輸水隧洞襯砌混凝土質(zhì)量控制及要點分析

李瑞佳

（浙江水專工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，浙江 杭州 310000）

1 工程概況

杭州市第二水源千島湖配水工程施工監(jiān)理IV標(biāo)段，樁號范圍:K50+850 ～ K63+480 m，K69+100 ～ K76+400 m。標(biāo)段主要施工內(nèi)容:輸水隧洞的開挖、一次支護、襯砌，線路配套管理房及放水建筑物施工，有關(guān)金屬結(jié)構(gòu)和機電設(shè)備采購、制作及安裝等。標(biāo)段內(nèi)的輸水隧洞，襯砌混凝土主要包括:普通襯砌段的C30W8F50鋼筋混凝土、鋼管襯砌段的C25W8F50外包素混凝土。普通襯砌段的C30W8F50鋼筋混凝土襯砌，分標(biāo)準(zhǔn)襯砌段和局部擴挖段。標(biāo)準(zhǔn)襯砌段，襯砌間距12.0 m為一個施工單元，襯砌后直徑6.7 m，混凝土保護層凈厚度為7 cm。

2 襯砌混凝土質(zhì)量控制

輸水隧洞襯砌混凝土工程的工作量大、洞內(nèi)工作面及作業(yè)空間受限、現(xiàn)場情況復(fù)雜、工期緊、混凝土外觀質(zhì)量要求高（工程合同質(zhì)量目標(biāo)“優(yōu)良”，且計劃“創(chuàng)優(yōu)奪杯”），加之工程建設(shè)地處于環(huán)保、水保較為敏感的區(qū)域，政策要求相對嚴格。因此，需要對混凝土襯砌施工的各個要素、環(huán)節(jié)（施工準(zhǔn)備條件、原材料、開倉、拌和、運輸、入倉鋪料、平倉振搗、拆模和后期養(yǎng)護等）進行重點分析和實施事前、事中、事后的全面監(jiān)管，也有利于各參建方開展質(zhì)量管控和保證襯砌混凝土的質(zhì)量。

2.1 襯砌混凝土實施前作業(yè)面驗收及有關(guān)準(zhǔn)備工作控制

2.1.1 隧洞開挖斷面復(fù)核與洞壁、基巖面清洗準(zhǔn)備

在單個作業(yè)面的隧洞開挖工作結(jié)束后，施工、監(jiān)理單位的測量人員對相應(yīng)的隧洞開挖斷面進行系統(tǒng)、全面地測量復(fù)核，重點是找出欠挖突出部位現(xiàn)場標(biāo)記和督促項目部在襯砌工作開始或鋼筋綁扎前集中處理，以免局部凸起的欠挖處理對后期的襯砌作業(yè)進度造成較大影響。另外，隧洞開挖斷面復(fù)核也是保證混凝土襯砌厚度的有效前提。

底板基巖面和洞壁清洗效果的判定、把握，對不同的檢查，驗收人員存在一定的經(jīng)驗彈性。本工程的各作業(yè)面，在首次（即第一段）進行清基或洞壁清洗驗收時，均組織參建方代表（建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理、施工等）一同進行現(xiàn)場聯(lián)合把關(guān)、驗收。目的在于協(xié)調(diào)各方對清洗程度、需達到的效果等達成一致的認識，統(tǒng)一各作業(yè)面驗收標(biāo)準(zhǔn)，避免出現(xiàn)不同作業(yè)面、不同標(biāo)段、不同驗收人員，對清洗的達標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求不一、驗收尺度相差過大。

本工程采用端退法，分找平層、底板和邊頂拱澆筑3部分施工。部分洞段實行邊清基、邊澆筑找平層、底板和邊頂拱的分段流水施工，導(dǎo)致出現(xiàn)清基質(zhì)量驗收工作頻繁，清基作業(yè)與找平層、底板、邊頂拱澆筑工序施工之間相互干擾大，施工效率低的現(xiàn)象。建議在今后其他類似工程施工時，首先集中力量完成單向作業(yè)洞段的整體基礎(chǔ)巖面清理及找平層澆筑，再進行后續(xù)的底板及邊頂拱施工。

