输水隧洞衬砌混凝土质量控制及要点分析

李瑞佳

（浙江水专工程建设监理有限公司，浙江 杭州 310000）

1 工程概况

杭州市第二水源千岛湖配水工程施工监理IV标段，桩号范围:K50+850 ～ K63+480 m，K69+100 ～ K76+400 m。标段主要施工内容:输水隧洞的开挖、一次支护、衬砌，线路配套管理房及放水建筑物施工，有关金属结构和机电设备采购、制作及安装等。标段内的输水隧洞，衬砌混凝土主要包括:普通衬砌段的C30W8F50钢筋混凝土、钢管衬砌段的C25W8F50外包素混凝土。普通衬砌段的C30W8F50钢筋混凝土衬砌，分标准衬砌段和局部扩挖段。标准衬砌段，衬砌间距12.0 m为一个施工单元，衬砌后直径6.7 m，混凝土保护层净厚度为7 cm。

2 衬砌混凝土质量控制

输水隧洞衬砌混凝土工程的工作量大、洞内工作面及作业空间受限、现场情况复杂、工期紧、混凝土外观质量要求高（工程合同质量目标“优良”，且计划“创优夺杯”），加之工程建设地处于环保、水保较为敏感的区域，政策要求相对严格。因此，需要对混凝土衬砌施工的各个要素、环节（施工准备条件、原材料、开仓、拌和、运输、入仓铺料、平仓振捣、拆模和后期养护等）进行重点分析和实施事前、事中、事后的全面监管，也有利于各参建方开展质量管控和保证衬砌混凝土的质量。

2.1 衬砌混凝土实施前作业面验收及有关准备工作控制

2.1.1 隧洞开挖断面复核与洞壁、基岩面清洗准备

在单个作业面的隧洞开挖工作结束后，施工、监理单位的测量人员对相应的隧洞开挖断面进行系统、全面地测量复核，重点是找出欠挖突出部位现场标记和督促项目部在衬砌工作开始或钢筋绑扎前集中处理，以免局部凸起的欠挖处理对后期的衬砌作业进度造成较大影响。另外，隧洞开挖断面复核也是保证混凝土衬砌厚度的有效前提。

底板基岩面和洞壁清洗效果的判定、把握，对不同的检查，验收人员存在一定的经验弹性。本工程的各作业面，在首次（即第一段）进行清基或洞壁清洗验收时，均组织参建方代表（建设、设计、监理、施工等）一同进行现场联合把关、验收。目的在于协调各方对清洗程度、需达到的效果等达成一致的认识，统一各作业面验收标准，避免出现不同作业面、不同标段、不同验收人员，对清洗的达标标准要求不一、验收尺度相差过大。

本工程采用端退法，分找平层、底板和边顶拱浇筑3部分施工。部分洞段实行边清基、边浇筑找平层、底板和边顶拱的分段流水施工，导致出现清基质量验收工作频繁，清基作业与找平层、底板、边顶拱浇筑工序施工之间相互干扰大，施工效率低的现象。建议在今后其他类似工程施工时，首先集中力量完成单向作业洞段的整体基础岩面清理及找平层浇筑，再进行后续的底板及边顶拱施工。

2.1.2 混凝土原材料、配合比试验准备

本工程衬砌混凝土分为2种: C25W8F50（钢衬段）、C30W8F50（钢筋混凝土衬砌段）。各部位混凝土工作开始前，督促施工单位按照设计及规范要求，提前对不同标号的混凝土用料（水、水泥、砂石骨料、粉煤灰、外加剂等）进行取样送检和试验配比，并由试验室出具专门的配合比报告报监理单位审批后使用。作为现场混凝土拌和质量控制的重要依据，施工过程中应严格参照执行。施工中不得随意更改配比，遇有特殊情况确需调整配比的，由试验室重新出具配比报监理单位重新批准后方可使用。

配合比要重点控制材料的品质和用量，具体指标有:总用水量（包括骨料含水、外加剂水溶液用水）、水泥用量（一般不宜低于70 kg/m3）、胶凝材料用量（一般不宜低于140 kg/m3）、骨料级配和总重量、砂率、水灰比等。

