淺談隧道二襯鋼筋保護層的重要性及控制

【摘要】隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的深入發(fā)展，以及PPP（Public-Private-Partnership）模式的逐步成熟，全國交通領(lǐng)域迅猛發(fā)展，同時，受公路線形工程穿山越嶺的特性影響，橋隧工程得到大量推廣應(yīng)用。特別是在地形、地質(zhì)復(fù)雜的西南地區(qū)，隧道工程在工程項目中占比頗高，往往成為進度、質(zhì)量控制關(guān)鍵部位。二襯鋼筋保護層厚度作為隧道工程的重要分項施工內(nèi)容，保護層不足將直接關(guān)系到二襯的耐久性和穩(wěn)定性。而伴隨著施工標準化和質(zhì)檢驗收要求的不斷提高，如何更好的控制隧道施工質(zhì)量成為需要探索和解決的重要工作。

【關(guān)鍵詞】二襯;鋼筋保護層;施工質(zhì)量;控制;措施

近年來，新奧法原理在隧道施工中廣泛應(yīng)用，但業(yè)界人士對二襯是否參與受力意見不統(tǒng)一[1]。根據(jù)實地多個項目檢測發(fā)現(xiàn)，在西南地區(qū)特有的喀斯特地貌、炭質(zhì)泥巖等圍巖情況下，二襯的作用仍然十分重要。研究數(shù)據(jù)表明，保護層偏厚，鋼筋未能及時承載應(yīng)力，將降低結(jié)構(gòu)受力有效面積;保護層偏薄，鋼筋容易銹蝕，將降低結(jié)構(gòu)耐久性。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計顯示，目前全國隧道工程二襯鋼筋保護層厚度合格率處于40%～70%的之間，針對此情況，亟需認真分析原因，制定有效措施，提高合格率。

1、二襯鋼筋保護層的作用機理

1.1 化學(xué)保護作用方面

保護層厚度即位置關(guān)系，結(jié)合化學(xué)、物理兩方面的保護作用對其進行分析。保護層越厚、密實度越高，粘結(jié)性越好，同時有效抵抗空氣中的CO2滲入混凝土與Ca（OH）2反應(yīng)降低鋼筋周圍環(huán)境的PH值，阻止鋼筋表面在高堿性環(huán)境下形成的鈍化膜遭受破壞而銹蝕，延長結(jié)構(gòu)的耐久性[2]。但保護層太厚（正偏差嚴重超標），會造成結(jié)構(gòu)有效截面尺寸減小，易出現(xiàn)受拉區(qū)混凝土開裂而鋼筋并未參與受力，影響結(jié)構(gòu)的安全性，且厚度超過5倍鋼筋直徑時，粘結(jié)力通常不再增加。保護層太?。ㄘ撈顕乐爻瑯耍⒚軐嵍炔?，且表面混凝土的碳化造成強度、堿度的降低并出現(xiàn)收縮情況，很快將發(fā)生上述化學(xué)反應(yīng)，鋼筋表面形成銹坑和銹斑會對周圍混凝土產(chǎn)生壓力并剝落，銹蝕問題持續(xù)惡化，影響結(jié)構(gòu)的耐久性。

1.2 共同受力作用方面

鋼筋作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物中的一道重要工序，通常在Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ級圍巖區(qū)段的二襯中設(shè)置有鋼筋。因其有較強的抗拉強度，彌補了混凝土抗拉強度低的不足，且兩者的彈性模量接近，能形成較好的膠合力及良好的握裹性，有效承擔軟弱圍巖中隧道二襯常見的拱腳外側(cè)及仰拱內(nèi)側(cè)的拉應(yīng)力[3]。為確保兩者之間能協(xié)同受力，鋼筋保護層厚度的控制對二襯質(zhì)量影響很大。

2、隧道二襯保護層厚度偏差原因

二襯鋼筋通常由雙層鋼筋網(wǎng)構(gòu)成，總體呈圓筒形，安裝工藝相對復(fù)雜。安裝過程中，外層鋼筋網(wǎng)安裝精度受初支面平整度及環(huán)形鋼筋垂直度影響，易出現(xiàn)偏位或輕微變形;內(nèi)層鋼筋網(wǎng)定位時，為保證兩層鋼筋網(wǎng)間距，則會因外層鋼筋網(wǎng)的偏差隨之偏位，從而導(dǎo)致鋼筋保護層偏厚或偏薄。

2.1 施工人員質(zhì)量意識低

在實例隧道工程項目施工過程中，經(jīng)現(xiàn)場對二次襯砌施工班組負責鋼筋制安的工人進行考核發(fā)現(xiàn)，考核通過率不足60%，普遍存在施工人員質(zhì)量意識差，對質(zhì)量控制要點和要求理解不徹底，直接影響二次襯砌混凝土鋼筋保護層質(zhì)量。

2.2 二次襯砌混凝土鋼筋骨架安裝精度差

采用現(xiàn)場測量的方式，對已完成鋼筋安裝的二次襯砌混凝土鋼筋骨架位置、間距進行測量復(fù)核，發(fā)現(xiàn)部分鋼筋間距存在較大偏差，對局部混凝土保護層影響大，導(dǎo)致鋼筋保護層合格率達不到要求。

2.3 保護層墊塊安裝錯誤

采用現(xiàn)場檢查的方式，對已完成鋼筋安裝的二次襯砌混凝土的鋼筋保護層墊塊進行檢查，發(fā)現(xiàn)墊塊數(shù)量每平米少于4個，未呈梅花形布置，墊塊固定隨意，未采用細鐵絲綁牢。不符合要求。