2.1.2 混凝土原材料、配合比試驗準(zhǔn)備

本工程襯砌混凝土分為2種: C25W8F50（鋼襯段）、C30W8F50（鋼筋混凝土襯砌段）。各部位混凝土工作開始前，督促施工單位按照設(shè)計及規(guī)范要求，提前對不同標(biāo)號的混凝土用料（水、水泥、砂石骨料、粉煤灰、外加劑等）進行取樣送檢和試驗配比，并由試驗室出具專門的配合比報告報監(jiān)理單位審批后使用。作為現(xiàn)場混凝土拌和質(zhì)量控制的重要依據(jù)，施工過程中應(yīng)嚴格參照執(zhí)行。施工中不得隨意更改配比，遇有特殊情況確需調(diào)整配比的，由試驗室重新出具配比報監(jiān)理單位重新批準(zhǔn)后方可使用。

配合比要重點控制材料的品質(zhì)和用量，具體指標(biāo)有:總用水量（包括骨料含水、外加劑水溶液用水）、水泥用量（一般不宜低于70 kg/m3）、膠凝材料用量（一般不宜低于140 kg/m3）、骨料級配和總重量、砂率、水灰比等。

2.1.3 襯砌臺車制作與安裝準(zhǔn)備

為保證工程全洞段襯砌質(zhì)量，除不規(guī)則的部位（如主支洞交叉段），均要求采用整體式鋼模臺車模筑。

根據(jù)合同文件及現(xiàn)場實際對工期進度要求，隧洞工程一般作業(yè)面采用單臺車進行襯砌，關(guān)鍵作業(yè)面則必須采用雙臺車進行襯砌?；炷烈r砌所用鋼模臺車需施工單位根據(jù)隧洞襯后尺寸事先專門設(shè)計和向廠家定制，在廠家制作完成后運至施工現(xiàn)場。在洞內(nèi)進行拼裝，拼裝完成投入使用前需參建方代表（建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理、施工等）共同到場進行聯(lián)合驗收，重點對臺車模板的外輪廓尺寸、支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定特性等進行測量、檢查，驗收合格后方可投入使用。

臺車日常使用過程中，每倉混凝土澆筑結(jié)束拆模后及下倉混凝土開倉澆筑前，均需對鋼模臺車進行檢查，將模板表面附著物清理干凈、涂抹脫模劑。對發(fā)現(xiàn)的臺車缺陷，應(yīng)及時修復(fù)，必要時返廠處理或聯(lián)系廠家到現(xiàn)場指導(dǎo)進行消缺處理。

2.1.4 澆筑方案、倉面劃分與施工順序安排準(zhǔn)備

施工單位應(yīng)根據(jù)標(biāo)段內(nèi)各作業(yè)面及現(xiàn)場的實際情況，制定標(biāo)段內(nèi)專門的《襯砌專項施工方案》，報監(jiān)理單位審批后實施，做到提前計劃、安排，施工過程科學(xué)、合理。對標(biāo)段內(nèi)各個作業(yè)面的澆筑先后順序、澆筑時間、澆筑強度等，有總體表述和整體安排。方案內(nèi)容應(yīng)包含:采用單臺車或雙臺車襯砌的澆筑，已劃定的各個襯砌段分倉描述（如:一般倉面按照12 m劃為1個施工單元），特殊部位隧洞在水平方向起弧段和豎直方向的起坡段、鋼襯與混凝土漸變段、主支洞交叉口以及各襯砌段的首末端倉位及預(yù)留段等，根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當(dāng)調(diào)整倉位長度。

2.2 原材料、中間產(chǎn)品質(zhì)量控制

原材料是組成混凝土的基礎(chǔ)，原材料品質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到混凝土質(zhì)量的好壞，因此首先應(yīng)把好原材料質(zhì)量關(guān)[1]。襯砌混凝土用原材料、中間產(chǎn)品主要有:拌和用水、水泥、骨料、摻和料、外加劑、鋼筋、止水等，質(zhì)量須達到設(shè)計及有關(guān)規(guī)范要求。對原材料的質(zhì)量控制，除經(jīng)常檢測外，還要求質(zhì)量控制人員隨時掌握其含量的變化規(guī)律，并擬定相應(yīng)的對策措施。本工程為保證骨料的石粉含量穩(wěn)定，要求投入水洗設(shè)備采用濕法生產(chǎn)。

