对衬砌混凝土的质量在公路隧道中的分析

李毅

摘要: 随着国民经济的迅速发展，对公路隧道衬砌混凝土质量的要求也越来越高，本文主要结合公路隧道二次衬砌施工中容易出现的混凝土表面缺陷,从衬砌混凝土施工前期条件、原材料选用及配比优化、施工工艺及施工管理等方面提出了混凝土表面缺陷的预防措施,从而提高公路隧道衬砌混凝土的质量。

关键词:隧道, 混凝土, 技术, 施工工艺

Abstract: with the rapid development of national economy of highway tunnel lining concrete quality requirements of the more and more is also high, this paper highway tunnel in the second lining construction easily appeared concrete surface defect, from lining concrete construction the conditions, material selection and matching optimization, construction technology and construction management, it puts forward the concrete surface defect prevention measures, so as to improve the quality of the concrete lining of road tunnel.

Keywords: tunnel, concrete, technology, construction technology

中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：

随着国民经济的迅速发展，对公路隧道衬砌混凝土质量的要求也越来越高。目前,公路隧道二次衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送混凝土施工工艺,但混凝土硬化过程中在起拱线以下的边墙上局部出现麻面、水泡和气泡、细微裂缝等表面缺陷,甚至个别还出现顶部空洞、施工接缝、拱部油迹等,严重影响了隧道的稳定性和长期运营安全。笔者通过几年的施工管理和体会,认为应从以下几个方面分析混凝土表面缺陷的形成和预防。

1 混凝土施工条件方面

施工前应制订切实可行的组织措施,并严格执行技术标准和规范,科学组织、合理安排、严格管理,确保混凝土衬砌做到以下几点:顶部不空、底部不软、边墙无蜂窝麻面和水泡纹线,实现质量目标。

1) 提高钻眼技术水平,优化钻爆参数,提高光面爆破效果,加强隧道开挖断面检测,严格控制超欠挖,为衬砌施工创造良好的条件。隧道开挖成型差,衬砌混凝土厚度严重不均匀,欠挖和超挖,支护侵入衬砌限界, 造成衬砌混凝土厚度不足,个别隧道衬砌混凝土背后存有脱空现象。2) 做好监控量测工作,根据监控成果确定二次衬砌的施工时间,增大安全可靠性。二次衬砌施作时间,应在围岩和初期支护变形基本稳定时进行。当围岩变形较大、流变特性明显,需提前进行二次衬砌时,必须对初期支护或衬砌结构进行加强,避免二次衬砌承受围岩压力超设计荷载。3) 仰拱铺底超前,先灌注仰拱及边墙基础,后灌注墙拱混凝土。4)立模前再次检查断面和中线水平、防水板安装质量、渗漏水情况,并清除基底积水、松渣及杂物。衬砌时台车定位要准确,锁定要牢固,接头密贴上一次衬砌面,保持衔接和衬砌轮廓的准确。5) 准确安装拱顶排气管,确保封頂时不出现空洞。模板台车自由方向封堵时,要预留好拱顶处的泵管和排气位置,并设立观察窗口,以利于随时检查混凝土在拱顶的灌注情况;同时做好灌注结束后封堵的材料准备。

2 原材料质量控制及配比优化方面

事前应加强计量,做好监理工作,压力机、拌和楼电子计量仪表应定期请有关计量部门校检,出具合格证明,确保可信度。拌和楼水箱应定期自校,做好记录。水泥、粉煤灰、外加剂计量误差应小于±1%,砂、石计量误差应小于±2%。

1) 水泥。施工现场多使用普通硅酸盐水泥,但应尽量减小单位水泥用量。不同品牌、不同规格、不同批次的水泥不能混用。2) 碎石。根据泵送管路的内径,尽可能选用较大粒径的碎石。严格控制含泥量不大于1%,针、片状物含量不大于15%,粒径以5mm～31.5mm为宜,最大不超过40mm。3) 砂。采用级配良好的中砂,细度模数应为3.0～2.3,粒径小于0.315mm的颗粒含量所占比例宜为15%～20%,严格控制含泥量在3%以内。为方便混凝土的泵送和浇筑,砂率取35%～45%。这样,可较好地改善混凝土和易性,利于泵送,减小混凝土表面出现缺陷的可能,提高强度,同时可减少机管磨耗。4) 水。最好选用饮用水,pH值应大于 4。水灰比越大,混凝土的干燥收缩越大。严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的根本措施。施工中水灰比在0.45～0.55之间,混凝土入泵坍落度应控制在(12±2)cm。5) 掺合料。推广掺加粉煤灰和膨胀剂的双掺技术, 等量替代水泥,以减少水泥用量。对强度等级C25 以下的混凝土,粉煤灰掺量一般为水泥用量的10%～15%,膨胀剂掺量为水泥用量的8%～12%,具体掺量需经试验确定。a.粉煤灰比表面积小,需水量低,不仅能有效降低混凝土的干燥收缩值,还可以改善混凝土的流动性、粘聚性和保水性。在水泥中掺入原状或磨细的粉煤灰后,可以降低混凝土中水泥的水化热,推迟水化热峰值的出现,减少绝热条件下的温升,有利于控制温度裂缝的产生。同时能改善混凝土的和易性,提高混凝土自防水能力和抗渗标号。b.掺加适量的膨胀剂可以补偿混凝土的收缩,增加密实度,提高混凝土防渗抗裂能力。6) 外加剂。高效减水剂能够有效减少拌合用水,降低水化热,延缓水化热释放速度,从而减少温度裂缝,但掺量过多,会引起混凝土的膨胀和开裂。施工时必须慎重选择外加剂的品种和掺量。

