地铁隧道二次衬砌施工质量及控制探讨

杨 魁

（中铁十八局集团第三工程有限公司，河北涿州 072750）

1 工程概述

长春地铁2号线南关站位于解放大路和大经路交汇路口，沿解放大路东西向敷设，位于解放大路主路正下方。本车站为岛式站台，有效站台宽度13 m，车站总长191 m，车站净宽20.3 m，覆土为8～8.8 m，车站起点里程 K33 + 641.231，终点里程 K33 + 832.231。车站主体为双层三跨拱顶直墙式结构，采用一次扣拱暗挖逆作法施工。本车站共设置4个出入口、2个风亭及1个紧急疏散通道，车站东侧1号竖井风道为盾构接受提供条件，双线均采用盾构法施工。车站西侧区间设置临时施工竖井及横通道为暗挖区间提供施工通道。二次衬砌是该车站隧道施工中的重要一环，因此控制好二次衬砌的质量至关重要。

2 二次衬砌质量缺陷及成因

二次衬砌质量缺陷及成因分析如下：

（1）施工工艺或现场操作不规范；

（2）商品混凝土原材料质量比较差或未按照标准进行配比；

（3）衬砌模板在现场加工时，前后断面结构偏差性较大，导致前后部位断面局部大小不一致，造成衬砌施工断面错台，如图1所示；

图1 衬砌错台示意图

（4）混凝土浇注过程中未进行对称分层浇注，导致两侧混凝土对模板产生侧压力，从而产生偏差，使模板产生横向位移；

（5）二次衬砌底板与边墙之间需设置倒角墙，在倒角墙的施工过程中，倒角墙边线不平整导致二次模板不能精确定位。

3 二次衬砌混凝土施工过程控制

3.1 混凝土规格及坍落度

本项目二次衬砌混凝土采用C40S10抗渗防水商品混凝土，抗渗标号P10，坍落度要求180±30 mm。混凝土坍落度检验如图2所示。

图2 混凝土塌落度检验

对搅拌站运输到施工现场的混凝土进行坍落度测试，坍落度应满足配合比中给定的坍落度要求。如果到达现场的商品混凝土的坍落度不能满足要求，不得添水或外加剂，应及时通知实验工程师进行调试。

3.2 混凝土浇注

3.2.1 底板混凝土浇注

根据本工程的施工特点，采用地泵进行混凝土浇注。底板浇注前，应在底部填以厚度50 mm的同标号水泥砂浆。

底板浇注时应分层进行，混凝土浇注的间歇时间不宜太长，商品混凝土搅拌站需保证混凝土连续供应。混凝土的振捣需要在模板最低处开始，边慢慢向上移动边振捣。混凝土浇注成形后，在初凝前专业施工人员应用木抹子处理，并严格把控标高和平整度，收好面层，以防止产生收缩裂缝。底板混凝土浇注如图3所示。

3.2.2 边跨侧墙、拱顶混凝土浇注

（1）边跨侧墙及拱顶混凝土浇注前，按设计要求在拱顶预留注浆孔。

（2）边跨侧墙混凝土浇注前，先在墙体底部浇注3 mm与墙体混凝土等同标号水泥的砂浆，避免墙体底部混凝土出现烂根现象。边跨侧墙混凝土浇注时分层浇注，每次浇注高度0.3～0.4 m。每层浇注时间间隔不大于1 h，以防止形成冷缝。混凝土浇注到边跨侧墙浇注口位置后封堵孔口，再由拱顶浇注口进行灌注，直至浇注完成。浇注时由观察口插入φ30 mm振捣棒进行振捣，顶部用附着式振捣器振捣，振捣间距3 m。边跨侧墙混凝土浇注如图4所示。

图3 底板混凝土浇注示意图

图4 边跨侧墙浇注完毕示意图

（3）浇注拱顶时，必须由一端开始逐渐移动以保证模板仓内空气排出和支撑的安全。拱部的钢模板应预留1～2 cm混凝土自重下沉的差量。混凝土模板与衬砌防水层之间的净空应达到衬砌钢筋混凝土厚度的设计要求。在二次衬砌的端头处，模板用竹胶板或者木模板拼装成型，因为混凝土的浇注顺序由低往高依次进行，因此在二次衬砌端头模板位置安装DN32钢管进行排气处理。拱顶混凝土浇注如图5所示。

图5 拱顶混凝土浇注示意图

（4）施工现场浇注混凝土时，充分利用结构物的构造形式进行上、中、下浇注施工，从而实现分层分部浇注混凝土，落差应该小于1 m，两侧采用对称、连续不间断地泵送进行浇注。对于这一点要严加注意，防止偏压使模板变形。

