隧道襯砌混凝土施工質(zhì)量通病及防治措施分析

唐 迪 許紅霞

1 浙江交工金筑交通建設(shè)有限公司 浙江 杭州 310051

2 浙江交工集團(tuán)股份有限公司 浙江 杭州 310051

隨著科技發(fā)展和社會進(jìn)步，隧道襯砌建設(shè)任務(wù)和規(guī)模數(shù)量也在不斷增多，其中存在的問題和缺陷也越來越明顯，隧道工程施工建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)綜合考量一些潛在風(fēng)險(xiǎn)和影響因素，盡可能實(shí)現(xiàn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和交通能力提升的多重目標(biāo)。就隧道襯砌混凝土施工建設(shè)而言，其施工水平和建設(shè)質(zhì)量會對隧道整體產(chǎn)生影響和危害，最終造成工程項(xiàng)目使用期限或壽命大打折扣?；诖?，施工企業(yè)要加強(qiáng)對隧道襯砌工程的重視和關(guān)注，從而提高隧道施工建設(shè)的質(zhì)量與水平。

1 隧道襯砌施工的必要性

隧道襯砌施工分為初襯和二襯等多個(gè)環(huán)節(jié)與步驟，與隧道初襯結(jié)構(gòu)相比，隧道二襯更加復(fù)雜和繁瑣，作用效果也存在明顯差異。就一級穩(wěn)定巖石來說，其結(jié)構(gòu)組成比較牢固，隧道二襯施工主要用來增強(qiáng)防水效果和安全性能，同時(shí)提高隧道外觀的觀賞性，不用考慮圍巖產(chǎn)生的壓力和負(fù)擔(dān);就二級堅(jiān)硬圍巖來說，其負(fù)擔(dān)和壓力也比較小，不需要考慮圍巖承受能力和抗壓效果，在實(shí)際施工建設(shè)過程中需要考慮錨桿鋼筋的腐蝕情況，充分考慮隧道初襯的質(zhì)量與影響，加強(qiáng)隧道二襯施工的重視與關(guān)注，增強(qiáng)錨桿或鋼筋的支護(hù)能力[1]。

2 隧道二次襯砌混凝土施工建設(shè)要點(diǎn)

2.1 施工方法的選擇

按照施工建設(shè)要求和支護(hù)理論有關(guān)規(guī)定，隧道二襯施工需要在初襯基礎(chǔ)上加以改進(jìn)并創(chuàng)新，詳細(xì)了解施工技藝和流程步驟。就二襯混凝土施工建設(shè)而言，由于受到初襯混凝土施工建設(shè)的影響，因此混凝土澆筑方法和手段需要謹(jǐn)慎挑選。

2.2 施工時(shí)間的確立

隧道二襯施工需要注重時(shí)間的選擇和確立，施工時(shí)間選擇不合理會對工程項(xiàng)目整體造成危害與影響。一般條件下，二襯混凝土施工要在初襯和圍巖平穩(wěn)后開始實(shí)行，隧道初襯與圍巖牢固情況的判斷應(yīng)當(dāng)符合以下特征：（1）首先是圍巖變化情況呈下降趨勢；（2）其次是拱腳周邊水平收斂量維持在正常范圍內(nèi)；（3）位移發(fā)生量要占到總量的近八成左右。位移變化速率和變化程度應(yīng)當(dāng)通過具體測算來保障，從工程建設(shè)的安全角度出發(fā)，拱頂下沉速度與水平位移也要維持在合理范圍內(nèi)，不能過高或者過低[2]。

2.3 混凝土施工

(1) 仰拱混凝土。從混凝土流動情況和作用特征分析，隧道仰拱混凝土施工應(yīng)當(dāng)選擇合適的坍落范圍，同時(shí)運(yùn)用插入式振搗器進(jìn)行混凝土振搗和攪拌，注意保護(hù)防水層或水帶等有關(guān)設(shè)施。仰拱混凝土結(jié)構(gòu)不需要承受過多壓力和負(fù)擔(dān)，在澆筑工作完成后就能就行模板拆解工作，然后做好混凝土密封和保濕性操作。

