隧道二衬砌钢筋保护层优化研究

袁和芬

(云南功东高速公路建设指挥部，云南 昆明 650299)

1 工程概况

上关至鹤庆高速公路是国省道G348线(武汉—大理)的重要组成部分，是沟通大理州南北的一条主要连接线，连接大理、丽江两座著名旅游城市。上鹤高速公路建设对区域经济发展、资源开发、方便群众出行、增进民族团结、巩固国防安全具有十分重大的意义。在K3+780～K9+670段路线包含两条长隧道，共长5 397 m，军马场隧道与大把关隧道为本项目重点性控制工程。

2 存在的问题及原因

2.1 存在的问题

选取军马场隧道鹤庆端左幅K4+912～+900和大把关隧道进口端右幅K8+357～+369两段为研究对象。在相关工序完成后，对二次衬砌钢筋、混凝土强度、厚度等七个方面进行了检查，检查情况如表1所示。

同时对钢筋保护层厚度进行检查，发现其合格率只有75%。

表1 优化前二次衬砌钢筋混凝土浇筑检查记录表

2.2 问题原因

针对二次衬砌钢筋保护层合格率偏低的问题，项目部组织施工管理人员召开专题会议，采用因果图法对可能影响质量的因素从五个方面进行分析，即人、机、料、施工方法及管理环境五个方面，全面研究分析影响因素。

经过原因分析，共确定7个末端因素，现通过现场调查和分析对这7个末端因素进行要因确认，并根据因果分析图，从众多的因素进行仔细分析比对，其末端影响因素如表2所示。

表2 末端因素确认表

通过现场调查和末端因素分析，确定了五个要因，分别为：施工人员质量意识差；原材料质量参差不齐，混凝土坍落度大；钢筋定位不准、测量不到位；钢筋骨架刚度不足；模板支撑系统稳定性较差。

3 问题分析及优化措施

3.1 施工人员质量意识差

在各分项工程施工前，一般要求召集技术、施工人员，对分项工程进行技术交底。在之前完成的二衬段落中，由于施工人员流动性较大，技术人员疏于管理且大部分作业人员责任心不足，导致成品质量不稳定。对此，项目部对二衬施工重新进行了详细的技术交底，重申施工过程的控制重点及工艺、质量标准，特别是关键工序的相关要求；加强技术管理人员和施工人员的品质意识和责任意识，实行绩效工资制，强调成品质量与绩效工资挂钩。施工过程中加强检查，严格执行监理报验程序及“三检制度”，相关要求不达标坚决不允许进入下道工序施工。通过交底、检查等相关整改措施，施工人员的质量意识、品质意识及责任心均取得了一定的进步、提高。

3.2 原材料质量参差不齐，混凝土坍落度大

混凝土是由水泥、细骨料、粗骨料、外加剂、水等按一定比例配制而成的建筑材料，为了得到较好的混凝土施工质量，首先要使原材料的质量得到保证，才能配制出质量好的混凝土。因此混凝土工程质量首先就要从原材料质量进行控制。原材料的质量控制是影响混凝土质量的一个非常重要及繁琐的环节，对混凝土质量有着极大的影响。所以在施工过程中，现场技术管理人员要严格控制现场原材料的使用，加强生产过程中各个细节的监督，及时记录、分析各种因素。水泥品种选择时，仔细审阅施工图纸，必须满足图纸上明确提出的水泥品种或质量要求，水泥强度等级应与混凝土设计强度等级相适应；细骨料控制砂的细度，尽可能使用中砂，混凝土拌制应坚持先检查后使用的原则，严禁使用含泥量超标的砂，对含石量大的，应进行过筛处理；粗骨料选择时，对针片状颗粒多的碎石不得使用，应使用连续级配的碎石，将孔隙率控制在40%以下；外加剂采购时，应明确外加剂的质量验收标准，坚持逐批检查原则，对达不到标准要求的，坚决不使用。另一方面，混凝土浇筑时坍落度也会影响到混凝土的成品质量。在浇筑过程中，工人为了方便施工操作，随意加水(调整水灰比)，直接影响到混凝土的浇筑质量。对此，在混凝土拌合浇筑过程中配置试验人员盯守，严格控制水灰比，对混凝土进行现场测试，保证混凝土坍落度合格[11]。

