隧洞混凝土工程施工質(zhì)量控制技術(shù)措施

王永和

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730046）

混凝土是隧洞工程施工中常用的原材料，具有成本低、施工速度快等優(yōu)勢。混凝土由多種物料按照一定比例混合而成，物料質(zhì)量、配合比、澆筑方式等都會影響混凝土工程施工質(zhì)量。因此，在實(shí)際施工中，需要采取有效的技術(shù)措施，保證混凝土工程嚴(yán)格按照既定標(biāo)準(zhǔn)、要求及規(guī)范完成，從而創(chuàng)建高質(zhì)量、高品質(zhì)的水利隧洞工程項(xiàng)目。

1 工程概述

甘肅省引洮供水二期工程的主體工程有隧洞、明洞、渡槽及退水管（渠）等建筑物，設(shè)計(jì)流量1.7m3/s，加大流量2.0m3/s。八干渠隧洞采用現(xiàn)澆混凝土襯砌，三心圓斷面型式，凈斷面尺寸寬×高=1.6m×1.923m，21#、22#、23#隧洞設(shè)計(jì)縱坡1/1 500，24#隧洞設(shè)計(jì)縱坡1/1 250，21#、22#隧洞設(shè)計(jì)水深h=1.04m，設(shè)計(jì)流速v=1.09m/s ，加大流量水深h=1.20m，流速v=1.12m/s，23#、24#隧洞設(shè)計(jì)水深h=0.97m，設(shè)計(jì)流速v=1.18m/s，加大流量水深h=1.11m，流速v=1.21m/s。明洞采用現(xiàn)澆混凝土襯砌，三心圓斷面型式，凈斷面尺寸及設(shè)計(jì)縱坡、流量均與 21#～22#隧洞相同。1#渡槽槽身設(shè)計(jì)為U 形斷面，現(xiàn)澆鋼筋混凝土雙懸臂結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)縱坡1∶1 000，槽身凈斷面尺寸寬×高=1.6m×1.5m，單跨長12m，共12 跨，下部支撐采用混凝土灌注樁+排架結(jié)構(gòu)，混凝土灌注樁底端伸入基巖不小1.5m。渠尾退水渠長242m，采用預(yù)制鋼筋混凝土管道退水，管道直徑為800mm，管道末端設(shè)消力池及擴(kuò)散段。

2 影響隧洞混凝土工程質(zhì)量的因素

2.1 混凝土配制

混凝土配制是影響混凝土工程質(zhì)量的主要因素，若混凝土配制質(zhì)量存在問題，即便采用再先進(jìn)的施工技術(shù)，依舊無法保證隧洞混凝土工程質(zhì)量。案例工程混凝土澆筑總量約為32 479.38m3。為滿足混凝土連續(xù)澆筑需求，每天需要生產(chǎn)240m3混凝土，混凝土配制量大，配制中原材料質(zhì)量檢驗(yàn)是否到位、添加順序是否合理、攪拌時(shí)間是否充分等都會影響最終的配制質(zhì)量，任何一個(gè)細(xì)節(jié)把控不當(dāng)，都會影響混凝土工程施工質(zhì)量。

2.2 配合比

由于混凝土是一種復(fù)合材料，由多種物料按照一定的配合比混合而成，如果配合比不合理，必然會影響最終的施工質(zhì)量。例如，如果水泥摻量過多，在水化反應(yīng)影響下，會導(dǎo)致混凝土工程出現(xiàn)裂縫，降低強(qiáng)度和抗震性；若骨料摻量過大，會影響混凝土的密實(shí)度；若骨料摻量過少，則起不到補(bǔ)充水泥強(qiáng)度的作用，會影響混凝土工程的總體質(zhì)量。因此，如何選擇科學(xué)合理的配合比是隧洞混凝土工程施工的重難點(diǎn)之一。

