论公路隧道内混凝土的衬砌技术

王建新

（山西路桥吕梁公路建设有限公司四分公司，山西 离石 033000）

由于施工环境的限制，隧道内砼施工比露天的砼施工有一定的难度，也有其特点。例如，拱顶部位的砼灌注、捣实就有所区别，衬砌背后的空洞回填也是非常重要的，故在隧道内部进行砼施工时，必须充分理解砼的施工特点，才能得到满意的质量。

1 隧道衬砌存在问题的分析

对隧道衬砌的一个质量标准是“内实外美”。“内实”是衬砌内在质量的体现，“外美”是外观质量的体现。深刻理解其内涵是至关重要的。以前在衬砌时往往存在以下问题：①衬砌背后填充不密实，往往留有空洞；②衬砌厚度不足；③衬砌一次开裂普遍存在；④漏水现象普遍；⑤基底处理不够，经常出现翻浆冒泥现象。

出现以上问题主要与施工管理有关，但问题的出现是多方面的，如施工方面，业主方面，设计、监理方面。但总体来看，砼施工还存在技术上的问题。

在衬砌施工中，常用先墙后拱法和先拱后墙法。前者使用较普遍，后者是在软弱围岩隧道中，采用台阶法中采用的。从施工实践中来看，前者出现的问题较多。边墙和拱脚的连接质量不好，拱部悬臂过长引起纵向下沉。边墙施工时，引起拱脚下沉等从而造成衬砌开裂，这都是施工方法自身的缺点所形成的，也是难以避免的。《铁路隧道设计规范》规定，原则上不允许采用先拱后墙法。

因此，在隧道施工中，尽可能采用先强后拱法，这已成为当前衬砌施工的主流。

从总体来看，只要严格按照施工工艺施工，砼衬砌质量是完全能够保证的。但在施工过程中出现衬砌厚度不足、背后留有空洞、过早开裂及漏水等问题。出现这些问题的原因是多方面的，例如施工中出现异常事故处理作业非常困难，或因抢进度而忽视质量，监理缺乏有效的监控，甚至施工单位偷工减料等。在技术上是砼配合比不当，出现蜂窝麻面、强度不知、施工缝处理不当、防水板破损、衬砌表面不平整及先拱后墙法施工等。

2 改进措施

2.1 严格施工工艺

衬砌的质量与施工方法有直接的关系，特别是砼的现场运输、灌注、养生等各个作业环节对其影响很大。因此，严格按照设计要求及现场试验的结果进行操作，确保施工质量。

隧道内除洞口附近外，一般湿度比较高，温度也较稳定，没有日照的作用，几乎不受风的影响，一般不需要附加养生条件。

2.2 保证砼的质量

要求砼的施工和易性及强度等，就必须在施工中按照施工条件、环境条件等，使其具有符合施工作业的性能。如隧道的拱部难以充分捣实，可以采取流动灌注砼的方法，但要选择不宜离析的砼配比，尤其是秘浆的多少，对拱顶部背后的空隙产生的大小有影响，故应选择秘浆小的砼配比。砼的细骨料要比普通的高些，水泥也要增加，形成富有黏性的砼。

仰拱的砼一般采用塌落度是8 cm，边墙及拱部砼与一般结构物不同，其捣鼓作业比较难，因此可采用塌落度较大的砼，一般采用15～18 cm。即使如此，也要增大用水量，尽管灌注作业比较容易，但秘浆多，容易离析，产生蜂窝麻面和空洞等缺陷。因此，最好采用合适的混合剂，来减少用水量，采用流动剂和减水剂后，用塌落度12 cm的砼单位用水量，可得到塌落度18 cm的砼。因此，使用高性能减水剂塌落度即使达到18 cm，与一般砼相比黏性有所提高，秘浆量也减少，对砼的质量几乎没有损害，但超过18 cm后，砂浆和粗骨料易分离，开始损害砼的品质。为此，塌落度的上限不能超过18 cm，运距长时，会使塌落度大大降低，故应考虑好配合比，若用泵送砼，应不造成管内堵塞，保证砼的质量。

对拱部及边墙砼，为改善和易性，应增大含砂率2%，脱模时强度试验的养生条件与实际一致。

2.3 配合比设计合理

衬砌砼的要求强度因围岩的特性、衬砌形状、支护类型及作用在衬砌上的荷载不同而不同。除特殊场合外，设计基准强度一般取18～24 MPa，素砼取18 MPa，钢筋砼取21～24 MPa。

现场砼的品质一般受到骨料、水泥等品质的变动、计量的误差、拌和作业的变动而有所变化。因此，应视施工条件，砼配比强度应大于设计基准强度，一般隧道衬砌多在12～20 h脱模。

水灰比应根据抗压强度、抗冻害性、对化学作用的耐久性、泌水性等决定，原则上不小于65%；用水量原则上不小于175 kg/m3,但要通过试验来确定。

3 模板

模板是钢模板或预制板、支持骨架（拱架）、移动平台及附属品的总称。目前，采用的模板有移动式和组装式两种，它是把支护骨架和钢板或预制板一体化，并搭载在移动台架上，又被称为活动模板。组装式是每次灌注都要组装、拆除拱架和钢板，又称固定式模板。在模板使用上存在的问题主要是模板整体刚度不足，易变形和跑模。在堵头板、厚度检测等附属装置也不配套。为了降低造价，经常使用小尺寸的简易模板，造成砼表面不平整，砼灌注口部表面上明显突出等影响“外美”的现象。

解决办法：不管使用哪类拱架，都得按设计图纸制造出来，并具有足够的强度和刚度。模板架立的精度，直接影响隧道净空尺寸的精度，灌注前应确认其精度。

模板长度一般采用9～10 m，一般矿山法修筑的隧道衬砌厚度为30～50 cm。模板越长，砼越容易发生收缩开裂。

4 砼的浇筑和养生

4.1 运送

砼应在拌和好后进行运送灌注，运送时间要短，不得使砼分离，如认为有离析，应充分拌和后再浇筑。采用商品砼应按有关规定办理。

4.2 浇筑

有仰拱的隧道，仰拱和边墙的灌注缝是结构的弱点，要确认灌注缝是否满足设计要求。从仰拱开挖到灌注砼之间，隧道是处于最不稳定的状态，可采用一次闭合的方法和用砼直接闭合的方法，根据围岩状况、测量结果等确定。一次灌注长度在围岩差的场合要短些，灌注位置最好与拱部灌注位置一致。

边墙和仰拱的灌注缝，是隧道结构上的弱点。施工时，要清扫喷砼面，即使地下水较小的围岩，也要进行排水后才能灌注砼。

4.3 养护

衬砌砼灌注后，要保持硬化需要的温度和湿度，进行适当的养护。当隧道贯通后，温度和湿度有所降低，应采取有效的措施保证养护到位。如果没有硬化的砼受到震动、冲击后，会开裂和受损。