3.3 钢筋定位不准、测量不到位

在二衬浇筑过程中，钢筋定位措施、设施不到位是造成混凝土保护层合格率偏低的直接因素。因此，有效的提升二衬钢筋定位准确度及效果是提高混凝土保护层合格率的核心所在，采取相关措施为：在浇筑前，严格按设计图纸进行下料，控制钢筋的尺寸，对钢筋位置、间距进行测量定位；保护层垫块呈梅花形布置，保证浇筑时钢筋保护层度；垫块绑扎、定位钢筋焊接要充分的准确、牢固，避免浇筑时钢筋晃动、位移[12]。

3.4 钢筋骨架刚度不足

实际施工过程中，由于保护层垫块与定位钢筋的布设频次、距离毕竟有限，钢筋骨架刚度不足也很容易造成保护层合格率偏低。对此，项目部组织技术人员及施工人员在钢筋制安完成后、模板安装前对钢筋进行全面检查，适当加密度保护层垫块及层间定位钢筋，确保合模时钢筋与模板的间距不再产生变化，混凝土浇筑时也不因振动或其他荷载导致保护层超出目标控制范围。

3.5 模板支撑系统稳定性较差

本隧道二衬模板台车采用液压支撑系统，经分析，在之前施工作业时，存在少许模板变形、支撑系统稳定性下降的情况，在一定程度上影响了混凝土成品保护层合格率。针对该情况，相关负责部门、人员组织技术人员及管理人员对模板系统进行了系统排查，更换变形的模板及失效的液压支撑模块，保证浇筑时模板稳固。

4 优化结果

优化措施全部实施后，对军马场隧道左幅K4+900～+912段二次衬砌进行了检查，其优化后各项目的检查结果如表3所示。

表3 优化后二次衬砌钢筋混凝土浇筑检查记录表

将优化前后二次衬砌钢筋混凝土浇筑检查记录表进行对比，可以看出优化前对二次衬砌钢筋、混凝土强度、厚度等七个方面的检测中只有混凝土强度与衬砌厚度的合格率达到100%，其他检测项目的合格率只有90%。而对其优化后，所选取的七个检测项目的合格率均能达到100%。说明所采取的优化措施合理，对隧道二衬钢筋保护层有很好的改善效果。

为了进一步研究所采用的优化措施的效果，选取钢筋保护层厚度进行检测。对优化前后完成浇筑的混凝土按照特定的时间间隔复测。结束二衬混凝土浇筑拆模后选取拱顶，左右拱墙，左右拱腰这五条测线，检测其钢筋保护层厚度，同时还要完成筑模的钢筋混凝土厚度数据(以下简称数据)对比，如图1，图2所示的是优化前后量测数据，该图中两条水平线为保护层厚度临界值。

设计图纸要求受力钢筋的保护层厚度不低于45 mm，不大于75 mm。分析优化前后检测结果，可以明显看出优化前隧道二衬钢筋混凝土保护层的厚度分布不稳定，分布范围波动较大，且其中有相当一部分测点分布在要求范围之外；优化后隧道二衬钢筋混凝土保护层的厚度分布相对稳定，基本位于45～75 mm之间，只有少部分测点的二衬钢筋混凝土保护层厚度在要求范围之外。对钢筋混凝土保护层厚度的合格率进行统计，将二衬钢筋混凝土保护层厚度位于要求范围之内的测点除以总测点，发现优化前其合格率仅为75%，优化后合格率为90%，其合格率提高了15%，说明采用的优化措施能提供很好的优化效果。

图1 优化前隧道二衬钢筋混泥土保护层厚度

图2 优化后隧道二衬钢筋混泥土保护层厚度

5 结 论

以上关至鹤庆高速公路军马场隧道为依托，对隧道二衬钢筋保护层厚度进行检查，发现其合格率较低。施工人员采用因果图法对可能影响质量的因素进行分析，确认了造成这些的主要原因有：施工人员质量意识差；混凝土坍落度大；钢筋定位不准、测量不到位。针对存在的问题，经过分析研究，制定切实可行的保护层改善措施：重新进行施工技术交底；加强施工工艺的检查和控制，详细记录相关数据，及时纠正不规范的施工工艺；不断完善质量管理措施，实行成品与工资挂钩的绩效制度，形成有效的质量管理系统。通过相关优化改善措施，隧道钢筋保护层厚度合格率由优化前的75%提高到优化后的90%，有效提升了二衬施工质量。希望本文能够对相关工程起到借鉴作用。