地鐵隧道二次襯砌施工質量及控制探討

楊 魁

（中鐵十八局集團第三工程有限公司，河北涿州 072750）

1 工程概述

長春地鐵2號線南關站位于解放大路和大經(jīng)路交匯路口，沿解放大路東西向敷設，位于解放大路主路正下方。本車站為島式站臺，有效站臺寬度13?m，車站總長191?m，車站凈寬20.3?m，覆土為8～8.8?m，車站起點里程 K33?+?641.231，終點里程 K33?+?832.231。車站主體為雙層三跨拱頂直墻式結構，采用一次扣拱暗挖逆作法施工。本車站共設置4個出入口、2個風亭及1個緊急疏散通道，車站東側1號豎井風道為盾構接受提供條件，雙線均采用盾構法施工。車站西側區(qū)間設置臨時施工豎井及橫通道為暗挖區(qū)間提供施工通道。二次襯砌是該車站隧道施工中的重要一環(huán)，因此控制好二次襯砌的質量至關重要。

2 二次襯砌質量缺陷及成因

二次襯砌質量缺陷及成因分析如下：

（1）施工工藝或現(xiàn)場操作不規(guī)范；

（2）商品混凝土原材料質量比較差或未按照標準進行配比；

（3）襯砌模板在現(xiàn)場加工時，前后斷面結構偏差性較大，導致前后部位斷面局部大小不一致，造成襯砌施工斷面錯臺，如圖1所示；

圖1 襯砌錯臺示意圖

（4）混凝土澆注過程中未進行對稱分層澆注，導致兩側混凝土對模板產(chǎn)生側壓力，從而產(chǎn)生偏差，使模板產(chǎn)生橫向位移；

（5）二次襯砌底板與邊墻之間需設置倒角墻，在倒角墻的施工過程中，倒角墻邊線不平整導致二次模板不能精確定位。

3 二次襯砌混凝土施工過程控制

3.1 混凝土規(guī)格及坍落度

本項目二次襯砌混凝土采用C40S10抗?jié)B防水商品混凝土，抗?jié)B標號P10，坍落度要求180±30?mm。混凝土坍落度檢驗如圖2所示。

圖2 混凝土塌落度檢驗

對攪拌站運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場的混凝土進行坍落度測試，坍落度應滿足配合比中給定的坍落度要求。如果到達現(xiàn)場的商品混凝土的坍落度不能滿足要求，不得添水或外加劑，應及時通知實驗工程師進行調試。

3.2 混凝土澆注

3.2.1 底板混凝土澆注

根據(jù)本工程的施工特點，采用地泵進行混凝土澆注。底板澆注前，應在底部填以厚度50?mm的同標號水泥砂漿。

底板澆注時應分層進行，混凝土澆注的間歇時間不宜太長，商品混凝土攪拌站需保證混凝土連續(xù)供應?；炷恋恼駬v需要在模板最低處開始，邊慢慢向上移動邊振搗?；炷翝沧⒊尚魏?，在初凝前專業(yè)施工人員應用木抹子處理，并嚴格把控標高和平整度，收好面層，以防止產(chǎn)生收縮裂縫。底板混凝土澆注如圖3所示。

3.2.2 邊跨側墻、拱頂混凝土澆注

（1）邊跨側墻及拱頂混凝土澆注前，按設計要求在拱頂預留注漿孔。

（2）邊跨側墻混凝土澆注前，先在墻體底部澆注3?mm與墻體混凝土等同標號水泥的砂漿，避免墻體底部混凝土出現(xiàn)爛根現(xiàn)象。邊跨側墻混凝土澆注時分層澆注，每次澆注高度0.3～0.4?m。每層澆注時間間隔不大于1?h，以防止形成冷縫。混凝土澆注到邊跨側墻澆注口位置后封堵孔口，再由拱頂澆注口進行灌注，直至澆注完成。澆注時由觀察口插入φ30?mm振搗棒進行振搗，頂部用附著式振搗器振搗，振搗間距3?m。邊跨側墻混凝土澆注如圖4所示。

圖3 底板混凝土澆注示意圖

圖4 邊跨側墻澆注完畢示意圖

（3）澆注拱頂時，必須由一端開始逐漸移動以保證模板倉內(nèi)空氣排出和支撐的安全。拱部的鋼模板應預留1～2?cm混凝土自重下沉的差量?；炷聊０迮c襯砌防水層之間的凈空應達到襯砌鋼筋混凝土厚度的設計要求。在二次襯砌的端頭處，模板用竹膠板或者木模板拼裝成型，因為混凝土的澆注順序由低往高依次進行，因此在二次襯砌端頭模板位置安裝DN32鋼管進行排氣處理。拱頂混凝土澆注如圖5所示。

圖5 拱頂混凝土澆注示意圖

（4）施工現(xiàn)場澆注混凝土時，充分利用結構物的構造形式進行上、中、下澆注施工，從而實現(xiàn)分層分部澆注混凝土，落差應該小于1?m，兩側采用對稱、連續(xù)不間斷地泵送進行澆注。對于這一點要嚴加注意，防止偏壓使模板變形。

