隧道二襯鋼筋保護(hù)層厚度控制技術(shù)

楊慶帥

北京城建華晟交通建設(shè)有限公司 北京 102488

隧道施工是循環(huán)作業(yè)的一部分，在實(shí)際施工中，二襯鋼筋保護(hù)層對云南巖溶地貌、巖溶、泥巖、水污染等尤為重要，二襯鋼筋的保護(hù)層厚度是二襯鋼筋的重要工序，影響很大。從目前的試驗(yàn)結(jié)果來看，不同的工程所反映出來的二襯鋼筋表面的合格厚度通常都不理想，而二襯鋼筋表面的厚度首先是偏厚。該技術(shù)適用于山區(qū)隧道二襯加固層保護(hù)厚度控制，提高合格速度，提高工作效率；在保證質(zhì)量的同時，提高隧道整體安全性。

一、對二襯鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的重要性分析

1.從力學(xué)角度分析

二襯鋼筋和混凝土制成的混凝土構(gòu)件。從材料的力學(xué)性能來看，二襯鋼筋的抗拉強(qiáng)度較高，混凝土的抗壓強(qiáng)度較高，但抗拉強(qiáng)度較低；這兩種組合充分發(fā)揮了各自的優(yōu)勢，共同承擔(dān)了結(jié)構(gòu)要素的外部負(fù)擔(dān)。所以，考慮鋼-混凝土應(yīng)力狀態(tài)時，應(yīng)首先考慮混凝土受力載荷及鋼的抗拉強(qiáng)度?；炷两Y(jié)構(gòu)中有關(guān)二襯鋼筋的實(shí)際拉應(yīng)力是否符合設(shè)計(jì)電壓，尤其取決于二襯鋼筋在結(jié)構(gòu)中的位置是否正確；我們?yōu)槭裁匆刂聘咨w厚度，這也是主要原因。一般而言，無論梁或板，二襯鋼筋都應(yīng)該盡量靠近牽引車一側(cè)的混凝土邊緣，例如，設(shè)備的跨二襯鋼筋應(yīng)該設(shè)置在構(gòu)件上部牽引桿的拉桿區(qū)域內(nèi)。在保護(hù)層過大時，由于二襯鋼筋不能有效地發(fā)揮其應(yīng)有的拉力作用，導(dǎo)致混凝土的抗拉強(qiáng)度降低，出現(xiàn)裂縫。當(dāng)重量過重時，降低上部鋼桿拉力的動量(H0)，使鋼桿產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致斷裂，這類事故在建筑史上屢見不鮮。還有就是大型現(xiàn)澆板，如果下部二襯鋼筋太高，保護(hù)層太大，在外荷載作用下，下部混凝土的抗拉強(qiáng)度過高，也會在板底產(chǎn)生裂縫。

2.從二襯鋼筋與混凝土的粘結(jié)力分析

二襯鋼筋和混凝土之所以能共同工作，是因?yàn)樵谟不⑦_(dá)到一定強(qiáng)度后，它們之間會產(chǎn)生足夠的約束力。這種相互作用成為約束力混凝土中二襯鋼筋的保護(hù)層必須有一定的厚度，以保持混凝土和二襯鋼筋之間的約束力。如果鋼保護(hù)層的厚度太小，并且二襯鋼筋太靠近構(gòu)件的邊緣，則很容易露出二襯鋼筋或者壓入二襯鋼筋時會產(chǎn)生表面張力距離，直接降低二襯鋼筋的結(jié)合力。此外，如果保護(hù)層過小，隨著時間的推移，表面混凝土?xí)饾u碳化，二襯鋼筋邊緣失去保護(hù)作用，從而引起二襯鋼筋銹蝕，使混凝土產(chǎn)生裂縫。減少二襯鋼筋與混凝土之間的連接，降低構(gòu)件承載能力，甚至?xí)茐恼麄€結(jié)構(gòu)體系。

3.從構(gòu)件的耐久性分析

另外，保護(hù)層可以保護(hù)二襯鋼筋免受腐蝕，這就決定了保護(hù)層在混凝土結(jié)構(gòu)中的耐久性。有許多因素會影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，除特殊外部因素外，一般操作條件下，是空氣腐蝕使鋼桿氧化而生銹。而混凝土致密、多裂縫、二襯鋼筋保護(hù)層較小、混凝土屈服和二襯鋼筋電化學(xué)反應(yīng)也是加速二襯鋼筋腐蝕的因素?；炷裂趸g會引起混凝土體積膨脹、吊頂開裂，加速了二襯鋼筋的腐蝕過程，大大提高了建筑物的耐久性，降低了其使用壽命。確保保護(hù)層：在設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，盡可能保護(hù)二襯鋼筋免受腐蝕，并將混凝土表面延緩到二襯鋼筋表面。對特殊環(huán)境下的建筑物，如腐蝕性氣體環(huán)境下的建筑物，應(yīng)特別規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)的二襯鋼筋保護(hù)層，以確保建筑物的耐久性。

