淺談鐵路隧道二襯混凝土強(qiáng)度控制

馬亞輝

【摘要】隨著鐵路運(yùn)行速度越來(lái)越快，對(duì)隧道施工質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，作為隧道主要受力體的二襯，不同地區(qū)地材差異以及各施工環(huán)節(jié)的不確定性，造成目前二襯施工中混凝土強(qiáng)度的控制難度較大，混凝土達(dá)到齡期后因強(qiáng)度不足返工的現(xiàn)象大量存在，造成大量施工成本流失。因此，對(duì)二襯混凝土的強(qiáng)度控制顯得愈發(fā)重要，本文以大臨鐵路樂(lè)秋隧道為例，研究提高二襯混凝土強(qiáng)度的措施，希望能夠?yàn)榻窈蟮乃淼朗┕ぬ峁﹨⒖肌?/p>

【關(guān)鍵詞】二襯混凝土;保證強(qiáng)度

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.08.068

1、工程概況

新建大理至臨滄鐵路樂(lè)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(zhǎng)4322m，為單線隧道，洞身設(shè)計(jì)為曲墻復(fù)合式襯砌，按新奧法原理組織施工。IV級(jí)圍巖襯砌厚度40cm，V級(jí)圍巖襯砌厚度45cm，全隧地下水侵蝕等級(jí)為H2，襯砌混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，混凝土抗?jié)B等級(jí)不低于P10。

2、施工情況

隧道開(kāi)工以后，對(duì)共澆筑的16模襯砌進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示混凝土強(qiáng)度雖然合格，但普遍處于臨界值附近，強(qiáng)度超出的不多，在后續(xù)施工中可能會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度不足的情況。為了保證混凝土強(qiáng)度完全達(dá)標(biāo)，項(xiàng)目部制定內(nèi)控強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)為C45，已施工的二襯均未達(dá)到內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。

3、采取措施

針對(duì)混凝土強(qiáng)度達(dá)不到內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)的情況，項(xiàng)目部召開(kāi)了質(zhì)量分析會(huì)，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了原因分析，并采取了針對(duì)性的措施。主要在以下幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了控制：

3.1 配合比設(shè)計(jì)

①配合比嚴(yán)格按照?qǐng)D紙及設(shè)計(jì)文件要求試配，同時(shí)滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求;②重點(diǎn)結(jié)合滇西地區(qū)水泥特點(diǎn)對(duì)配合比進(jìn)行了優(yōu)化;③充分考慮附近砂石料供應(yīng)現(xiàn)狀，在滿足工程質(zhì)量的前提下，盡量選擇供應(yīng)穩(wěn)定、運(yùn)距近、單價(jià)低的砂石料，以利于節(jié)約施工成本;④選擇配料應(yīng)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(guò)0.315mm篩孔的砂不應(yīng)少于15%，砂率控制在40%～50%，采用河砂+機(jī)制砂的組合;⑥最小水泥用量宜為300kg/m;⑦混凝土的坍落度為160～200mm。

3.2 材料環(huán)節(jié)控制

1.水泥：①水泥進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)按品種、標(biāo)號(hào)、出廠日期分罐存放，并作好標(biāo)志，防止混用;②水泥各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)合格后方可使用。

2.細(xì)骨料：河砂采用瀾滄江河砂，砂偏細(xì)，細(xì)度模數(shù)低，含泥量偏大，混凝土強(qiáng)度不易保證。通過(guò)配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用河砂配機(jī)制砂的方式，機(jī)制砂產(chǎn)量充足、質(zhì)量穩(wěn)定、各項(xiàng)指標(biāo)均符合驗(yàn)標(biāo)和規(guī)范要求，同時(shí)也節(jié)約了施工成本。在細(xì)骨料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)方面，嚴(yán)格把控細(xì)度模數(shù)、含泥量、有害物質(zhì)含量等項(xiàng)目;加大檢驗(yàn)頻率，拌和站對(duì)進(jìn)場(chǎng)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(cè)項(xiàng)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(dòng)造成混凝土品質(zhì)差引起的混凝土強(qiáng)度不足;③結(jié)合本地砂石料含泥量普遍偏大的現(xiàn)狀，對(duì)進(jìn)場(chǎng)的粗骨料用洗石機(jī)進(jìn)行二次清洗，確保含泥量符合要求，同時(shí)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(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，不超過(guò)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(guò)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(yīng)性要好，每批次進(jìn)場(chǎng)前進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，根據(jù)結(jié)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(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程中坍落度損失過(guò)大導(dǎo)致出現(xiàn)工人加水現(xiàn)象;③減水劑在環(huán)境低溫時(shí)混凝土有坍落度增大現(xiàn)象;高溫時(shí)，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(dāng)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(yàn)合格后方能使用，嚴(yán)禁未檢先用，水泥進(jìn)場(chǎng)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(zhuǎn)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(cè)和易性及坍落度，根據(jù)結(jié)果及時(shí)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(jī)內(nèi)的沖洗用水也要排放干凈。

3.4 混凝土運(yùn)輸環(huán)節(jié)控制

①混凝土罐車運(yùn)輸時(shí)要低速平穩(wěn)行駛，以減少運(yùn)輸時(shí)的振蕩;②混凝土罐車運(yùn)輸時(shí)做到每車必潤(rùn)濕但不可蓄水;③混凝土攪拌運(yùn)輸車在運(yùn)送混凝土?xí)r攪動(dòng)轉(zhuǎn)速保證為2～4r/min以內(nèi)，整個(gè)輸送過(guò)程中拌筒的總轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)控制在300轉(zhuǎn)以內(nèi);④從攪拌運(yùn)輸車運(yùn)卸的混凝土中分別取1/4和3/4處試樣進(jìn)行坍落度試驗(yàn)，兩個(gè)試樣的坍落度值之差不得超過(guò)30mm。

