隧道二襯混凝土質(zhì)量通病成因及防治措施研究

文/譚光平、朱良春

1 二襯混凝土在隧道工程中的作用

二襯混凝土的作用因圍巖級(jí)別而異，Ⅰ級(jí)圍巖以自穩(wěn)為主，二襯混凝土不承受圍巖壓力，主要作用是防水、安全儲(chǔ)備、美觀等；Ⅱ級(jí)圍巖和初支變形很小，二襯混凝土承受一般不超過20%的圍巖壓力；III-IV級(jí)圍巖自穩(wěn)能力相對(duì)較差，二襯混凝土承受一般不超過40%的圍巖壓力；V-VI 級(jí)圍巖自穩(wěn)能力很差，設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)考慮拱架加噴錨加固，但其并不足以抑制圍巖變形的發(fā)展，為控制后期圍巖變形，二襯混凝土承受較大壓力，一般為60%左右的圍巖壓力。

2 隧道二襯混凝土質(zhì)量通病的成因分析

2.1 表面蜂窩麻面成因

隧道二襯混凝土的表面會(huì)出現(xiàn)一些類似于蜂窩狀的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)會(huì)造成混凝土局部酥松影響混凝土的質(zhì)量，進(jìn)一步影響整個(gè)工程的質(zhì)量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，基本確定造成表面蜂窩的因素有以下幾種：

2.1.1 施工時(shí)的混凝土配比不當(dāng)

混凝土過于黏稠或和易性較差，產(chǎn)生離析泌水。為了防止混凝土分層，混凝土入模后不敢充分振搗，大量的氣泡排不出來，導(dǎo)致硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)蜂窩麻面的結(jié)果。由于混凝土配合比不當(dāng)，例如膠結(jié)料偏多、砂率偏大、用水量太少、外加劑中有不合理的增稠成分等，都會(huì)導(dǎo)致新拌混凝土過于黏稠，就會(huì)使混凝土在攪拌時(shí)裹入大量氣泡，即使振搗合理氣泡在黏稠的混凝土中排出也十分困難，因此導(dǎo)致硬化混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)蜂窩麻面[1]。

2.1.2 攪拌混凝土的時(shí)間控制不當(dāng)

攪拌混凝土的時(shí)間需要十分嚴(yán)格的控制，攪拌的時(shí)間過短或者過長(zhǎng)都會(huì)對(duì)混凝土的性能造成影響，一般情況下會(huì)造成二襯混凝土的表面出現(xiàn)蜂窩現(xiàn)象是因?yàn)榛炷恋臄嚢钑r(shí)間低于標(biāo)準(zhǔn)的攪拌時(shí)間。

2.2 滲漏水成因

如果局部的混凝土出現(xiàn)裂縫就會(huì)造成滲漏水問題，這個(gè)問題通常會(huì)在隧道工程二襯混凝土的施工管理中出現(xiàn)。出現(xiàn)滲漏水會(huì)對(duì)隧道工程的質(zhì)量造成較大的危害，如果漏水、滲水問題沒有被及時(shí)地發(fā)現(xiàn)，二襯混凝土的質(zhì)量就會(huì)持續(xù)地被破壞，當(dāng)二襯混凝土被破壞到一定程度之后就會(huì)對(duì)隧道工程的整體質(zhì)量造成影響，存在一定的安全隱患。結(jié)合施工管理經(jīng)驗(yàn)，可以得出造成滲漏水質(zhì)量通病的原因有以下幾種：

2.2.1 基巖穩(wěn)定性異常

澆筑施工期間的基巖的穩(wěn)定性是很容易被施工人員忽略的，如果施工人員直接在有雜物殘留的地基上施工，就會(huì)導(dǎo)致基底局部發(fā)生沉降，最終演變成混凝土裂縫。在軟質(zhì)圍巖（矮邊墻）基礎(chǔ)上施工也會(huì)產(chǎn)生同樣的問題。除此之外，在脫模的過程中也可能形成裂縫。

2.2.2 二襯混凝土內(nèi)部產(chǎn)生溫度差

在隧道施工過程中水泥的水化會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，使混凝土的內(nèi)部溫度升高與外部形成一個(gè)溫差，這個(gè)溫差會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生影響。而混凝土的穩(wěn)定控制以及混凝土發(fā)生的溫度裂縫都與這個(gè)內(nèi)外產(chǎn)生的溫差有很大的關(guān)聯(lián)，如果溫差控制得好，相應(yīng)的混凝土的質(zhì)量也會(huì)良好，與之相反，如果溫差控制得不好也會(huì)導(dǎo)致混凝土的質(zhì)量較差，致使混凝土局部形成溫度裂縫。除此之外，如果混凝土的澆筑過程不是連續(xù)的而是發(fā)生了中斷，而且中斷的時(shí)間較長(zhǎng)，超過了混凝土初凝的時(shí)間，就極其容易引發(fā)施工裂縫通病[2]。