4.從混凝土的防火要求分析

混凝土保護(hù)層也具有一定的防火加固作用，建筑物起火后，環(huán)境溫度升高強(qiáng)烈，而鋼和混凝土的熱膨脹則有所不同。若二襯鋼筋的伸長量逐漸增大，混凝土與二襯鋼筋之間的連接就會受到破壞；若二襯鋼筋的溫度達(dá)到700～800℃，二襯鋼筋的利益就會大大降低，失去與混凝土的協(xié)調(diào)狀態(tài)，從而導(dǎo)致現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的破壞倒置。水泥是一種導(dǎo)熱不良的材料，用來保護(hù)二襯鋼筋免受高溫的直接沖擊，從而延緩承載力的損失，避免火災(zāi)的發(fā)生。為改善某些特殊建筑或結(jié)構(gòu)的耐火性能，某些構(gòu)件的混凝土保護(hù)層厚度也需調(diào)整。

二、對二襯鋼筋混凝土保護(hù)層的施工質(zhì)量控制措施

1.施工管理控制措施

施工單位在進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)時，應(yīng)當(dāng)制定有效的二襯鋼筋保護(hù)層厚度控制措施，并履行施工監(jiān)理單位內(nèi)部審核和批準(zhǔn)程序。在監(jiān)理方案或監(jiān)理細(xì)則中，對二襯鋼筋保護(hù)層厚度的監(jiān)測單位應(yīng)：一是對二襯鋼筋保護(hù)層厚度，特別是重要部位厚度的控制措施，在邊軌系統(tǒng)中有明確的要求；施工單位和監(jiān)理單位的質(zhì)量管理人員要搞好技術(shù)交底，在成品保護(hù)、隱蔽工程的檢查、驗(yàn)收中嚴(yán)格把關(guān)，及時解決發(fā)現(xiàn)的問題。

2.施工技術(shù)控制措施

做好考試的準(zhǔn)備和技術(shù)交底工作，尤其是施工單位對施工隊(duì)要有一定的了解。有一些施工圖會根據(jù)我的情況顯示保護(hù)層的厚度，以鑄造廠的為例，如果混凝土的強(qiáng)度不同，要求的厚度也不一樣。地基前的保護(hù)層厚度一般為5cm，有時甚至10cm，應(yīng)按圖紙要求限定。實(shí)踐中我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，鋼桿操作者沒有考慮到設(shè)計(jì)圖紙的一般說明，只是憑經(jīng)驗(yàn)而得出結(jié)論。如沒有使用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)墊塊，有時墊塊與保護(hù)層的偏差很小或很偶然，以避免問題的發(fā)生。它與這個現(xiàn)象有關(guān)。施工單位不重視技術(shù)交底，施工管理不嚴(yán)。這是人為的因素，應(yīng)該完全關(guān)閉。注意，了解取樣的施工單位打樣人員必須對圖紙和規(guī)范的要求非常熟悉。梁柱接處梁高要正確凸出，二襯鋼筋密集、復(fù)雜的梁柱連接處要按實(shí)樣進(jìn)行處理，次梁連接處要安裝好，主筋和副筋要全方位定位；同時，要保證生產(chǎn)二襯鋼筋的正確尺寸，以保證二襯鋼筋與現(xiàn)場連接的條件；創(chuàng)造條件。在未安裝的連接點(diǎn)應(yīng)避免二襯鋼筋密度過大，使二襯鋼筋離開保護(hù)層，以避免出現(xiàn)二襯鋼筋。電路尺寸的偏差也可能導(dǎo)致保護(hù)層壓力過高，所以，還要注意制作和安裝模板規(guī)格，并測試，確保其尺寸準(zhǔn)確。尤其是二襯鋼筋太小，甚至暴露在外，容易造成收縮。根據(jù)圖紙和規(guī)范進(jìn)行打捆成型，為避免偏離評估，其前提是二襯鋼筋框架各部分的尺寸和精度以及主筋的準(zhǔn)確位置。但是，一些復(fù)雜的屋頂結(jié)構(gòu)和橫柱連接必須被完全定位和觀察，以避免主梁和次梁結(jié)構(gòu)的主二襯鋼筋，保護(hù)層被仔細(xì)地暴露出來。