鋼筋的加工制作在加工廠內(nèi)完成，施工人員現(xiàn)場綁扎安裝。重點檢查控制的主要內(nèi)容有:鋼筋規(guī)格、尺寸，鋼筋安裝位置，保護層厚度，橫、縱向間距，連接方式和搭接長度，斷開位置等指標(biāo)。混凝土中鋼筋保護層厚度及鋼筋間距，也是襯砌混凝土監(jiān)理質(zhì)量控制工作的主要內(nèi)容。綁扎時根據(jù)設(shè)計圖紙，測放中線、高程等控制點，對照圖紙，利用預(yù)埋錨筋，布設(shè)好鋼筋網(wǎng)骨架。鋼筋網(wǎng)骨架設(shè)置核對無誤后，鋪設(shè)分布鋼筋。鋼筋結(jié)構(gòu)和保護層調(diào)整好后，墊設(shè)預(yù)埋混凝土塊，用電焊加固骨架確保牢固。

2.3 混凝土現(xiàn)場生產(chǎn)拌和、運輸質(zhì)量控制

2.3.1 拌合設(shè)備和場站數(shù)量設(shè)置要求

要求施工單位根據(jù)標(biāo)段內(nèi)的高峰期混凝土澆筑強度，合理配備和設(shè)置現(xiàn)場拌合場站和設(shè)備的數(shù)量。做到兼顧標(biāo)段內(nèi)各作業(yè)面混凝土需要的同時，確保高峰期混凝土澆筑強度。

2.3.2 拌合計量系統(tǒng)控制

現(xiàn)場各拌合站在開始籌建時，應(yīng)盡可能地選用帶有自動稱量和記錄功能的拌合控制系統(tǒng)。過程中，嚴格按照批準(zhǔn)的配合比進行拌制，對水、水泥、骨料、粉煤灰、外加劑等的稱量，做到準(zhǔn)確無誤，并確保拌合時間不少于規(guī)范規(guī)定的最少時間:自落式拌合機≥90 s、強制式攪拌機≥60 s；其他型號另對照規(guī)范要求。

要求安排固定人員進行拌和計量控制系統(tǒng)操作，不得頻繁更換，使拌和物質(zhì)量保持相對穩(wěn)定。操作人員必須負責(zé)、認真和實事求是，對各項拌合參數(shù)及有關(guān)操作方法熟知、熟用，記錄準(zhǔn)確。

2.3.3 現(xiàn)場混凝土溫控設(shè)施、設(shè)備投入控制

混凝土入倉溫度要求不大于28 ℃。夏季高溫時段，現(xiàn)場露天拌和須投入必要的溫控設(shè)備和采取必要的溫控措施:要求在骨料倉上方搭設(shè)遮陽篷和設(shè)置冷水噴灑裝置，水泥儲存罐體外應(yīng)采用密目遮陽網(wǎng)覆蓋，現(xiàn)場配備冷水制冷機進行冷水拌和。因拌和場站露天放置，混凝土開倉應(yīng)盡量避開每日高溫時段，盡可能安排在夜間、低溫時段澆筑，混凝土罐車外應(yīng)有必要的遮蓋或保溫。拆模后及時灑水養(yǎng)護，保持混凝土表面濕潤。

2.3.4 拌合設(shè)備日常維護保養(yǎng)

為保證混凝土工程施工的正常、連續(xù)，需注重對拌合設(shè)備的日常維修、保養(yǎng)檢查，督促施工單位及時排除故障，每次停機后將拌合料斗清理干凈。

2.3.5 混凝土運輸

混凝土運輸主要分2段:洞外至洞內(nèi)罐車運輸、洞內(nèi)倉面附近至倉內(nèi)輸送泵泵送入倉。

各標(biāo)段及工作面根據(jù)現(xiàn)場澆筑強度需要，配備足夠的混凝土罐車和輸送泵，并留有一定的備用品。日常使用中，做好車輛和設(shè)備的維修、保養(yǎng)，配備專業(yè)的司機及熟練的泵車操作人員，并對其詳細交底。盡可能避免由于運輸設(shè)備故障、人員操作失誤等原因?qū)е碌幕炷翝仓袛嗍录l(fā)生，一旦發(fā)生輸送泵間歇中斷（間歇時間大于45 min）及時清除混凝土泵和輸送管內(nèi)的混凝土并清洗。

