隧道衬砌混凝土施工质量通病防治探讨

刘弦

重庆市江津区交通工程质量技术服务中心 重庆 402260

引言

随着科学技术的持续发展，社会经济水平的不断提升，隧道衬砌施工项目的数量、规模持续提高，但与此同时暴露出来的问题也愈发突出。在进行隧道工程的建设期间，必须要综合性分析各种潜在的风险与影响要素，尽量达成地区经济发展与交通能力提高的多元化目标。针对隧道衬砌混凝土施工作业来说，其施工质量决定着建设后的隧道是否可以正常投入使用，如果存在缺陷问题，最终就可能使得工程的使用年限严重缩短。为此，施工单位必须要提高对隧道衬砌工程的关注度，不断提升其建设效果。

1 混凝土强度问题

1.1 表现

①如果使用过期或受潮的水泥，其活性会降低，从而影响混凝土的强度。砂石集料的级配不良会导致混凝土空隙较大、含泥量高以及杂物较多，外加剂选取不当或掺量不合理，也会影响混凝土的强度。②混凝土配合比应根据工程设计要求精确计算，如果配合比不当，例如水灰比过高，会导致混凝土的强度下降。③混凝土加料顺序颠倒、搅拌时间不足以及拌合不匀等问题。④在冬季施工条件下，如果拆模过早或未能妥善保护混凝土免受严寒温度的影响，混凝土可能早期受冻，进而影响其强度发展。⑤混凝土试块制作不规范或振捣不充分，养护管理不到位[1]。

1.2 具体预防措施

1.2.1 混凝土配合比控制。①在施工作业中，应当严格遵照配比通知单上的要求出料，使混凝土具有优秀的和易性，提升施工质量，但是在具体施工作业中，是很难做到完全符合实验室配合比的，但也应尽量接近，并根据实际情况进行局部调整和修正，确保配合比合理。配合比的调整应有科学依据，不得随意篡改。②适当的外加剂可以提升混凝土的和易性和抗渗、抗冻能力，减少水泥用量。然而，过量使用外加剂可能使得混凝土强度下降，甚至引发施工病害。所以，在添加外加剂时，必须控制其使用量，确保适量使用以达到预期的增强效果。③在搅拌混凝土时，需要准确计量胶凝材料以及用水量，确保水胶比在适当范围内，以提高混凝土的强度。④如果骨料含水率过高，会影响混凝土中水胶比的控制，进而影响混凝土的强度。

1.2.2 原材料控制。隧道衬砌的质量直接关系到隧道的使用寿命、安全性和稳定性，而原材料的质量则直接决定了整个混凝土项目的施工质量。根据《水工混凝土规范》，对原材料进行跟踪检测并按照规范要求进行控制是必要的。首先，需要对骨料砂进行细度模数和含泥量的控制，以确保其符合规范要求。其次，搅拌用水也需要经过化验分析，其在混凝土的配制过程中起到溶解水泥、使混凝土成型的作用[2]。若水质不符合要求，可能导致混凝土的强度不达标或出现其他质量问题。再次，对粗骨料的粒径和级配情况进行控制也至关重要。合适的粒径和级配可以保证混凝土的工作性能，如流动性、抗渗性和抗开裂性等。最后，水泥粉煤灰是混凝土中常用的掺合料，水泥粉煤灰的加入可以改善混凝土的力学性能、耐久性和减少对自然资源的消耗。然而，若水泥粉煤灰的质量不符合规范，可能导致混凝土的强度和耐久性下降，在施工中需要对其进行严格的化验分析，以确保其质量合格。

2 露筋

2.1 表现

露筋是混凝土结构中常见的一种问题。当钢筋在混凝土内部未得到充分保护，从而裸露在表面上时，即为人们常说的露筋现象。其形成原因为：①钢筋保护层位移。在施工过程中，由于振动、温度变化或材料收缩等因素，钢筋的位置可能会发生轻微的位移，从而导致保护层的破坏，进而引发露筋问题。此外，垫块的不足或漏放也可能导致保护层的脱落，使钢筋暴露在外。②钢筋过密。当钢筋过于密集时，混凝土在浇筑过程中无法完全填充钢筋之间的空隙，导致混凝土凝固后石子卡在钢筋上，使钢筋暴露出来。③混凝土配合比不合适。如果混凝土配合比中水泥用量过少，或松散骨料过多，混凝土的流动性和黏结性将受到影响，从而无法将钢筋完全包裹住[3]。④混凝土保护层厚度不够或振捣不实。保护层的厚度应符合设计要求，如果厚度不足，钢筋就容易被暴露出来。而在混凝土振捣时，如果振捣不够密实或振捣棒撞击、踩踏钢筋，亦会导致钢筋位移，进而引发露筋问题。