2.3 原材料質(zhì)量

混凝土由水泥、水、粗細(xì)骨料、外加劑等按照一定的比例混合而成，若原材料存在問題，即便選擇了先進(jìn)的配制設(shè)備，配合比再合理也無法保證混凝土工程的質(zhì)量。因此，在實(shí)際施工中，必須嚴(yán)格把控原材料質(zhì)量。

2.4 混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑后水化反應(yīng)依然持續(xù)，如果混凝土中的熱量不能有效散發(fā)，會增大混凝土內(nèi)外溫差，形成溫度應(yīng)力，極易出現(xiàn)溫度裂縫。合理的澆筑方式和養(yǎng)護(hù)方式，有利于水化熱散失，應(yīng)將混凝土內(nèi)外溫差控制在一定的范圍內(nèi)，從而為混凝土固化成型營造良好的條件，以控制裂縫、麻面、起砂等質(zhì)量問題。

2.5 其他因素

影響混凝土施工質(zhì)量的因素較多，除上述因素外，還包括夏季高溫、冬季低溫、雨水等自然條件因素，這些因素對隧洞混凝土工程施工質(zhì)量也有很大影響。

3 混凝土工程施工質(zhì)量控制的技術(shù)措施

3.1 混凝土生產(chǎn)配制技術(shù)措施

在混凝土配制生產(chǎn)前，全面檢查原材料質(zhì)量、拌和設(shè)備性能等。按照圖1 所示的流程來生產(chǎn)和配制混凝土。

圖1 混凝土生產(chǎn)配制流程

就案例工程而言，混凝土澆筑總量約為32 479.38m3。為滿足高峰期240m3/d 混凝土生產(chǎn)需要，骨料儲存按5d 存量考慮，約2 400m3。級配料分區(qū)存放，成品骨料堆場按長條形布置，分為中石、小石和砂3 種，各檔料之間砌擋墻隔離。水泥和外加劑主要為袋裝。水泥采用卡車運(yùn)輸進(jìn)場，經(jīng)驗(yàn)收后存放至水泥庫。外加劑采購后用卡車運(yùn)輸至現(xiàn)場，存放在外加劑庫。在混凝土拌和系統(tǒng)中，砂石料要通過裝載機(jī)輸送到配料機(jī)的配料斗中，配料機(jī)的儲料斗中需要設(shè)置電子自動(dòng)程序配料小車，配料小車將儲料斗中的各種原材料，按照配合比配料后，通過拌和機(jī)的進(jìn)料槽，卸到拌和機(jī)中，由拌和機(jī)充分?jǐn)嚢韬?，再輸送到澆筑倉面，本標(biāo)段22#隧洞新增斜井、22#隧洞1 號斜井、22#隧洞出口、23#隧洞進(jìn)口、24#隧洞新增斜井、24#隧洞2 號斜井、24#隧洞出口各設(shè)混凝土拌和站1 座，拌和站內(nèi)設(shè)1 臺JS500 型強(qiáng)制式拌和機(jī)、1 臺PL1200 型配料機(jī)、1 臺ZL50 裝載機(jī)及電子計(jì)量控制室等。每個(gè)拌和站的生產(chǎn)能力應(yīng)達(dá)到25m3/h，以滿足高峰期澆筑強(qiáng)度。

3.2 混凝土配合比設(shè)計(jì)

針對配合比對混凝土施工質(zhì)量的影響，需在混凝土工程施工前，通過多次配比試驗(yàn)來確定最佳的配合比?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)原則是在滿足本標(biāo)段工程設(shè)計(jì)和施工要求強(qiáng)度、和易性、抗?jié)B性、抗裂性等基礎(chǔ)要求的條件下，設(shè)計(jì)出混凝土配制中各種材料的用量?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)步驟如下：

（1）按照水利隧洞混凝土工程設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度、耐久性等選擇合適的水灰比和碎石級配。

（2）按照所選骨料的品種、規(guī)格、外加劑種類和摻量、混凝土坍落度等，選擇每立方米混凝土的用水量及水泥用量?；炷翝仓攸c(diǎn)的坍落度可按照表1 所示進(jìn)行選擇。