運輸途中和卸料過程中，嚴禁加水。泵送混凝土之前先泵送砂漿潤滑，泵送完畢后，及時用壓力水清洗混凝土泵和輸送管。

2.4 襯砌混凝土入倉及澆筑過程控制

在混凝土澆筑前，倉面（基面及洞壁清洗、澆筑厚度、鋼筋、止水及預(yù)埋件等）須經(jīng)過監(jiān)理驗收合格，同意開倉后實施澆筑。倉面檢查合格批準(zhǔn)澆筑后，應(yīng)及時開倉澆筑混凝土，延后時間控制在24 h內(nèi)。若開倉澆筑時間延后超過24 h且倉面污染時，應(yīng)重新檢查處理[2]。嚴禁不合格料入倉，有不合格料入倉應(yīng)挖出?；炷寥雮}塌落度，宜控制在160 ～ 220 mm為宜（分別在出料口和澆筑倉面檢測）。澆筑過程中，應(yīng)根據(jù)下料情況交替的變換臺車上的混凝土入倉料口，使洞室兩側(cè)的襯砌混凝土保持對稱均勻上升。襯砌前有滲水的洞段，根據(jù)排水要求在倉面預(yù)埋排水管路，對滲水進行引排，防止外水進入倉內(nèi)。澆筑后出現(xiàn)滲漏的洞段，則通過提前打設(shè)固結(jié)灌漿孔兼做排水孔的方法對混凝土內(nèi)水壓力進行釋放，從而避免內(nèi)水壓力過大造成混凝土破壞。

每層的鋪料厚度適度，不宜過大?；炷寥雮}后由遠端向近端均勻布料，腰線以下分層厚度控制在50 cm以內(nèi)，腰線以上臺車穩(wěn)定后厚度適當(dāng)加大，但最大不超過1 m。入倉混凝土應(yīng)及時平倉振搗，不應(yīng)堆積。需要安排人工進入倉內(nèi)推平，不得以振代平。利用手持振搗器與襯砌臺車上自帶的附著式振搗器結(jié)合振搗，做到充分振搗（每次振搗時間不少于30 s、手持振搗器插入下層混凝土5 cm左右），加強上、下層混凝土的結(jié)合，避免漏振、過振、上下層結(jié)合部位脫開現(xiàn)象發(fā)生。在鋼筋密集、止水片、預(yù)埋件等部位細心振搗，不應(yīng)觸及鋼筋、止水及預(yù)埋件，但其周邊混凝土應(yīng)振搗密實。混凝土澆筑過程中，不應(yīng)向倉內(nèi)加水。如發(fā)現(xiàn)混凝土和易性較差時，應(yīng)采取加強振搗等措施。倉內(nèi)泌水應(yīng)及時排除，避免外水進入倉內(nèi)。不應(yīng)在模板上開孔趕水，帶走灰漿；澆筑過程中粘附在模板、鋼筋和預(yù)埋件表面的灰漿，應(yīng)及時清除。

隧洞襯砌混凝土的頂部為襯砌施工的薄弱部位，因此要特別注意混凝土收倉階段控制?？刹扇∵m當(dāng)調(diào)增混凝土塌落度、延長壓入時間的方法，由低處向高處壓入將頂部充填密實，以減少頂部空洞和后期回填灌漿工程量。事先制定混凝土澆筑中斷預(yù)防措施，做到少留或不留施工縫，確?；炷翝仓恼w質(zhì)量。澆筑過程應(yīng)盡可能連續(xù)、一次澆筑完成，遇非正常中斷（中斷時間大于2 h或倉面已澆筑混凝土表面出現(xiàn)初凝），應(yīng)采取措施對施工縫進行及時處理并經(jīng)監(jiān)理檢查同意后方可繼續(xù)澆筑。因故中斷且超過允許間歇時間，但混凝土尚能重塑者，可繼續(xù)澆筑，否則應(yīng)按施工縫處理。

2.5 襯砌混凝土拆模、鑿毛與局部缺陷處理

根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，直立面脫模時混凝土強度不應(yīng)小于0.8 MPa。每倉混凝土拆模時，混凝土應(yīng)能承受自重，并且表面和棱角不受破壞；拱部混凝土達到5.0 MPa以上時（洞徑不大于10 m）移動臺車拆除模板[3]。經(jīng)過現(xiàn)場實踐及經(jīng)驗確定，拆模時間夏季一般不得早于12 h，冬季一般不得早于15 h，否則難以保證混凝土襯砌質(zhì)量。