(2) 拱墻混凝土施工。首先要保證坍落度處在健康水平上，選擇半徑位于5毫米到20毫米之間的碎石作為粗集料。拱墻混凝土施工要參考分層原則和對稱要求，運(yùn)用多種振搗方式完成混合振搗，確保混凝土澆筑的嚴(yán)密性和穩(wěn)定性不受影響，混凝土澆筑要伴隨著施工建設(shè)同步進(jìn)行?；炷翝仓陂g要做好機(jī)器設(shè)備的管理與維護(hù)操作，避免出現(xiàn)混凝土澆筑機(jī)器損傷或者停滯現(xiàn)象。

(3) 拱頂混凝土施工。拱頂混凝土施工需要運(yùn)用大量機(jī)器設(shè)備和澆筑手段，混凝土應(yīng)當(dāng)通過泵送軟管有序注入到施工部位及周邊，做好混凝土澆筑軟管的封閉和排氣操作?；炷翝仓^程中，如果排氣管開始出水，則意味著澆筑工作達(dá)到飽和狀態(tài)，此時(shí)需要停止混凝土繼續(xù)輸送，同時(shí)撤掉相應(yīng)的機(jī)器設(shè)備?；炷猎诜忾]過程中，需要做好空氣的排除和控制工作，增強(qiáng)澆筑的嚴(yán)密效果和安全水平。

2.4 回填注漿

通常條件下，隧道二襯施工需要進(jìn)行回填注漿等科學(xué)操作，回填注漿的時(shí)間發(fā)生在混凝土強(qiáng)度高達(dá)八成左右時(shí)，注漿材料和注漿壓力要合理保障?？v向注漿一般采用半徑為20毫米到42毫米的PE管，縱向間距也要合理控制，防水板鋪設(shè)完成后需要進(jìn)行注漿管口的確立和修筑。同時(shí)做好注漿管口的連接與修復(fù)工作，注漿操作完成后運(yùn)用科技手段進(jìn)行檢測與調(diào)整。

3 隧道襯砌混凝土施工通病和預(yù)防措施

3.1 混凝土強(qiáng)度問題

(1) 混凝土強(qiáng)度不夠高

隧道襯砌施工容易出現(xiàn)混凝土強(qiáng)度不夠高的現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為混凝土抗壓能力和堅(jiān)固程度與預(yù)期目標(biāo)存在很大差距。造成這種現(xiàn)象的原因主要包括以下幾點(diǎn)：①水泥失效或者受潮，水泥的活性明顯降低；砂、石材料質(zhì)量規(guī)格不達(dá)標(biāo)，不利于施工質(zhì)量的維護(hù)和保障；②混凝土配制比例不科學(xué)，由于混凝土配制比例不科學(xué)或者不合理造成混凝土強(qiáng)度不夠高；③混凝土混合順序不合理或者攪拌不充分；④施工環(huán)境比較寒冷，模板拆解時(shí)間不合理；⑤混凝土試塊夯實(shí)度不夠高，后期維護(hù)管理不到位，受到外界干擾和影響條件的作用比較明顯[3]。

(2) 具體預(yù)防措施

①首先要注重施工比例的調(diào)整和優(yōu)化?；炷粮街?、流動性以及保水性是施工比例調(diào)整的重要組成部分。含砂率、水泥漿量等會對混凝土上述性質(zhì)產(chǎn)生明顯影響?；炷潦┕?yīng)當(dāng)做好比例調(diào)整和優(yōu)化工作，嚴(yán)格按照固定比例進(jìn)行后續(xù)操作。在實(shí)際建設(shè)過程中，混凝土施工試驗(yàn)比例和實(shí)際比例存在很大差距，施工質(zhì)量和成效也會受到明顯影響。有關(guān)部門要做好施工比例的調(diào)整及優(yōu)化，在科學(xué)要求和安全規(guī)定的基礎(chǔ)上完成施工比例的控制。不僅如此，通過添加粉煤灰等物質(zhì)能夠提高混凝土的附著性和流動性特質(zhì)。