表1 混凝土在澆筑地點(diǎn)的坍落度（使用振搗器）

（3）嚴(yán)格按照容重法精確計(jì)算砂石用量。

（4）通過多次配合比試驗(yàn)，保證混凝土中總堿含量不超過2.5kg/m3，確定基準(zhǔn)混凝土配合比。

（5）通過配合比試驗(yàn)，并結(jié)合水利隧洞混凝土工程設(shè)計(jì)，調(diào)整混凝土總堿含量要求，得出施工配合比。

案例工程為水利隧洞，為保證混凝土的抗裂性、抗?jié)B性、抗凍性、耐久性等全部滿足設(shè)計(jì)要求，在混凝土配合比調(diào)整中，要控制混凝土水灰比不超過0.5；充分利用水泥活性控制水化熱；各種原材料的計(jì)量要準(zhǔn)確；按照砂石、粉煤灰的實(shí)際含水量，合理調(diào)整用水量。為保證混凝土配合比試驗(yàn)的有效性，混凝土配合比試驗(yàn)的環(huán)境條件要滿足表2 的要求。

表2 混凝土配合試驗(yàn)環(huán)境條件

按照上述步驟確定混凝土配合比后，嚴(yán)禁隨意調(diào)整。如果在實(shí)際施工中，原材料發(fā)生變化，需要改變混凝土配合比時(shí)，要重新提出混凝土配合比試驗(yàn)計(jì)劃及配合比，上報(bào)給現(xiàn)場工程監(jiān)理人員，經(jīng)審核同意后，方可實(shí)施。

3.3 原材料質(zhì)量控制技術(shù)措施

針對原材料對混凝土工程施工質(zhì)量的影響，需要采取有效的控制技術(shù)措施，以保證原材料質(zhì)量符合要求。

（1）水泥：需要按照本批次拌和混凝土的設(shè)計(jì)標(biāo)號選擇相應(yīng)的水泥標(biāo)號，并提前做好試驗(yàn)檢測，檢測水泥的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)性能是否滿足設(shè)計(jì)要求。存放在施工現(xiàn)場超過3 個(gè)月的水泥，需要進(jìn)行檢測，檢測不合格的水泥，嚴(yán)禁使用。

（2）砂石骨料：使用前，需要檢測含泥量、含水量、硬度、有機(jī)雜質(zhì)含量，保證骨料含泥量不超過3%，硫化物及硫酸鹽等雜質(zhì)的含水量不超過1%，強(qiáng)度不低于60MPa，針片狀骨料含量不超過10%。

（3）外加劑：使用前，需要進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)，以確定外加劑性質(zhì)、有效含量、溶液配制方法、最佳摻量等。外加劑的名稱、來源等相關(guān)資料和試驗(yàn)成果需要上報(bào)給現(xiàn)場監(jiān)理人員審核，審核同意后，方可使用。尤其是溶液狀的外加劑，應(yīng)提前用專門的拌和設(shè)備進(jìn)行攪拌，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅偌尤氚韬驼局泻推渌锪线M(jìn)行拌和。

（4）摻合料：使用前，需要檢測分析摻合料的顆粒細(xì)度，滿足要求的摻合料才能進(jìn)行試配操作，以確定最佳的摻合量。拌和前，相關(guān)資料需要呈遞給現(xiàn)場監(jiān)理人員審核，審核通過后，方可使用。

（5）所有原材料全部進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，且達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，按照檢測得到的結(jié)果進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，以確定混凝土配料單?；炷涟韬蜁r(shí)，必須嚴(yán)格按照配料內(nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量。同時(shí)，要堅(jiān)持試驗(yàn)抽檢，按照抽檢結(jié)果及時(shí)調(diào)整混凝土配料，以保證混凝土工程施工質(zhì)量不會因原材料質(zhì)量波動(dòng)而降低。