3、鋼筋保護層厚度控制措施

3.1 鋼筋骨架安裝精度提升措施

3.1.1鋼筋間距定位簡易卡具設(shè)計

選用5米長2.5號等邊角鋼（25*3，1.124kg/m），根據(jù)不同圍巖的二襯環(huán)形鋼筋間距，分別在角鋼兩面等距離沖孔，選用成套螺帽、螺栓（若干）固定于角鋼孔上。該簡易定位卡具攜帶輕便，便于安裝，且至少適用于兩種鋼筋間距。

3.1.2雙層鋼筋厚度定位筋計算及加工

定位U型筋加工前，根據(jù)不同等級圍巖段的雙層鋼筋厚度、鋼筋直徑、保護層厚度等參數(shù)精確計算下料長度，數(shù)量足夠，保證兩層鋼筋的有效連接和固定。

3.1.3主要技術(shù)措施

定位卡具及定位筋使用：定位卡具在環(huán)向鋼筋安裝時，分別固定于拱腳、拱部、拱頂?shù)任恢?，U型定位筋根據(jù)圖紙要求，適當加密安裝。通過此兩種技術(shù)措施，可以有效提高縱向間距和層間厚度，確保鋼筋骨架整體牢固，穩(wěn)定性好，減少鋼筋網(wǎng)片安裝后因自重失穩(wěn)、綁扎不牢或砼振搗而導(dǎo)致的變形，有效提升鋼筋保護層合格率。

加強測量控制：在每倉二次襯綁扎鋼筋前對隧道初支凈空進行測量放樣，確定隧道輪廓線長度，根據(jù)長度下料;外層鋼筋綁扎結(jié)束后再次進行測量放線，確定內(nèi)層主筋的具體為止，在外層鋼筋上焊接定位鋼筋，控制內(nèi)層主筋的位置;定位筋設(shè)置好后，先綁扎二襯兩端頭處鋼筋，端頭鋼筋綁扎完后從兩端頭拉水平線，粉筆標出環(huán)向主筋布設(shè)位置，然后施工中間部分鋼筋，各鋼筋交叉處均應(yīng)綁扎。安裝完成后復(fù)測鋼筋骨架安裝位置、間距，確保滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

加強鋼筋骨架安裝過程監(jiān)管：鋼筋骨架安裝過程中全過程旁站，發(fā)現(xiàn)問題及時修正，二襯臺車定位前對鋼筋骨架安裝質(zhì)量進行三檢制檢查，準確無誤后方可進行二襯臺車定位。

3.2 提升保護層墊塊安裝精度

二襯內(nèi)層鋼筋綁扎結(jié)束后，在主筋上綁扎高強度保護層墊塊，墊塊數(shù)量按4個/㎡控制，局部要求加密，且呈梅花形布置，墊塊用細鐵絲綁牢在外層鋼筋上，安裝的過程中施工班組長及部位負責人全過程旁站。

保護層墊塊綁扎完成后進行二襯臺車定位，定位完后檢查保護層墊塊是否有損壞或掉落的，發(fā)現(xiàn)損壞或者掉落的及時更換補齊。檢查保護層墊塊是否全部貼近襯砌臺車模板，發(fā)現(xiàn)有未貼近模板的要對主筋進行調(diào)整，直到全部合格為止。

3.3 混凝土澆筑控制措施

混凝土澆搗安排專人指揮，采用分流串桶從檢查窗泵入，從拱腳到拱部到拱頂?shù)捻樞颍覂蓚?cè)對稱、連續(xù)澆筑?；炷琳駬v采用插入式振搗器和臺車附著式振搗器配合振搗，振搗過程中盡量不要觸碰保護層墊塊，并時常檢查墊塊是否完整或掉落。通過相應(yīng)措施，將大大減少澆筑和振搗造成鋼筋變形和移位。

3.4 提升施工人員水平和意識

（1）全員培訓(xùn)：組織對二次

襯砌施工班組全員的覆蓋培訓(xùn)，培訓(xùn)率100%，細致、全面的對各個工序進行技術(shù)質(zhì)量交底，嚴格把控每個環(huán)節(jié)，提高施工作業(yè)人員的質(zhì)量意識，使每個施工人員熟練掌握每道工序的操作要點。

（2）全員考核：對隧道工程技術(shù)、質(zhì)量管理人員及施工人員進行考核，要求考核成績在80分以上，不合格的可進行二次培訓(xùn)并補考，再次不合格的人員進行調(diào)崗或清退。

（3）加強日常監(jiān)管：施工過程中部位負責人、施工班組長認真進行檢查，加強過程監(jiān)管，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，不合格及時返工，加強每道工序過程控制，確保二次襯砌混凝土鋼筋保護層合格率達到70%以上。

結(jié)語：

總而言之，鋼筋保護層厚度對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力情況和耐久性起著至關(guān)重要的作用，亟需采取相應(yīng)措施解決當前二襯鋼保合格率低的現(xiàn)狀。本文分析了二襯鋼筋保護層厚度合格率低的原因，總結(jié)了相應(yīng)的技術(shù)措施。同時，現(xiàn)場加大了施工流程的控制力度，將隧道施工工序標準化、規(guī)范化、簡單化，加快了施工進度，端正了施工人員的思想，有效提高了合格率，保障了保護層的施工質(zhì)量，大大提升了二襯鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性，將質(zhì)量安全融入了構(gòu)筑物的使用壽命。

參考文獻：

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[4]JTGF60-2009，隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[5]JTGF80/1-2017，公路工程質(zhì)量檢驗評定標準[S].

作者簡介：

卓國勇（1989-），男，漢族，福建古田人，工程師，工程碩士，單位：中國水利水電第十六工程局有限公司;專業(yè)：項目管理，研究方向，企業(yè)管理。