3.施工質(zhì)量檢驗(yàn)措施

（1）二襯鋼筋厚度檢測是在混凝土結(jié)構(gòu)分塊驗(yàn)收前進(jìn)行的確認(rèn)性檢測，以真實(shí)反映二襯鋼筋狀況，確保結(jié)構(gòu)安全。（2）二襯鋼筋表面厚度檢測由監(jiān)理組織實(shí)施監(jiān)理工程師（建設(shè)單位技術(shù)負(fù)責(zé)人）見證下的建設(shè)項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人。測試單位也可以：授予適當(dāng)?shù)臏y試資格。二襯鋼筋保護(hù)層測厚時，責(zé)任單位應(yīng)按規(guī)范規(guī)定的抽樣數(shù)量、復(fù)核方法和合格評定標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)報告進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)報告(數(shù)據(jù)集)是構(gòu)件二襯鋼筋保護(hù)層的實(shí)測定位圖，也是工程質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)建議的原始檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。（3）如果二襯鋼筋保護(hù)層厚度檢驗(yàn)結(jié)果不符合規(guī)范要求，技術(shù)(監(jiān)測)單位應(yīng)通知設(shè)計(jì)單位進(jìn)行驗(yàn)證。檢驗(yàn)合格的，方可驗(yàn)收；檢驗(yàn)不合格的，施工單位應(yīng)當(dāng)有合格的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對這些構(gòu)件進(jìn)行全面檢驗(yàn)，并根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果制定處理方案，經(jīng)設(shè)計(jì)單位批準(zhǔn)實(shí)施后，實(shí)施單位應(yīng)將檢驗(yàn)報告的批準(zhǔn)及施工單位對設(shè)計(jì)單位處理計(jì)劃的執(zhí)行情況通知方案的技術(shù)質(zhì)量控制機(jī)構(gòu)。

4.監(jiān)督檢測及管理

（1）監(jiān)測技術(shù)質(zhì)量的組織應(yīng)確定監(jiān)測的數(shù)量和方法，并在監(jiān)測工作計(jì)劃中說明二襯鋼筋保護(hù)層的厚度；按照《單項(xiàng)工程質(zhì)量監(jiān)測程序和質(zhì)量監(jiān)測檔案》的要求。（2）技術(shù)質(zhì)量控制機(jī)構(gòu)對建筑單位和監(jiān)測單位的加固層厚度和加強(qiáng)監(jiān)測措施進(jìn)行監(jiān)測和檢查。在日常監(jiān)測中，按照監(jiān)測制度的規(guī)定進(jìn)行現(xiàn)場檢查和巡邏。

三、二襯鋼筋保護(hù)層的技術(shù)應(yīng)用

1.施工準(zhǔn)備

（1）定位卡的主桿采用2～4m長的螺紋鋼或圓鋼，距離定位點(diǎn)采用多個螺母、螺栓（型號），主、定位點(diǎn)采用焊接固定，正、背面采用焊接對稱性，主要是應(yīng)對隧道邊界處巖石寬度的變化，然后是次要環(huán)形交叉口誤差距離的變化。不使用時可栓接并放置定位器。（2）從倒弧到控制二襯鋼筋的圓距，可保證二襯涂裝時二襯鋼筋的圓距。在混凝土澆筑過程中，二襯鋼筋骨架的整體施工質(zhì)量和穩(wěn)定性得到顯著提高。最后，可以顯著提高保護(hù)層的整體合格性。

（1）定位二襯鋼筋的數(shù)量和結(jié)構(gòu)：根據(jù)應(yīng)力角度和設(shè)計(jì)舒適度，通常使用16根二襯鋼筋，結(jié)構(gòu)采用“U”形；適用于雙層二襯鋼筋內(nèi)開孔處的有效連接和固定。（2）強(qiáng)度情況的加固：在二襯鋼筋中聘請專人對“U”形二襯鋼筋進(jìn)行加工。具體尺寸由二襯混凝土的厚度決定，二襯混凝土的厚度由隧洞周圍巖石的類型和衣服的類型決定，然后減去保護(hù)層的厚度和雙層二襯鋼筋的外徑。

2.二襯鋼筋保護(hù)層厚度控制技術(shù)

技術(shù)原理：定位卡和定位筋嚴(yán)格控制二襯鋼筋房的建筑質(zhì)量和一般的規(guī)整性和穩(wěn)定性，一是提高工藝性能，減少后續(xù)補(bǔ)救；二是不易因自重和混凝土不穩(wěn)定而變形。