②混凝土比例控制與調(diào)整。首先是外加劑的調(diào)整與控制，混凝土比例的調(diào)整與控制可以通過改變外加劑含量來實(shí)現(xiàn)，從而增強(qiáng)混凝土的和易性與防滲抗凍效果，確保混凝土質(zhì)量獲得改進(jìn)與提升。在這種條件下，如果外加劑含量過高也會造成混凝土質(zhì)量和性能產(chǎn)生明顯變化，不利于混凝土表面凝結(jié)和堅(jiān)固程度的把握。基于此，施工企業(yè)要做好外加劑質(zhì)量的控制與穩(wěn)定工作。其次是水膠比例的控制與調(diào)整，水膠比例容易對混凝土強(qiáng)度、抗寒能力和抗壓效果產(chǎn)生影響?；炷翑嚢柽^程中要做好膠、水材料的控制和穩(wěn)定工作，然后是骨料含水情況控制，如果在陰雨天引進(jìn)和購置一批骨料，那么需要做好骨料含水情況的檢驗(yàn)，確?；炷潦┕け壤茖W(xué)完整[4]。

③原材料控制與調(diào)節(jié)。原材料控制與調(diào)節(jié)屬于隧道襯砌的重要環(huán)節(jié)，原材料組成結(jié)構(gòu)和質(zhì)量性能會對整個(gè)工程產(chǎn)生決定性影響。因此，原材料的控制與調(diào)節(jié)應(yīng)當(dāng)符合科學(xué)要求和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，做好各項(xiàng)施工材料的參數(shù)設(shè)置和比例優(yōu)化，確保各施工材料都能滿足工程建設(shè)的實(shí)際要求，確保質(zhì)量性能都達(dá)標(biāo)后方可投入使用。對于不同規(guī)格類型的水泥，應(yīng)當(dāng)做好統(tǒng)一調(diào)整和測試工作，避免水泥選擇不合理給施工建設(shè)造成嚴(yán)重危害。不僅如此，施工材料作為工程項(xiàng)目建設(shè)的主要參與者和組成部分，應(yīng)當(dāng)確保其質(zhì)量和性能完整情況不受影響。

3.2 隧道襯砌混凝土施工蜂窩麻面

(1) 蜂窩麻面問題

隧道襯砌施工過程中很容易出現(xiàn)蜂窩麻面現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為襯砌混凝土表面松散或者脫落，砂漿與石子比例不恰當(dāng)，同時(shí)存在很大的間距空隙。最終形成蜂窩狀的孔洞現(xiàn)象。

(2) 具體預(yù)防措施

混凝土施工比例要準(zhǔn)確計(jì)算，確保后期攪拌均勻，坍落情況合理；混凝土澆筑過程也要平穩(wěn)科學(xué)；模板結(jié)構(gòu)要相對穩(wěn)定科學(xué)。避免出現(xiàn)蜂窩麻面現(xiàn)象，針對存在間隙或者孔洞的混凝土要合理去除，直至周圍布滿嚴(yán)密的混凝土方可停止，去除部位要用清水沖洗，然后自然風(fēng)干即可。最后用預(yù)縮水泥進(jìn)行補(bǔ)充和填平，等到表面堅(jiān)硬后方可涂色維護(hù)。

3.3 隧道襯砌混凝土施工氣泡的產(chǎn)生

(1) 混凝土表面有氣泡或者水泡

混凝土表面如果產(chǎn)生氣泡或者水泡會對工程質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，具體表現(xiàn)在混凝土表面出現(xiàn)無規(guī)則孔洞，并且不具有連續(xù)性和區(qū)域性，孔洞間隙和距離都比較小。

