淺談鐵路隧道二襯混凝土強度控制

文／馬亞輝 中鐵十二局集團第四工程有限公司 陜西西安 710021

1、工程概況

新建大理至臨滄鐵路樂秋隧道位于云南省大理州南澗縣境內(nèi)，隧道起止里程DK68+423～DK72+745，全長4322m，為單線隧道，洞身設計為曲墻復合式襯砌，按新奧法原理組織施工。IV 級圍巖襯砌厚度40cm，V 級圍巖襯砌厚度45cm，全隧地下水侵蝕等級為H2，襯砌混凝土強度等級為C40，混凝土抗?jié)B等級不低于P10。

2、施工情況

隧道開工以后，對共澆筑的16 模襯砌進行強度檢測，檢測結果顯示混凝土強度雖然合格，但普遍處于臨界值附近，強度超出的不多，在后續(xù)施工中可能會出現(xiàn)強度不足的情況。為了保證混凝土強度完全達標，項目部制定內(nèi)控強度標準為C45，已施工的二襯均未達到內(nèi)控標準。

表1 采取措施前部分二襯混凝土強度情況

3、采取措施

針對混凝土強度達不到內(nèi)控標準的情況，項目部召開了質(zhì)量分析會，對各個環(huán)節(jié)進行了原因分析，并采取了針對性的措施。主要在以下幾個環(huán)節(jié)進行了控制：

3.1 配合比設計

①配合比嚴格按照圖紙及設計文件要求試配，同時滿足現(xiàn)行標準和規(guī)范要求；②重點結合滇西地區(qū)水泥特點對配合比進行了優(yōu)化；③充分考慮附近砂石料供應現(xiàn)狀，在滿足工程質(zhì)量的前提下，盡量選擇供應穩(wěn)定、運距近、單價低的砂石料，以利于節(jié)約施工成本[1]；④選擇配料應滿足骨料的最大粒徑與輸送管內(nèi)徑之比符合要求，碎石不大于1:3；⑤通過0.315mm 篩孔的砂不應少于15%，砂率控制在40%～50%，采用河砂+機制砂的組合；⑥最小水泥用量宜為300kg/m3；⑦混凝土的坍落度為160～200mm。

表2 調(diào)整后的混凝土配合比

3.2 材料環(huán)節(jié)控制

1.水泥：①水泥進場后應按品種、標號、出廠日期分罐存放，并作好標志，防止混用；②水泥各項指標檢測合格后方可使用。

2.細骨料：河砂采用瀾滄江河砂，砂偏細，細度模數(shù)低，含泥量偏大，混凝土強度不易保證。通過配合比優(yōu)化設計，使用河砂配機制砂的方式，機制砂產(chǎn)量充足、質(zhì)量穩(wěn)定、各項指標均符合驗標和規(guī)范要求，同時也節(jié)約了施工成本[2]。在細骨料進場檢驗方面，嚴格把控細度模數(shù)、含泥量、有害物質(zhì)含量等項目；加大檢驗頻率，拌和站對進場材料做到每車必檢。

3.粗骨料：①粗骨料選用粒型規(guī)則、針片狀含量較低、壓碎值較小、含泥量較小的材料；②選用檢測項目穩(wěn)定、母材穩(wěn)定的粗骨料，以避免因粗骨料品質(zhì)波動造成混凝土品質(zhì)差引起的混凝土強度不足；③結合本地砂石料含泥量普遍偏大的現(xiàn)狀，對進場的粗骨料用洗石機進行二次清洗，確保含泥量符合要求，同時粗骨料清洗完后要等到含水量降低后方可使用；⑤保證粗骨料最大粒徑不大于結構截面最小尺寸的1/4，不超過鋼筋最小凈距的3/4。

4.水：要求水中不含有影響水泥正常硬化的有害雜質(zhì)。如污水、工業(yè)廢水及pH 值小于4 的酸性水和硫酸鹽含量超過水質(zhì)量1%的水不得用于混凝土中。

5.減水劑：①減水劑與水泥的適應性要好，每批次進場前進行檢測試驗，根據(jù)結果調(diào)整減水劑用量；②減水劑優(yōu)先選用保坍性能好、混凝土收縮率低的類型，避免混凝土運輸至現(xiàn)場過程中坍落度損失過大導致出現(xiàn)工人加水現(xiàn)象；③減水劑在環(huán)境低溫時混凝土有坍落度增大現(xiàn)象；高溫時，混凝土坍落度有損失現(xiàn)象，因此要根據(jù)環(huán)境溫度變化適當調(diào)整減水劑摻量。

3.3 混凝土生產(chǎn)環(huán)節(jié)控制

①原材料必須檢驗合格后方能使用，嚴禁未檢先用，水泥進場后需存放降溫后使用；②每次生產(chǎn)混凝土前，要根據(jù)原材料的含水率，將理論配合比轉換成施工配合比，拌和站根據(jù)配料單生產(chǎn)；③生產(chǎn)的第一盤混凝土要取樣檢測和易性及坍落度，根據(jù)結果及時調(diào)整配合比；④混凝土生產(chǎn)前要將罐車內(nèi)的洗車水和雨水排放干凈，攪拌機內(nèi)的沖洗用水也要排放干凈。

3.4 混凝土運輸環(huán)節(jié)控制

①混凝土罐車運輸時要低速平穩(wěn)行駛，以減少運輸時的振蕩；②混凝土罐車運輸時做到每車必潤濕但不可蓄水；③混凝土攪拌運輸車在運送混凝土時攪動轉速保證為2～4r/min 以內(nèi)，整個輸送過程中拌筒的總轉數(shù)應控制在300 轉以內(nèi)；④從攪拌運輸車運卸的混凝土中分別取1/4 和3/4 處試樣進行坍落度試驗，兩個試樣的坍落度值之差不得超過30mm。