加工過程：定位設(shè)置“陽極”；二襯鋼筋安裝在巖面(外層)；定位設(shè)置；二襯鋼筋定位設(shè)置(縱環(huán))匿名；安裝內(nèi)襯二襯鋼筋；保護(hù)墊塊；安裝混凝土輔助車。

3.工序控制

厚度配置及布置：7排定位桿一般呈環(huán)形（兩車道）布置，梅花形，首先均勻分布在拱頂和拱頂上。本規(guī)程為縱向五排（12m/板）多層14安裝第二層二襯鋼筋：測量并重新布置，以確定第二層二襯鋼筋的具體位置。保護(hù)層墊塊的建立：保護(hù)層可采用專用或適配的邊界圖，其總尺寸和位置分布可精確計(jì)算，并可固定在外部二襯鋼筋組合上。

第二拖車：中心線、高度，截面和設(shè)計(jì)尺寸嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，汽車泵管的運(yùn)行連接方式和噴射放大方式應(yīng)獨(dú)立設(shè)置，不能移動或擺動車輛造成偏差，影響二襯二襯鋼筋保護(hù)層厚度控制。

正式封孔及混凝土保護(hù)：混凝土由混凝土轉(zhuǎn)換器（螺母）從第二層觀察窗泵送，先拱腳后拱部對稱連續(xù)澆筑。檢查應(yīng)通過試驗(yàn)窗口進(jìn)行并關(guān)閉，排放應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，直到在拱頂中關(guān)閉為止。如需中斷，時間應(yīng)小于混凝土前一層初凝或轉(zhuǎn)換時間，時間應(yīng)小于下層。在第一層混凝土凝固前，澆筑上層混凝土。采用內(nèi)置振動器和小車回路外連接的振動器進(jìn)行振動。上述加固措施使二襯鋼筋的變形、位移和振動大大減小。

四、二襯鋼筋保護(hù)層的技術(shù)特點(diǎn)

1.節(jié)約成本

由于該工藝采用常規(guī)材料和設(shè)備，通過優(yōu)化定位卡和定位桿的設(shè)計(jì)和加工，可獲得刀具定位卡，便于回收利用（也可采用橋梁），便于組織施工；定位桿數(shù)量少，避免盲目加固，或加固效果不明顯。他可以降低鋼材消耗，減少后處理消耗不一致的卷取結(jié)果，從而降低施工。

2.加快進(jìn)度

普通二襯鋼筋，標(biāo)準(zhǔn)化施工，提供獨(dú)特的驗(yàn)收，為后期混凝土了解二襯鋼筋層背筋的合格率提供基礎(chǔ)支撐。為防止二襯鋼筋不規(guī)則、后期不合格或變形的后糾后糾，形成流水。

3.安全管理

本文中使用的新型結(jié)構(gòu)可直接對二襯鋼筋安裝人員進(jìn)行定位和穩(wěn)定，防止工人在安裝過程中墜落，對安全生產(chǎn)起到一定的作用。

4.質(zhì)量控制

工程建設(shè)全過程由相關(guān)部門參與，作為項(xiàng)目部日常質(zhì)量檢查的重點(diǎn)。定位儀的使用頻率及其放置誤差可防止操作者對定位儀的不規(guī)范；控制定位儀的尺寸精度及定位儀的位置分布；控制澆鑄工藝，防止二襯鋼筋和模板過度擠壓變形和位移；“放大鏡”效應(yīng)引起的偏移，主要影響二襯鋼筋二襯涂層保護(hù)層的合格率。在控制各工序的基礎(chǔ)上，使二襯鍍層厚度合格率比一般情況提高30～50%。

五、結(jié)束語

針對云南西南部山區(qū)的特點(diǎn)及特殊的巖溶地貌地質(zhì)環(huán)境，松散、老塌陷、水污染等問題，對隧道施工進(jìn)行規(guī)范管理，使二襯襯砌在規(guī)范化、簡單化的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工，加固層作為二襯襯砌的重要子項(xiàng)目，其合格率的控制十分重要。要加快建設(shè)，就必須在保證質(zhì)量和安全的前提下，認(rèn)真研究和解決標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)問題。本方法適合山區(qū)隧道二級加固保護(hù)層的厚度控制。通過實(shí)際應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其不僅能保證施工質(zhì)量和安全，加快施工進(jìn)度，降低工程成本，而且能保證后續(xù)施工和運(yùn)輸質(zhì)量。