3.5 混凝土澆筑環(huán)節(jié)控制

①臺(tái)車模板要及時(shí)打磨光滑，澆筑混凝土前臺(tái)車模板要涂刷清潔機(jī)油，防止混凝土發(fā)生粘模現(xiàn)象;②嚴(yán)格執(zhí)行“三逐兩孔兩振”工藝，臺(tái)車配備自動(dòng)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(dòng)棒為主、附著式振動(dòng)器為輔，拱腰及拱頂以附著式振動(dòng)器為主、振動(dòng)棒為輔的振搗方式;③混凝土左右澆筑要對(duì)稱，臺(tái)車前后混凝土高差不超過(guò)0.6m，左右側(cè)混凝土高差不大于0.5m，邊墻部分澆筑速度不宜過(guò)快，以免發(fā)生臺(tái)車上浮現(xiàn)象;④臺(tái)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(shí)，避免澆筑過(guò)程中出現(xiàn)漏漿;⑤混凝土澆筑過(guò)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(guò)大的現(xiàn)象，需有試驗(yàn)人員適當(dāng)添加減水劑或運(yùn)回拌和站加水泥砂漿調(diào)整;⑥對(duì)于有鋼筋或預(yù)埋件的部位要加強(qiáng)振搗，同時(shí)注意盡量避免碰撞鋼筋和預(yù)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(yàn)，對(duì)存在砂眼的泵管要及時(shí)更換，防止混凝土泵送過(guò)程中漏漿和堵管;⑧澆筑混凝土?xí)r應(yīng)控制混凝土的傾落高度，一般不應(yīng)超過(guò)2m，以不發(fā)生離析為度，超過(guò)2m時(shí)應(yīng)通過(guò)串、溜管或振動(dòng)溜管等設(shè)施下落;⑨混凝土澆筑要連續(xù)，混凝土的運(yùn)輸、澆筑及間歇時(shí)間總和不能超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間，否則應(yīng)予以廢棄。見(jiàn)圖1、圖2。

3.6 二襯脫模環(huán)節(jié)控制

①側(cè)模應(yīng)在混凝土強(qiáng)度能保證其表面及棱角不因拆模板而受損壞時(shí)，方可拆除;②底模應(yīng)在與結(jié)構(gòu)同條件養(yǎng)護(hù)的試塊達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，方可拆除;③嚴(yán)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(xì)的拆除方案;④拆模時(shí)不可用力過(guò)猛過(guò)急，嚴(yán)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(hù)環(huán)節(jié)控制

①混凝土強(qiáng)度達(dá)到8MPa之后方可拆模，拆模后立即進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，采用二襯噴淋養(yǎng)護(hù)臺(tái)車養(yǎng)護(hù)，也可采用霧炮或高壓水槍養(yǎng)護(hù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇合適的方法;②建立混凝土養(yǎng)護(hù)制度，填寫?zhàn)B護(hù)記錄表，每2h噴水養(yǎng)護(hù)一次，以整個(gè)襯砌表面濕潤(rùn)為準(zhǔn)，養(yǎng)護(hù)范圍為襯砌臺(tái)車向后三個(gè)澆筑段;要求養(yǎng)護(hù)用水與拌和用水一致;③養(yǎng)護(hù)齡期不小于14d，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)二襯強(qiáng)度增長(zhǎng)情況適當(dāng)增加養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

3.8 管理措施

①嚴(yán)格執(zhí)行原材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)制度，經(jīng)檢驗(yàn)合格的原材料方能用于生產(chǎn)混凝土;②加強(qiáng)試驗(yàn)人員和攪拌機(jī)操作手的培訓(xùn)，嚴(yán)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(cè)和易性及坍落度符合要求后方可運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)使用;③加強(qiáng)對(duì)二襯工班的教育培訓(xùn)，提高工人的質(zhì)量意識(shí)，明確操作規(guī)程;④建立管理人員現(xiàn)場(chǎng)盯控制度，做到每模二襯旁站，每車混凝土旁站，嚴(yán)禁工人現(xiàn)場(chǎng)加水，嚴(yán)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;⑤達(dá)到齡期的混凝土及時(shí)檢測(cè)強(qiáng)度，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量分析，以便指導(dǎo)下一步施工。

4、取得效果

通過(guò)采取各項(xiàng)控制措施，樂(lè)秋隧道的二襯混凝土強(qiáng)度得到了提高，在后續(xù)的二襯施工中所有襯砌強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求，其中80%以上的混凝強(qiáng)度達(dá)到了C45以上，達(dá)到了預(yù)期效果，確保了襯砌的實(shí)體質(zhì)量。以下為樂(lè)秋隧道部分襯砌強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)表。

結(jié)語(yǔ)：

隨著隧道襯砌施工質(zhì)量的控制標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，確保隧道襯砌混凝土強(qiáng)度一次合格，是決定項(xiàng)目施工成本和企業(yè)信譽(yù)的關(guān)鍵。在施工過(guò)程中項(xiàng)目部結(jié)合滇西南地區(qū)地材的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)襯砌混凝土施工各個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵點(diǎn)采取針對(duì)性措施，明顯提高了混凝土的強(qiáng)度，保證了襯砌混凝土質(zhì)量合格，對(duì)今后鐵路隧道襯砌施工如何保證二襯混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)有很好的借鑒意義。

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