底板兩側(cè)小邊墻與邊頂拱交接部位施工縫面鑿毛處理，要求在混凝土強度達到2.0 MPa或混凝土終凝以后，采用人工鑿毛和配合高壓水槍沖洗的方法。鑿至表面無乳皮，粗砂微露。嚴禁在表面混凝土未凝固時，采用人工隨意拉毛的方法進行處理。

為減少混凝土表面裂縫，本工程在每倉襯砌混凝土的中部設(shè)置環(huán)向誘導(dǎo)縫?？p內(nèi)設(shè)環(huán)向鋼邊橡膠止水帶，止水帶與巖壁間預(yù)埋環(huán)向松木板，板厚2 cm，松木板表面涂刷脫模劑。脫模后第2天，應(yīng)及時在每倉襯砌混凝土的中部預(yù)埋松木板位置切割環(huán)向誘導(dǎo)縫，誘導(dǎo)縫切割要求:表面順直美觀，寬度、深度不小于設(shè)計尺寸（底板、矮邊墻切割深度不小于5 cm，邊墻及頂拱不小于4 cm）。

每倉混凝土的表面要求平整、無明顯色差，輪廓尺寸滿足設(shè)計尺寸及過水?dāng)嗝嬗嘘P(guān)要求。對表面出現(xiàn)的蜂窩、麻面、滲水、裂縫、錯臺和模板走樣等質(zhì)量問題或缺陷，詳細分類、記錄和制定處理方案，并及時采取針對性的措施進行處理。

2.6 襯砌混凝土養(yǎng)護控制

水工隧洞襯砌混凝土的養(yǎng)護時間一般不少于28 d，養(yǎng)護期內(nèi)混凝土表面始終保持濕潤狀態(tài)，可選用人工灑水養(yǎng)護或機械設(shè)備、養(yǎng)護裝置等進行養(yǎng)護，過程應(yīng)保持連續(xù)。根據(jù)本工程的養(yǎng)護經(jīng)驗，建議購置霧炮機或制作專門養(yǎng)護裝置用于隧洞襯砌混凝土的養(yǎng)護，一方面滿足經(jīng)濟、適用原則，另一方面保證養(yǎng)護時間連續(xù)，效果顯著。必須建立專門的養(yǎng)護記錄臺賬，對養(yǎng)護過程進行認真、詳實記錄。

3 討論與結(jié)論

輸水隧洞襯砌混凝土質(zhì)量控制是一項內(nèi)容繁雜的管控工作，受現(xiàn)場條件、施工管理要素等影響明顯，在實踐中還需要根據(jù)不同的工程內(nèi)容進行具體分析和采取有針對性措施。本工程在襯砌混凝土施工方面采取較為嚴格的溫控、養(yǎng)護、環(huán)保等措施（如冷水機、骨料水洗機、霧炮機養(yǎng)護、壓濾機裝置的使用和誘導(dǎo)縫的設(shè)置等），施工進度、質(zhì)量等總體得到有效控制，但和預(yù)期目標(biāo)還存在一定的偏差。建議在今后的類似工程中，除上述措施外尚需注意以下問題和施工環(huán)節(jié)的優(yōu)化、改進。

（1）邊頂拱模板與底板已澆筑的矮邊墻部位，易出現(xiàn)接縫不嚴、漏漿現(xiàn)象，施工中及時檢查處理。

（2）襯砌臺車日常維護、保養(yǎng)不到位，模板局部凹坑變形，施工過程中修復(fù)臺車缺陷給施工質(zhì)量和進度造成一定的影響。建議在今后臺車制作、驗收時，認真檢查、嚴格控制臺車模板表面平整度和進一步改進模板背部圍檁、支撐系統(tǒng)，督促施工單位日常積極、主動維護、保養(yǎng)襯砌臺車。

（3）使用雙臺車同時進行單向隧洞混凝土襯砌，對項目部的施工組織、所需施工資源（人員、機械設(shè)備、材料等）投入等方面相比單臺車襯砌作業(yè)相互干擾因素多、要求高，混凝土入倉澆筑時間稍長，未發(fā)揮預(yù)期的襯砌速度。建議在類似工程中，有關(guān)決策部門應(yīng)綜合考慮成本、進度，結(jié)合自身管理能力，慎重選用雙臺車平行襯砌作業(yè)。

（4）在襯砌混凝土表面裂縫的預(yù)防和控制方面，尚需進一步探討、提高。