(2) 具體預(yù)防措施

混凝土表面的水泡、氣泡一般發(fā)生在邊頂拱澆筑腰線附近，很少出現(xiàn)在腰線以上。①首先要保證模板表面清潔無污染，然后涂抹專門的保護(hù)膠。②保證混凝土坍落度符合科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和安全要求，混凝土內(nèi)部空氣含量不能過高。③做好邊頂拱反弧區(qū)域的振搗操作；振搗要合理有序，振搗時(shí)間不能太長或者過短。④清洗混凝土水泡或者氣泡并做好風(fēng)干操作。⑤采用預(yù)縮水泥進(jìn)行補(bǔ)充和填平操作。⑥在混凝土凝結(jié)工作完成后，進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)操作。

3.4 隧道襯砌混凝土施工錯臺

(1) 混凝土襯砌錯臺現(xiàn)象

隧道襯砌混凝土施工容易出現(xiàn)錯臺現(xiàn)象，對工程項(xiàng)目整體產(chǎn)生致命危害，混凝土襯砌錯臺一般發(fā)生在兩次澆筑的結(jié)合部位，錯臺現(xiàn)象過于明顯會對工程外觀形象和質(zhì)量性能產(chǎn)生雙重影響。

(2) 具體預(yù)防措施

做好隧道襯砌錯臺現(xiàn)象的控制與管理工作，對容易發(fā)生錯臺現(xiàn)象的位置區(qū)域加強(qiáng)管理，加強(qiáng)對鋼模臺車的重視與關(guān)注，避免混凝土澆筑期間出現(xiàn)模板移位和偏離。做好鋼模臺車軌道建設(shè)及固定，臺車底腳要做好水平支撐和防護(hù)操作；鋼模臺車和仰拱襯砌混凝土邊緣要保持嚴(yán)密性和緊湊性，降低人為錯臺因素的干擾和危害?；炷铃e臺一般表現(xiàn)為：邊頂拱和抑拱澆筑縱向縫施工錯臺、邊頂拱澆筑環(huán)向縫施工錯臺。對于錯臺現(xiàn)象不嚴(yán)重的情況，一般運(yùn)用磨光機(jī)進(jìn)行打磨，直至仰拱面和邊頂拱面平滑后方可停止，然后用水清洗并自然風(fēng)干，涂抹好顏料后方能開展養(yǎng)護(hù)操作[5]。對于錯臺現(xiàn)象比較明顯的情況，需要先做好水潤操作，然后尋找切割角度和位置，用無齒鋸進(jìn)行斜坡鑿設(shè)，然后清除邊坡內(nèi)的混凝土殘?jiān)?，最后用清水沖洗晾干，用預(yù)縮水泥進(jìn)行補(bǔ)充填平，然后涂抹相應(yīng)顏色，色彩風(fēng)干后進(jìn)行保濕維護(hù)工作。邊頂拱澆筑的環(huán)向施工縫與臺車上浮或偏移有關(guān)，此時(shí)只要用磨光機(jī)打磨平整即可。

3.5 隧道襯砌混凝土施工裂縫

(1) 混凝土裂縫、開裂現(xiàn)象

混凝土裂痕不明顯或者開裂范圍比較小的情況能夠忽略不計(jì)，有關(guān)部門不能以此來評價(jià)混凝土施工質(zhì)量和水平。

(2) 具體預(yù)防措施

首先要嚴(yán)格限定水泥用量，水泥規(guī)格類型需要合理挑選并謹(jǐn)慎確立，做好骨料含泥量的控制預(yù)防工作。合理振搗能夠確?；炷羾?yán)密緊湊，從而增強(qiáng)混凝土防滲、抗壓效果。針對已經(jīng)成形的冷縫，需要摳出一道寬度適中的凹槽，然后進(jìn)行凹槽清洗和風(fēng)干操作，待凹槽表面自然風(fēng)干后，用清水進(jìn)行表面浸潤，然后選擇合適的填充材料混合均勻，進(jìn)行混凝土表面裂縫的修復(fù)和填補(bǔ)，提高混凝土表面的完整性和健康程度，為隧道襯砌施工創(chuàng)造有利條件。

4 隧道二次襯砌混凝土施工注意事項(xiàng)

