強度而言，使用二襯養(yǎng)護臺車養(yǎng)護條件下的混凝土強度比自然養(yǎng)護條件下的混凝土強度高。早期供水養(yǎng)護極為重要，早期充分供水可以減小混凝土的自縮和干縮，同時有利于早期強度的形成和后期強度的提高。本養(yǎng)護方法起到了早期供水的作用，混凝土試件的早期強度較高，56d強度較自然養(yǎng)護高出一個等級，是一種有效的養(yǎng)護方法。

圖4 強度曲線對比圖

3 存在的問題及下一步改進措施

通過試驗總結(jié)發(fā)現(xiàn)，蒸汽養(yǎng)護臺車在使用過程中仍然存在一些不足，需要在后續(xù)施工過程中進行改進，首先，該臺車目前尚未形成完全的智能化，仍需要人工手動操作才能使用，溫度與濕度不能持續(xù)保持穩(wěn)定，如果增加溫濕度控制柜可能會達到該效果；其次，臺車仍然采用輪軌式走行系統(tǒng)，移動速度慢且靈活性差，下一步可以改進為輪胎式走行，這樣不受軌道限制，使用起來更加方便；最后，該臺車只具備養(yǎng)護功能，不能兼顧敲擊檢查使用，通過在端頭增加檢查平臺可以解決此問題。

4 結(jié)束語

通過對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)分析可知：采用蒸汽臺車養(yǎng)護的二襯混凝土7d強度可以達到68%，比自然養(yǎng)護提高6%；14d強度可以達到87%，比自然養(yǎng)護提高6%；28d強度可以達到100%，比自然養(yǎng)護提高4.8%；56d強度可以達到113%，比自然養(yǎng)護提高8.8%。

由此可見，對于混凝土早期強度，臺車養(yǎng)護較自然養(yǎng)護更有優(yōu)勢，能較快提高混凝土早期強度，而且經(jīng)過臺車養(yǎng)護的混凝土最終強度較自然養(yǎng)護的更強。通過臺車養(yǎng)護，混凝土外觀質(zhì)量和強度有了明顯提高。

使用二襯養(yǎng)護臺車對混凝土進行及時養(yǎng)護，不但能保持住混凝土中未凝水分不散失，同時確保水泥水化反應時所需用水量，使混凝土得到良好的養(yǎng)護，對提高混凝土的強度及耐久性有著重要的作用，從而保證了混凝土的質(zhì)量，值得推廣應用。

［1］ Q/CR9226-2015. 鐵總建設［2015］80號鐵路隧道工程施工機械配置技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］ Q/CR9603-2015. 鐵總建設［2015］80號 高速鐵路隧道工程施工技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］ TB 10424-2010. 鐵建設［2010］240號高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準［S］.

［4］ 陳肇元. 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設計方法［J］. 建筑技術(shù)，2013（6）：24-27.