3.5 混凝土澆筑環(huán)節(jié)控制

①臺車模板要及時打磨光滑，澆筑混凝土前臺車模板要涂刷清潔機油，防止混凝土發(fā)生粘?，F(xiàn)象；②嚴格執(zhí)行“三逐兩孔兩振”工藝，臺車配備自動布料系統(tǒng)，做到混凝土分層澆筑、分層振搗，邊墻窗口以振動棒為主、附著式振動器為輔，拱腰及拱頂以附著式振動器為主、振動棒為輔的振搗方式[3]；③混凝土左右澆筑要對稱，臺車前后混凝土高差不超過0.6m，左右側混凝土高差不大于0.5m，邊墻部分澆筑速度不宜過快，以免發(fā)生臺車上浮現(xiàn)象[4-6]；④臺車定位完成后，模板要加固牢固，絲桿均需上緊，模板的縫隙用止?jié){條填塞密實，避免澆筑過程中出現(xiàn)漏漿；⑤混凝土澆筑過程中必須有專人盯守，防止工人往混凝土里加水，如果出現(xiàn)坍落度損失過大的現(xiàn)象，需有試驗人員適當添加減水劑或運回拌和站加水泥砂漿調(diào)整；⑥對于有鋼筋或預埋件的部位要加強振搗，同時注意盡量避免碰撞鋼筋和預埋件，保證混凝土振搗充分；⑦輸送泵管要做接頭抗拉和水密試驗，對存在砂眼的泵管要及時更換，防止混凝土泵送過程中漏漿和堵管；⑧澆筑混凝土時應控制混凝土的傾落高度，一般不應超過2m，以不發(fā)生離析為度，超過2m 時應通過串、溜管或振動溜管等設施下落；⑨混凝土澆筑要連續(xù)，混凝土的運輸、澆筑及間歇時間總和不能超過混凝土的初凝時間，否則應予以廢棄。見圖1、圖2。

圖1 二襯自動布料平移小車

圖2 二襯自動布料系統(tǒng)

3.6 二襯脫模環(huán)節(jié)控制

①側模應在混凝土強度能保證其表面及棱角不因拆模板而受損壞時，方可拆除；②底模應在與結構同條件養(yǎng)護的試塊達到規(guī)定強度后，方可拆除；③嚴格遵循先支后拆、后支先拆、先非承重部位、后承重部位以及自上而下的拆模順序，事前制定詳細的拆除方案；④拆模時不可用力過猛過急，嚴禁用大錘和撬棍硬砸硬撬，以避免混凝土表面或模板受到損壞。

3.7 養(yǎng)護環(huán)節(jié)控制

①混凝土強度達到8MPa 之后方可拆模，拆模后立即進行灑水養(yǎng)護，采用二襯噴淋養(yǎng)護臺車養(yǎng)護[7]，也可采用霧炮或高壓水槍養(yǎng)護，根據(jù)現(xiàn)場情況選擇合適的方法；②建立混凝土養(yǎng)護制度，填寫?zhàn)B護記錄表，每2h 噴水養(yǎng)護一次，以整個襯砌表面濕潤為準，養(yǎng)護范圍為襯砌臺車向后三個澆筑段；要求養(yǎng)護用水與拌和用水一致；③養(yǎng)護齡期不小于14d，并根據(jù)現(xiàn)場二襯強度增長情況適當增加養(yǎng)護時間。

3.8 管理措施

①嚴格執(zhí)行原材料進場檢驗制度，經(jīng)檢驗合格的原材料方能用于生產(chǎn)混凝土；②加強試驗人員和攪拌機操作手的培訓，嚴格按配料單生產(chǎn)混凝土，不能隨意更改施工配合比，混凝土生產(chǎn)后經(jīng)檢測和易性及坍落度符合要求后方可運輸至現(xiàn)場使用；③加強對二襯工班的教育培訓，提高工人的質(zhì)量意識，明確操作規(guī)程；④建立管理人員現(xiàn)場盯控制度，做到每模二襯旁站，每車混凝土旁站，嚴禁工人現(xiàn)場加水，嚴格執(zhí)行“三逐兩孔兩振”工藝，混凝土振搗到位，不漏振、不少振[8-9]；⑤達到齡期的混凝土及時檢測強度，根據(jù)檢測結果進行質(zhì)量分析，以便指導下一步施工。

4、取得效果

通過采取各項控制措施，樂秋隧道的二襯混凝土強度得到了提高，在后續(xù)的二襯施工中所有襯砌強度均滿足設計要求，其中80%以上的混凝強度達到了C45 以上，達到了預期效果，確保了襯砌的實體質(zhì)量。以下為樂秋隧道部分襯砌強度統(tǒng)計表。

表3 采取措施后部分二襯混凝土強度情況

結語：

隨著隧道襯砌施工質(zhì)量的控制標準的不斷提高，確保隧道襯砌混凝土強度一次合格，是決定項目施工成本和企業(yè)信譽的關鍵。在施工過程中項目部結合滇西南地區(qū)地材的特點，通過對襯砌混凝土施工各個環(huán)節(jié)的關鍵點采取針對性措施，明顯提高了混凝土的強度，保證了襯砌混凝土質(zhì)量合格，對今后鐵路隧道襯砌施工如何保證二襯混凝土強度達標有很好的借鑒意義。