2.1.3 衬砌台车制作与安装准备

为保证工程全洞段衬砌质量，除不规则的部位（如主支洞交叉段），均要求采用整体式钢模台车模筑。

根据合同文件及现场实际对工期进度要求，隧洞工程一般作业面采用单台车进行衬砌，关键作业面则必须采用双台车进行衬砌。混凝土衬砌所用钢模台车需施工单位根据隧洞衬后尺寸事先专门设计和向厂家定制，在厂家制作完成后运至施工现场。在洞内进行拼装，拼装完成投入使用前需参建方代表（建设、设计、监理、施工等）共同到场进行联合验收，重点对台车模板的外轮廓尺寸、支撑结构稳定特性等进行测量、检查，验收合格后方可投入使用。

台车日常使用过程中，每仓混凝土浇筑结束拆模后及下仓混凝土开仓浇筑前，均需对钢模台车进行检查，将模板表面附着物清理干净、涂抹脱模剂。对发现的台车缺陷，应及时修复，必要时返厂处理或联系厂家到现场指导进行消缺处理。

2.1.4 浇筑方案、仓面划分与施工顺序安排准备

施工单位应根据标段内各作业面及现场的实际情况，制定标段内专门的《衬砌专项施工方案》，报监理单位审批后实施，做到提前计划、安排，施工过程科学、合理。对标段内各个作业面的浇筑先后顺序、浇筑时间、浇筑强度等，有总体表述和整体安排。方案内容应包含:采用单台车或双台车衬砌的浇筑，已划定的各个衬砌段分仓描述（如:一般仓面按照12 m划为1个施工单元），特殊部位隧洞在水平方向起弧段和竖直方向的起坡段、钢衬与混凝土渐变段、主支洞交叉口以及各衬砌段的首末端仓位及预留段等，根据现场实际情况适当调整仓位长度。

2.2 原材料、中间产品质量控制

原材料是组成混凝土的基础，原材料品质的优劣直接影响到混凝土质量的好坏，因此首先应把好原材料质量关[1]。衬砌混凝土用原材料、中间产品主要有:拌和用水、水泥、骨料、掺和料、外加剂、钢筋、止水等，质量须达到设计及有关规范要求。对原材料的质量控制，除经常检测外，还要求质量控制人员随时掌握其含量的变化规律，并拟定相应的对策措施。本工程为保证骨料的石粉含量稳定，要求投入水洗设备采用湿法生产。

钢筋的加工制作在加工厂内完成，施工人员现场绑扎安装。重点检查控制的主要内容有:钢筋规格、尺寸，钢筋安装位置，保护层厚度，横、纵向间距，连接方式和搭接长度，断开位置等指标。混凝土中钢筋保护层厚度及钢筋间距，也是衬砌混凝土监理质量控制工作的主要内容。绑扎时根据设计图纸，测放中线、高程等控制点，对照图纸，利用预埋锚筋，布设好钢筋网骨架。钢筋网骨架设置核对无误后，铺设分布钢筋。钢筋结构和保护层调整好后，垫设预埋混凝土块，用电焊加固骨架确保牢固。

2.3 混凝土现场生产拌和、运输质量控制

2.3.1 拌合设备和场站数量设置要求

要求施工单位根据标段内的高峰期混凝土浇筑强度，合理配备和设置现场拌合场站和设备的数量。做到兼顾标段内各作业面混凝土需要的同时，确保高峰期混凝土浇筑强度。

2.3.2 拌合计量系统控制

现场各拌合站在开始筹建时，应尽可能地选用带有自动称量和记录功能的拌合控制系统。过程中，严格按照批准的配合比进行拌制，对水、水泥、骨料、粉煤灰、外加剂等的称量，做到准确无误，并确保拌合时间不少于规范规定的最少时间:自落式拌合机≥90 s、强制式搅拌机≥60 s；其他型号另对照规范要求。

要求安排固定人员进行拌和计量控制系统操作，不得频繁更换，使拌和物质量保持相对稳定。操作人员必须负责、认真和实事求是，对各项拌合参数及有关操作方法熟知、熟用，记录准确。