2.3 錯(cuò)臺(tái)成因

二襯混凝土錯(cuò)臺(tái)可能會(huì)直接影響隧道工程整體的質(zhì)量，作為隧道二襯混凝土的質(zhì)量通病之一，如果臺(tái)車大梁和模板這兩種最重要的設(shè)備發(fā)生輕微的變形就會(huì)導(dǎo)致二襯混凝土出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)的現(xiàn)象。還有在施工的過程當(dāng)中如果施工的時(shí)間沒有得到精準(zhǔn)的控制，時(shí)間發(fā)生任何的偏差都會(huì)引起二襯混凝土發(fā)生錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，如果施工時(shí)間十分緊張還會(huì)引起更嚴(yán)重的問題，會(huì)對(duì)工程整體的質(zhì)量造成影響，還會(huì)引發(fā)更多通病的出現(xiàn)。

2.4 裂縫成因

2.4.1 二襯混凝土的原材料

在隧道建設(shè)過程中都是使用泵送的方法對(duì)二襯混凝土進(jìn)行澆筑工作的，但是這種澆筑方法要求二襯混凝土的和易性處于一個(gè)較高的水平，但是施工過程中二襯混凝土的和易性是極其不穩(wěn)定的，和易性較低時(shí)就要采用調(diào)整砂率的方法進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者是增加水泥漿（水泥漿的水灰比與混凝土相同），通過增加水泥漿來調(diào)節(jié)混凝土的和易性?；炷?xí)霈F(xiàn)干縮裂縫的一個(gè)主要原因就是砂中的石粉含量較高，砂率一旦被改變混凝土的開裂問題也會(huì)得到很好的改善。能夠引起混凝土開裂的另一個(gè)因素是水泥發(fā)生了水熱化，這種情況可通過增加水泥漿（水灰比與混凝土相同）來改善由于水熱化引起的混凝土開裂，從另一個(gè)角度來看就是增大了水泥的使用量，這樣就能夠有效地減少混凝土在使用的過程中發(fā)生開裂的情況。另外，混凝土當(dāng)中的粉狀顆粒含量較高，即混凝土當(dāng)中粉煤灰，集料的石粉和泥等這些成分較多就會(huì)增加混凝土的干縮量，讓混凝土出現(xiàn)裂縫，引起裂縫這種通病[3]。

2.4.2 二襯混凝土的施工技術(shù)

二襯混凝土的質(zhì)量在施工時(shí)與施工隊(duì)技術(shù)也有著很大的關(guān)聯(lián)。隧道的建設(shè)過程是分成好幾個(gè)階段的，在隧道開挖時(shí)，是隧道初期支護(hù)的施工，支護(hù)能夠有效地穩(wěn)定圍巖狀況，初期支護(hù)的混凝土在施工完成后發(fā)揮的作用是分擔(dān)圍巖的受力，增加了圍巖的穩(wěn)定性。在初期的支護(hù)完成后還要等待圍巖穩(wěn)定，才可以進(jìn)行后續(xù)的施工，如果進(jìn)行后期施工的工作中圍巖的狀態(tài)還未完全穩(wěn)定，這個(gè)時(shí)候施工的強(qiáng)度就可能使圍巖發(fā)生一定程度的位移或沉降，從而引起混凝土表面產(chǎn)生裂縫。除此之外，二襯混凝土在施工的過程中必須使用到的一種方法是模筑施工，使用這種方法最大的問題就是拆模，如果工作人員過早拆模，這個(gè)時(shí)候混凝土還沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度，就很容易造成損壞，輕微的磕碰都會(huì)損害到混凝土。

3 二襯混凝土問題防治措施

3.1 蜂窩麻面防治措施

混凝土含氣量過大，而且引氣劑質(zhì)量欠佳，應(yīng)選擇使用優(yōu)質(zhì)綜合性能較好的引氣劑；降低混凝土黏稠度適當(dāng)調(diào)整混凝土水灰比、砂率、膠結(jié)材料用量以及外加劑的組分，改善混凝土的黏稠性；控制新拌混凝土的和易性，如果混凝土離析泌水，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，必須適時(shí)進(jìn)行復(fù)振或多種振搗（插入與附著式）；選擇使用優(yōu)質(zhì)的脫模劑；二襯混凝土左右對(duì)稱澆筑，每層混凝土澆筑厚度不應(yīng)大于50cm；可加入少量的減水劑和消泡劑（先進(jìn)行試驗(yàn)）增加混凝土表面活性，消除有害氣泡。