3.4 混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施

針對澆筑和養(yǎng)護(hù)對混凝土施工質(zhì)量的影響，需要選擇合適的澆筑技術(shù)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)。由于案例工程的混凝土用量較大，為降低水化熱對混凝土工程質(zhì)量的影響，采用了分層、左右交替對稱澆筑技術(shù)，控制每層澆筑厚度在30～40cm 之間，且兩側(cè)混凝土澆筑高度不能超過50cm，溜槽口到混凝土面的垂直距離不能超過2m，以免混凝土在澆筑中發(fā)生離析問題，整個(gè)混凝土澆筑要連續(xù)進(jìn)行，防止停歇出現(xiàn)冷縫，影響水利隧洞施工的總體質(zhì)量。若因?yàn)樵O(shè)備故障或者混凝土供應(yīng)不足，不得已中斷，要控制混凝土停歇時(shí)間不超過1h，若超過1h 需要按照施工縫標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理。

混凝土澆筑后要及時(shí)采用插入式振搗棒進(jìn)行充分振搗，針對鋼筋布設(shè)密度大的區(qū)域，可用小直徑振搗棒進(jìn)行振動(dòng)，并輔以人工小鏟插邊和小木槌敲擊外模板振搗。振搗棒到側(cè)模的距離應(yīng)控制在5～10cm 之間，振動(dòng)棒要插入到下層混凝土中至少5cm，將上下兩層混凝土振搗成一個(gè)整體，控制振搗時(shí)間在25s 左右，當(dāng)混凝土表面不再有氣泡冒出時(shí)，可結(jié)束振搗。當(dāng)混凝土澆筑振搗完成12～18h 內(nèi)，要按照混凝土結(jié)構(gòu)物的不同，開展有針對性的養(yǎng)護(hù)，保證混凝土表面始終處于濕潤狀態(tài)。本工程采用噴射養(yǎng)護(hù)劑的方法進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)，當(dāng)混凝土拆模后，在混凝土表面噴灑一層養(yǎng)護(hù)劑，在混凝土表面形成一層保護(hù)膜，隔離混凝土表面和空氣，以阻止混凝土內(nèi)部水分蒸發(fā)。

3.5 其他混凝土施工技術(shù)措施

夏季高溫和冬季低溫季節(jié)進(jìn)行混凝土施工時(shí)，為降低溫度變化對混凝土質(zhì)量的影響，提升水利隧洞混凝土施工質(zhì)量，需要采取科學(xué)有效的溫度控制措施，如控制水化熱，在保證混凝土強(qiáng)度、耐久性、和易性等滿足水利隧洞混凝土工程要求的基礎(chǔ)上，盡量選擇水化熱低的水泥，或者是改善混凝土骨料級配，加入優(yōu)質(zhì)的摻合料、外加劑等。夏季高溫天氣施工時(shí)，需要適當(dāng)加大混凝土骨料堆放高度，保持骨料的平均溫度，用干凈的清水噴灑混凝土骨料，在拌和站上搭建簡易涼棚，降低混凝土出料口的溫度，并盡量避開高溫時(shí)段澆筑，以降低混凝土表面溫度。冬季低溫天氣施工時(shí)，可加熱水拌和，水溫不宜超過60℃，先加入骨料和水，攪拌后再加入水泥進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，避免混凝土在低溫下發(fā)生假凝，并加入適量的防凍劑，以免混凝土運(yùn)輸和澆筑中發(fā)生水凝結(jié)，影響混凝土工程施工質(zhì)量。雨季施工時(shí)，要搭設(shè)工棚，工棚要有良好的嚴(yán)密性，不能存在漏水問題，機(jī)電設(shè)備要加強(qiáng)防水、防雨、防淹措施，安裝好接地裝置。下雨天要及時(shí)檢測砂石含水率，時(shí)刻掌握含水率變化情況，以便及時(shí)調(diào)整配合比。

4 結(jié)語

綜上所述，在水利隧洞混凝土工程施工中影響施工質(zhì)量的因素較多，需要結(jié)合影響施工質(zhì)量因素的特點(diǎn)及影響程度，采取科學(xué)合理的技術(shù)措施，保證施工質(zhì)量。