4.1 混凝土收縮現(xiàn)象

混凝土收縮包括干收縮和自收縮兩種形式，它能對隧道襯砌質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重危害，具體表現(xiàn)為隧道內(nèi)部混凝土開裂，然后出現(xiàn)漏水滲透事故。干收縮主要體現(xiàn)在混凝土維護(hù)管理操作結(jié)束時(shí)，在高溫干燥環(huán)境下的混凝土內(nèi)部吸水能力減弱，然后造成體系變大的現(xiàn)象；自收縮是在一定條件水平上，混凝土由于凝膠水化出現(xiàn)收縮的現(xiàn)象，這兩種情況都可能造成混凝土開裂現(xiàn)象的發(fā)生。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：如果混凝土水灰比低于0.35，那么干收縮與自收縮的危害程度基本相同；如果水灰比高于0.5，那么混凝土主要以干收縮為主，自收縮影響能夠忽略不計(jì)。因此，隧道襯砌施工混凝土裂縫控制和管理要加強(qiáng)對干收縮的預(yù)防?；炷粮墒湛s為單向反應(yīng)，最嚴(yán)重的影響就是混凝土開裂。混凝土環(huán)境濕度越低，毛細(xì)管水因蒸發(fā)效果越明顯，隨著管道負(fù)壓的增大，混凝土出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。隧道二襯施工混凝土含水量比較高，澆筑操作完成后會迅速失水，混凝土強(qiáng)度也會大大減弱，如果維護(hù)管理不到位，就會造成混凝土開裂現(xiàn)象的發(fā)生，隧道二襯模型拆解容易發(fā)生開裂的原因也是如此，因此，提高混凝土維護(hù)管理的重視性和關(guān)注度對隧道襯砌施工具有積極推動作用。

4.2 混凝土溫裂現(xiàn)象

溫度對混凝土產(chǎn)生的影響和危害主要表現(xiàn)在環(huán)境溫度和內(nèi)部水化作用兩個(gè)層面。具體包括：(1) 環(huán)境溫度的影響，就地下組成結(jié)構(gòu)來說，由于環(huán)境溫度變化差異不是很明顯，因此環(huán)境溫度產(chǎn)生的影響也能忽略不計(jì)，就隧道洞口而言，環(huán)境溫度的差異比較大，隧道二襯施工需要充分考慮環(huán)境溫度的變化影響，注意高溫季節(jié)和寒冷季節(jié)混凝土變化情況，避免混凝土由于受熱不均勻出現(xiàn)不同程度的收縮或者膨脹現(xiàn)象。(2) 水化熱作用與影響。水化熱對混凝土組成結(jié)構(gòu)的影響十分重要，受傳統(tǒng)觀念的影響和束縛，混凝土澆筑和施工容易造成水泥用量大等危害現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)也會增加混凝土內(nèi)部水化熱的反應(yīng)和作用強(qiáng)度。我國政府對水泥用量和標(biāo)準(zhǔn)提出嚴(yán)格限定，國內(nèi)水泥生產(chǎn)量和規(guī)模處在產(chǎn)能過剩的情形，由于水泥市場供需不均衡，因此很多生產(chǎn)廠商通過調(diào)整和創(chuàng)新改變水泥生產(chǎn)形式，部分生產(chǎn)廠商為了擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)利益鞏固市場地位，選擇不合規(guī)格的水泥進(jìn)行生產(chǎn)建設(shè)，水泥水化熱現(xiàn)象明顯加深，隧道襯砌施工也容易受到混凝土水化熱現(xiàn)象的影響，出現(xiàn)質(zhì)量和性能下降的趨勢。

5 結(jié)束語

綜上所述，在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會建設(shè)的影響作用下，隧道襯砌施工數(shù)量和規(guī)模都在不斷擴(kuò)大，在這種條件下，隧道襯砌混凝土施工會出現(xiàn)蜂窩麻面、水泡、氣泡、錯臺、裂縫等危害情況，給隧道質(zhì)量和使用性能造成嚴(yán)重干擾，稍有不慎就會引發(fā)更嚴(yán)重的事故危害，不利于隧道安全水平和使用效果的增強(qiáng)，因此加強(qiáng)混凝土施工建設(shè)的研究與管理顯得十分重要。