2.3.3 现场混凝土温控设施、设备投入控制

混凝土入仓温度要求不大于28 ℃。夏季高温时段，现场露天拌和须投入必要的温控设备和采取必要的温控措施:要求在骨料仓上方搭设遮阳篷和设置冷水喷洒装置，水泥储存罐体外应采用密目遮阳网覆盖，现场配备冷水制冷机进行冷水拌和。因拌和场站露天放置，混凝土开仓应尽量避开每日高温时段，尽可能安排在夜间、低温时段浇筑，混凝土罐车外应有必要的遮盖或保温。拆模后及时洒水养护，保持混凝土表面湿润。

2.3.4 拌合设备日常维护保养

为保证混凝土工程施工的正常、连续，需注重对拌合设备的日常维修、保养检查，督促施工单位及时排除故障，每次停机后将拌合料斗清理干净。

2.3.5 混凝土运输

混凝土运输主要分2段:洞外至洞内罐车运输、洞内仓面附近至仓内输送泵泵送入仓。

各标段及工作面根据现场浇筑强度需要，配备足够的混凝土罐车和输送泵，并留有一定的备用品。日常使用中，做好车辆和设备的维修、保养，配备专业的司机及熟练的泵车操作人员，并对其详细交底。尽可能避免由于运输设备故障、人员操作失误等原因导致的混凝土浇筑中断事件发生，一旦发生输送泵间歇中断（间歇时间大于45 min）及时清除混凝土泵和输送管内的混凝土并清洗。

运输途中和卸料过程中，严禁加水。泵送混凝土之前先泵送砂浆润滑，泵送完毕后，及时用压力水清洗混凝土泵和输送管。

2.4 衬砌混凝土入仓及浇筑过程控制

在混凝土浇筑前，仓面（基面及洞壁清洗、浇筑厚度、钢筋、止水及预埋件等）须经过监理验收合格，同意开仓后实施浇筑。仓面检查合格批准浇筑后，应及时开仓浇筑混凝土，延后时间控制在24 h内。若开仓浇筑时间延后超过24 h且仓面污染时，应重新检查处理[2]。严禁不合格料入仓，有不合格料入仓应挖出。混凝土入仓塌落度，宜控制在160 ～ 220 mm为宜（分别在出料口和浇筑仓面检测）。浇筑过程中，应根据下料情况交替的变换台车上的混凝土入仓料口，使洞室两侧的衬砌混凝土保持对称均匀上升。衬砌前有渗水的洞段，根据排水要求在仓面预埋排水管路，对渗水进行引排，防止外水进入仓内。浇筑后出现渗漏的洞段，则通过提前打设固结灌浆孔兼做排水孔的方法对混凝土内水压力进行释放，从而避免内水压力过大造成混凝土破坏。

每层的铺料厚度适度，不宜过大。混凝土入仓后由远端向近端均匀布料，腰线以下分层厚度控制在50 cm以内，腰线以上台车稳定后厚度适当加大，但最大不超过1 m。入仓混凝土应及时平仓振捣，不应堆积。需要安排人工进入仓内推平，不得以振代平。利用手持振捣器与衬砌台车上自带的附着式振捣器结合振捣，做到充分振捣（每次振捣时间不少于30 s、手持振捣器插入下层混凝土5 cm左右），加强上、下层混凝土的结合，避免漏振、过振、上下层结合部位脱开现象发生。在钢筋密集、止水片、预埋件等部位细心振捣，不应触及钢筋、止水及预埋件，但其周边混凝土应振捣密实。混凝土浇筑过程中，不应向仓内加水。如发现混凝土和易性较差时，应采取加强振捣等措施。仓内泌水应及时排除，避免外水进入仓内。不应在模板上开孔赶水，带走灰浆；浇筑过程中粘附在模板、钢筋和预埋件表面的灰浆，应及时清除。

隧洞衬砌混凝土的顶部为衬砌施工的薄弱部位，因此要特别注意混凝土收仓阶段控制。可采取适当调增混凝土塌落度、延长压入时间的方法，由低处向高处压入将顶部充填密实，以减少顶部空洞和后期回填灌浆工程量。事先制定混凝土浇筑中断预防措施，做到少留或不留施工缝，确保混凝土浇筑的整体质量。浇筑过程应尽可能连续、一次浇筑完成，遇非正常中断（中断时间大于2 h或仓面已浇筑混凝土表面出现初凝），应采取措施对施工缝进行及时处理并经监理检查同意后方可继续浇筑。因故中断且超过允许间歇时间，但混凝土尚能重塑者，可继续浇筑，否则应按施工缝处理。