3 严格混凝土施工工艺

1) 混凝土的拌和。a.严格按施工配料单计量,定期检查校正计量装置。加强砂石料含水率检测,及时调整拌和用水量。b.控制混凝土的入模温度。夏季施工时,当气温高于32℃时,砂石料、搅拌机应搭设遮阳棚, 用冷水冲洗碎石降温。尽量安排在夜间浇筑混凝土。2) 混凝土的灌注。a.混凝土在运输和泵送过程中严禁加水。b.分层分窗浇筑,要充分利用台车上、中、下三层开窗,分层浇筑混凝土,落差应小于2m为宜。在出料管前端加接3m～5m同径软管,并需伸入窗口使管口向下,避免水平对岩面泵送,这一点应特别注意,因浇筑高度过高、不分层、直接对岩面泵送,使得混凝土经岩面一钢模之间多次反弹后,极易造成物料分离,粗骨料下沉,液上浮,从而造成墙角混凝土表面产生蜂窝、麻面。适当放慢灌注速度,两侧边墙对称分层灌注,到墙、拱交界处停1h～1.5h,待边墙混凝土下沉稳定后,再灌注拱部混凝土。转窗时应两侧交叉进混凝土,防止偏压使模板变形。灌注下层混凝土时,应将台车中层窗口开启,以利排气;同时,灌注中层混凝土时,应将台车顶层窗口开启,以利排气。c.混凝土灌注过程中必须振捣,以提高混凝土的密实度和均质性,减少内部微裂缝和气孔,以提高抗裂性。3) 混凝土的脱模、养护。a.混凝土拆模时的强度必须符合设计或规范要求,严禁未经试验人员同意提前脱模,脱模时不得损伤混凝土。严禁使用废旧机油代替脱模剂,倡导优选脱模剂。b.传统的混凝土洒水养护方法,增加了隧道内的文明施工难度,而且洒水也不均匀,使混凝土早期强度得不到保证。建议使用喷涂混凝土养护液的方法进行养护。c.夏季施工时砂、石料应采取降温措施;冬季施工采取保温措施。d.拆模后、立模前要认真清除模板台车上锈迹和残留混凝土及其他异物,用喷涂方法均匀喷涂脱模剂,必要时应进行补喷。应在试验的基础上选用性能稳定的脱模剂,从而防止混凝土表面拉坏、起皮。严禁使用废旧机油代替脱模剂,以避免混凝土表面出现油污,颜色不均匀等现象。e.应定期通过现场同条件养护或钻芯取样试验,确定混凝土在12h,16h,20h,24h时的抗压强度,保证脱模时有足够的抗压强度(>5MPa)及抗拉强度(>0.5MPa～1.0MPa)。以防止脱模时拉脱混凝土拌合物外表面,造成缺陷。

4 加强施工管理,力求施工过程各环节精细化

对管理、技术、质检、拌和、运输、立模、灌注等人员的岗位培训,建立严格的责任制及奖惩制度,实行三级检查签认制度,精细化管理到每个人、每个生产环节。有条件可配备相应的无损检测仪器。

5 结 语

总之，经过对个别工点调查后分析我们发现:其中“麻面”占总缺陷的60%～70%(特点:暴露面粗糙不平,形状不规则,可触及砂、石骨料,大小不均,成片、成线分布);“水泡”约占20%～30%(特点:多扁圆形,暴露面光滑平整,外大内小,分布不均,其直径多大于5mm);“气泡”约占5%～15%(特点:多为圆形,直径较小,一般小于5mm,外小内大,对外观无碍,属混凝土正常现象)。“麻面”和“水泡”造成混凝土外表不美观,应引起重视,采取严格工艺配比、加强振捣等综合措施,加以改进。