3.2 滲漏水防治措施

隧道防排水系統(tǒng)主要以防、截、堵、排結(jié)合，因地制宜、綜合治理為方針，對(duì)于滲漏水問題的防治來說，應(yīng)提前結(jié)合圖紙和現(xiàn)場(chǎng)做好水文地質(zhì)勘查，如破碎帶地質(zhì)、溶洞、地面小溪、水庫以及暗河等特殊狀況，在后期施工中加強(qiáng)控制就會(huì)起到較強(qiáng)的滲漏水預(yù)防作用；尤其是對(duì)于地下水狀況必須加強(qiáng)勘測(cè)，并加深對(duì)于隧道工程所在地氣候條件的分析和了解。

在具體的施工過程中應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)于施工質(zhì)量的控制和管理，針對(duì)混凝土的施工進(jìn)行嚴(yán)格控制和把關(guān)，重點(diǎn)加強(qiáng)混凝土的施工質(zhì)量控制；還應(yīng)做好相應(yīng)的防滲漏施工技術(shù)方案的實(shí)施，確保防滲漏的效果。對(duì)于隧道工程中的滲漏水問題而言，其最為主要的雖然是預(yù)防工作，但是對(duì)于滲漏水事故的治理也是不可或缺的，也是降低隧道工程滲漏水問題不良影響的重要舉措，具體而言，針對(duì)隧道工程的滲漏水問題主要采取的治理措施有截、堵、排等，其中排是最為核心的內(nèi)容，因?yàn)橹挥邪阉淼拦こ虄?nèi)的水排出，才能夠避免其產(chǎn)生更大的危害，一旦滲漏水在隧道內(nèi)大量堆積就會(huì)造成極為嚴(yán)重的后果，影響隧道工程的施工質(zhì)量以及安全。

3.3 錯(cuò)臺(tái)防治措施

錯(cuò)臺(tái)主要分為二襯臺(tái)車模板接縫錯(cuò)臺(tái)和二襯混凝土縱向搭接錯(cuò)臺(tái)，程度不同，防治和解決的措施也不相同，對(duì)于臺(tái)車模板輕微的錯(cuò)臺(tái)可以利用打磨機(jī)來進(jìn)行打磨，必要時(shí)粘貼止縫膠布，從而彌補(bǔ)錯(cuò)臺(tái)造成的工程影響，嚴(yán)重的模板錯(cuò)縫應(yīng)重新加工滿足設(shè)計(jì)要求；二襯混凝土縱向搭接應(yīng)測(cè)量控制縱向、橫向、高程、搭接長(zhǎng)度（一般在10cm～30cm），搭接處不應(yīng)成折點(diǎn)應(yīng)平順。

3.4 裂縫防治措施

各下料窗口應(yīng)布設(shè)均勻，上下左右距離不超過2.5m，避免人字坡和粗細(xì)骨料離析；混凝土左右對(duì)稱澆筑，每層澆筑時(shí)間控制在1 小時(shí)內(nèi)且不大于初凝時(shí)間；在二襯混凝土達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行拆模并及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，使混凝土表面始終保持在濕潤(rùn)的狀態(tài)且不小于7 天，這樣就能在一定程度上減少裂縫的產(chǎn)生。在進(jìn)行原材料的選擇工作時(shí)，也要嚴(yán)格控制混凝土中的粉狀顆粒的含量，按照相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)選擇原材料，在源頭上控制住裂縫的產(chǎn)生。在隧道建設(shè)的過程當(dāng)中也可以設(shè)置沉降縫來減少裂縫的產(chǎn)生。

4 結(jié)語

根據(jù)上文的所有描述，當(dāng)下對(duì)于造成隧道二襯混凝土質(zhì)量通病成因的分析是十分重要的，分析的內(nèi)容具有較強(qiáng)的必要性。為了在以后的隧道建設(shè)工程當(dāng)中減少二襯混凝土這些通病的產(chǎn)生，就要充分了解這些通病產(chǎn)生的原因，然后從源頭上出發(fā)，研究出相應(yīng)的防治措施，保障二襯混凝土的施工質(zhì)量。在不斷進(jìn)行的隧道建設(shè)工作當(dāng)中，建設(shè)工作者要積極汲取以往的施工和管理經(jīng)驗(yàn)，不斷優(yōu)化二襯混凝土在隧道建設(shè)工作當(dāng)中的質(zhì)量管理方案，以提升其質(zhì)量水平。