（5）对于抗渗性能混凝土在浇注过程中汇集大量气泡无法正常排出的问题，主要采用如下控制措施：①混凝土浇注过程中，需要有效控制浇注混凝土下落速度，给混凝土内部汇集气泡的排出留有足够的时间；②使用振捣棒进行混凝土振捣，这样可加速抗渗混凝土内部结构产生气体的排出量和有效地减少气泡在钢模板表面的停滞时间；③对钢模板进行打磨处理，并按照设计图纸进行脱模处理，这样可以有效地提高特制钢模板以及木模板的平整度和光滑度，从而便于模板表面气泡的排出，钢模板打磨如图6所示；④对于自密实混凝土施工，实验员在调试配合比过程中，考虑到低强度等级混凝土粗骨料相对比较少，为保证浇注过程的混凝土粘聚性能，拌合站实验人员应在调试过程中使用增粘剂，从而有效地提高混凝土的浆液粘性，大量减少混凝土气泡的产生。

图6 钢模板打磨示意图

（6）混凝土浇注采用振捣棒振捣，并需把控好振捣时间，振捣时间太短容易造成上层结构面收缩出现不均匀裂缝，强度达不到设计标准要求。因此，要求振捣棒在插入下部钢筋混凝土内的深度不小于45 mm，并需要加长振捣时间。振捣时采用“快插慢拔”，并注意以下3方面：①振捣时不要碰触到留有保护层的模板；②在模板周围振捣过程中，应该在外侧使用木锤或者塑料锤轻轻敲击模板（尤其在钢筋布置密集的部位及模板转角处），同时配合人工手持铁棒进行捣实处理；③振捣作业过程中严禁振捣棒接触到模板，振捣棒与模板水平间距应不小于8 cm，水平间距偏小振捣棒容易撞击模板并产生共振，而模板的振动很容易产生大量的气泡并且沿着模板汇集，气泡得不到及时有效排出，将会影响混凝土的表面外观美观。

3.3 混凝土运输及养护

（1）缩短商品混凝土罐车运输时间。相对于运距较长的工程，承包单位应当在施工现场加强对运输混凝土指标的各项检测，可有效避免混凝土在运输过程中发生离析现象。

（2）考虑混凝土采用地泵运输，按照设计，浇注段长度为6 m，环向进料口不少于2环设置1个，边墙设置2个进料口。

（3）混凝土浇注完成并达到终凝后，需要在混凝土表面用草席进行苫盖养护。在混凝土养护过程中，应严格控制混凝土的环境温度与湿度，以使终凝混凝土具备国家设计规范要求的强度和耐久等物理性能。

（4）拆模后及时进行混凝土养护，根据实际情况采用喷洒混凝土养护剂或安排专人喷水养护，每日2次，养护时间不得少于14天。专人洒水养护如图7所示。

图7 专人洒水养护示意图

（5）对于抗渗混凝土的冬期养护，在浇注施工后1 h内对混凝土进行保温保湿养护。大气干燥，日平均气温大于5 ℃且小于10 ℃时，养护时间为28天。对于2 号线南关站，在洞下温度低于5 ℃ 时，严禁洒水养护。

4 二次衬砌混凝土自身质量控制

混凝土自身质量问题是2号线南关站二次衬砌混凝土结构表面出现蜂窝、麻面的最主要原因。

（1）商品混凝土的配合比不规范或者水泥、砂、石等原材料配比量不均衡，将造成砂浆相对较少，石子比较多，最终会使粗骨料下沉，水泥浆液上浮，造成侧墙倒角位置的钢筋混凝土构筑物表面出现麻面、蜂窝现象。混凝土浇注过程混凝土的配合比应随着原材料、天气气候、机械设备等外在条件的改变而及时调整。

（2）采用增加粉体体积的方法，可有效保证商品混凝土的流动性和现场工程质量。拌合站应使用高效减水剂，以提高混凝土流动性，减少用水量。

（3）混凝土自身一般具有收缩性较大、弹性模量相对较低等特点，在使用过程中需要根据工程结构物自有特点进行施工。本工程二次衬砌对于收缩变形处理采用施作伸缩缝的方法。

（4）合理采用掺粉煤灰和抗裂防水剂的方式，以降低混凝土水化热，提高混凝土防渗防裂，大大增加混凝土的坍落度以及混凝土的黏稠度，保证混凝土不出现离析现象。

5 结束语

地铁隧道施工是一项周期长、施工过程复杂的工作，地铁隧道二次衬砌作为地铁隧道作业中的关键环节，施工工序及方法的准确使用对地铁隧道质量至关重要；地铁隧道二次衬砌混凝土施工过程控制及混凝土自身质量控制是提高地铁隧道二次衬砌质量的重要保障，因此需要引起建设人员的充分重视；合理选择衬砌原材料、抗渗混凝土配合比以及施工方法，可有效控制混凝土表面病害，保证项目工程质量。