2.5 衬砌混凝土拆模、凿毛与局部缺陷处理

根据相关规范规定，直立面脱模时混凝土强度不应小于0.8 MPa。每仓混凝土拆模时，混凝土应能承受自重，并且表面和棱角不受破坏；拱部混凝土达到5.0 MPa以上时（洞径不大于10 m）移动台车拆除模板[3]。经过现场实践及经验确定，拆模时间夏季一般不得早于12 h，冬季一般不得早于15 h，否则难以保证混凝土衬砌质量。

底板两侧小边墙与边顶拱交接部位施工缝面凿毛处理，要求在混凝土强度达到2.0 MPa或混凝土终凝以后，采用人工凿毛和配合高压水枪冲洗的方法。凿至表面无乳皮，粗砂微露。严禁在表面混凝土未凝固时，采用人工随意拉毛的方法进行处理。

为减少混凝土表面裂缝，本工程在每仓衬砌混凝土的中部设置环向诱导缝。缝内设环向钢边橡胶止水带，止水带与岩壁间预埋环向松木板，板厚2 cm，松木板表面涂刷脱模剂。脱模后第2天，应及时在每仓衬砌混凝土的中部预埋松木板位置切割环向诱导缝，诱导缝切割要求:表面顺直美观，宽度、深度不小于设计尺寸（底板、矮边墙切割深度不小于5 cm，边墙及顶拱不小于4 cm）。

每仓混凝土的表面要求平整、无明显色差，轮廓尺寸满足设计尺寸及过水断面有关要求。对表面出现的蜂窝、麻面、渗水、裂缝、错台和模板走样等质量问题或缺陷，详细分类、记录和制定处理方案，并及时采取针对性的措施进行处理。

2.6 衬砌混凝土养护控制

水工隧洞衬砌混凝土的养护时间一般不少于28 d，养护期内混凝土表面始终保持湿润状态，可选用人工洒水养护或机械设备、养护装置等进行养护，过程应保持连续。根据本工程的养护经验，建议购置雾炮机或制作专门养护装置用于隧洞衬砌混凝土的养护，一方面满足经济、适用原则，另一方面保证养护时间连续，效果显著。必须建立专门的养护记录台账，对养护过程进行认真、详实记录。

3 讨论与结论

输水隧洞衬砌混凝土质量控制是一项内容繁杂的管控工作，受现场条件、施工管理要素等影响明显，在实践中还需要根据不同的工程内容进行具体分析和采取有针对性措施。本工程在衬砌混凝土施工方面采取较为严格的温控、养护、环保等措施（如冷水机、骨料水洗机、雾炮机养护、压滤机装置的使用和诱导缝的设置等），施工进度、质量等总体得到有效控制，但和预期目标还存在一定的偏差。建议在今后的类似工程中，除上述措施外尚需注意以下问题和施工环节的优化、改进。

（1）边顶拱模板与底板已浇筑的矮边墙部位，易出现接缝不严、漏浆现象，施工中及时检查处理。

（2）衬砌台车日常维护、保养不到位，模板局部凹坑变形，施工过程中修复台车缺陷给施工质量和进度造成一定的影响。建议在今后台车制作、验收时，认真检查、严格控制台车模板表面平整度和进一步改进模板背部围檩、支撑系统，督促施工单位日常积极、主动维护、保养衬砌台车。

（3）使用双台车同时进行单向隧洞混凝土衬砌，对项目部的施工组织、所需施工资源（人员、机械设备、材料等）投入等方面相比单台车衬砌作业相互干扰因素多、要求高，混凝土入仓浇筑时间稍长，未发挥预期的衬砌速度。建议在类似工程中，有关决策部门应综合考虑成本、进度，结合自身管理能力，慎重选用双台车平行衬砌作业。

（4）在衬砌混凝土表面裂缝的预防和控制方面，尚需进一步探讨、提高。