（5）對于抗?jié)B性能混凝土在澆注過程中匯集大量氣泡無法正常排出的問題，主要采用如下控制措施：①混凝土澆注過程中，需要有效控制澆注混凝土下落速度，給混凝土內(nèi)部匯集氣泡的排出留有足夠的時間；②使用振搗棒進行混凝土振搗，這樣可加速抗?jié)B混凝土內(nèi)部結構產(chǎn)生氣體的排出量和有效地減少氣泡在鋼模板表面的停滯時間；③對鋼模板進行打磨處理，并按照設計圖紙進行脫模處理，這樣可以有效地提高特制鋼模板以及木模板的平整度和光滑度，從而便于模板表面氣泡的排出，鋼模板打磨如圖6所示；④對于自密實混凝土施工，實驗員在調試配合比過程中，考慮到低強度等級混凝土粗骨料相對比較少，為保證澆注過程的混凝土粘聚性能，拌合站實驗人員應在調試過程中使用增粘劑，從而有效地提高混凝土的漿液粘性，大量減少混凝土氣泡的產(chǎn)生。

圖6 鋼模板打磨示意圖

（6）混凝土澆注采用振搗棒振搗，并需把控好振搗時間，振搗時間太短容易造成上層結構面收縮出現(xiàn)不均勻裂縫，強度達不到設計標準要求。因此，要求振搗棒在插入下部鋼筋混凝土內(nèi)的深度不小于45?mm，并需要加長振搗時間。振搗時采用“快插慢拔”，并注意以下3方面：①振搗時不要碰觸到留有保護層的模板；②在模板周圍振搗過程中，應該在外側使用木錘或者塑料錘輕輕敲擊模板（尤其在鋼筋布置密集的部位及模板轉角處），同時配合人工手持鐵棒進行搗實處理；③振搗作業(yè)過程中嚴禁振搗棒接觸到模板，振搗棒與模板水平間距應不小于8?cm，水平間距偏小振搗棒容易撞擊模板并產(chǎn)生共振，而模板的振動很容易產(chǎn)生大量的氣泡并且沿著模板匯集，氣泡得不到及時有效排出，將會影響混凝土的表面外觀美觀。

3.3 混凝土運輸及養(yǎng)護

（1）縮短商品混凝土罐車運輸時間。相對于運距較長的工程，承包單位應當在施工現(xiàn)場加強對運輸混凝土指標的各項檢測，可有效避免混凝土在運輸過程中發(fā)生離析現(xiàn)象。

（2）考慮混凝土采用地泵運輸，按照設計，澆注段長度為6?m，環(huán)向進料口不少于2環(huán)設置1個，邊墻設置2個進料口。

（3）混凝土澆注完成并達到終凝后，需要在混凝土表面用草席進行苫蓋養(yǎng)護。在混凝土養(yǎng)護過程中，應嚴格控制混凝土的環(huán)境溫度與濕度，以使終凝混凝土具備國家設計規(guī)范要求的強度和耐久等物理性能。

（4）拆模后及時進行混凝土養(yǎng)護，根據(jù)實際情況采用噴灑混凝土養(yǎng)護劑或安排專人噴水養(yǎng)護，每日2次，養(yǎng)護時間不得少于14天。專人灑水養(yǎng)護如圖7所示。

圖7 專人灑水養(yǎng)護示意圖

（5）對于抗?jié)B混凝土的冬期養(yǎng)護，在澆注施工后1?h內(nèi)對混凝土進行保溫保濕養(yǎng)護。大氣干燥，日平均氣溫大于5?℃且小于10?℃時，養(yǎng)護時間為28天。對于2?號線南關站，在洞下溫度低于5?℃?時，嚴禁灑水養(yǎng)護。

4 二次襯砌混凝土自身質量控制

混凝土自身質量問題是2號線南關站二次襯砌混凝土結構表面出現(xiàn)蜂窩、麻面的最主要原因。

（1）商品混凝土的配合比不規(guī)范或者水泥、砂、石等原材料配比量不均衡，將造成砂漿相對較少，石子比較多，最終會使粗骨料下沉，水泥漿液上浮，造成側墻倒角位置的鋼筋混凝土構筑物表面出現(xiàn)麻面、蜂窩現(xiàn)象。混凝土澆注過程混凝土的配合比應隨著原材料、天氣氣候、機械設備等外在條件的改變而及時調整。

（2）采用增加粉體體積的方法，可有效保證商品混凝土的流動性和現(xiàn)場工程質量。拌合站應使用高效減水劑，以提高混凝土流動性，減少用水量。

（3）混凝土自身一般具有收縮性較大、彈性模量相對較低等特點，在使用過程中需要根據(jù)工程結構物自有特點進行施工。本工程二次襯砌對于收縮變形處理采用施作伸縮縫的方法。

（4）合理采用摻粉煤灰和抗裂防水劑的方式，以降低混凝土水化熱，提高混凝土防滲防裂，大大增加混凝土的坍落度以及混凝土的黏稠度，保證混凝土不出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

5 結束語

地鐵隧道施工是一項周期長、施工過程復雜的工作，地鐵隧道二次襯砌作為地鐵隧道作業(yè)中的關鍵環(huán)節(jié)，施工工序及方法的準確使用對地鐵隧道質量至關重要；地鐵隧道二次襯砌混凝土施工過程控制及混凝土自身質量控制是提高地鐵隧道二次襯砌質量的重要保障，因此需要引起建設人員的充分重視；合理選擇襯砌原材料、抗?jié)B混凝土配合比以及施工方法，可有效控制混凝土表面病害，保證項目工程質量。