2.2 具体预防措施

首先，要确保钢筋的位置正确，并保证保护层厚度符合设计要求。在施工过程中，应加强对钢筋的检查，及时发现并纠正问题。其次，对于钢筋密集区域，可以选择合适粒径的石子来填充空隙，以便混凝土能够充分包裹钢筋。在配制混凝土配合比时，应确保准确性和操作性。合理的配合比可以提高混凝土的流动性和黏结性，有助于将钢筋完全包裹。同时，应湿润并填充好模板之间的缝隙，避免混凝土漏浆。在振捣混凝土时，需要避免撞击与踩踏钢筋，以免引起钢筋位移。如果发现钢筋出现踩弯和脱扣等情况，应立即进行调整修正。

3 蜂窝

3.1 表现

其表现为局部区域存在酥松、砂浆较少、石子较多，并产生如同蜂窝状的空隙和窟窿，其形成原因为：①不当的混凝土配合比。如果砂石、水泥的计算不准确，就会导致砂浆的用量不足、石子的含量过多。②搅拌时间太短，混凝土没有采取分层下料，或振捣不严实，或存在漏振问题，都会影响混凝土的密实度，从而导致蜂窝问题的出现。③模板缝隙没有充分堵塞严实，引起水泥浆的流失。④钢筋太密，所用的石子粒径太大或者是坍落度太小。

3.2 具体预防措施

为了预防蜂窝问题的出现，需要采取一系列措施。首先，应合理设计并严格把控混凝土配合比，确保各组分的计量准确。同时，在搅拌过程中要保证充分的搅拌时间和均匀的拌和，以提高混凝土的流动性和坍落度，确保搅拌后的混凝土质量良好。其次，在浇灌混凝土时，应采取分层下料和振捣的方法，避免漏振和振捣不实的情况发生[4]。此外，模板的缝隙应严密堵塞，防止水泥浆流失，可以通过检查模板支撑状况来确保模板的密闭性。如果出现小蜂窝问题，可以用1∶2或1∶2.5的水泥砂浆进行抹平和压实处理。对于较大的蜂窝问题，则需要将蜂窝位置的薄弱松散颗粒清除，并使用更高一级的细石砼进行填塞和捣实。对于清除困难的深度较大的蜂窝，还可以考虑埋压浆管或排气管，然后在表部进行砂浆抹平、灌筑砼进行封闭处理，最后实行压浆处理。

4 衬砌表面水波纹和气泡

4.1 表现

水波纹问题的形成原因是多方面的。①选择的脱模剂与混凝土不相容或者涂布不均匀；②混凝土的振捣力度过大或时间过长，混凝土浆液在模板中的流动就会不均匀；③模板表面不平整或存在瑕疵，使得混凝土在浇注和振捣过程中容易受到阻碍，进而形成水波纹。

对于气泡问题的形成原因，主要包括：①振捣力度不够大或时间不够长，无法有效排除混凝土中的气体。②某些外加剂具有产生气泡的作用，如果使用过量或者掺入不当，就会增加气泡的形成。③如果水灰比过大或者掺合料粒度不均匀，混凝土浆液的黏稠度会增加，导致排气困难，进而形成气泡。

4.2 具体预防措施

4.2.1 确保搅拌时间足够长，混凝土在搅拌过程中需要充分混合，使各种成分均匀分布，避免产生孔隙和气泡。

4.2.2 当使用插入式振动棒时，要快速插入并缓慢拔出，同时要控制振动棒和模板的距离为大约10cm，密切观察浮浆与气泡状况，保证振捣质量。对于附着式振捣器，要结合设置位置、振动区域、启动和持续时间等因素，并在操作开始便安排专人负责观察并指导施工操作。

4.2.3 在振捣过程中，可以使用制作的小铲和橡胶锤来辅助排出气泡。通过在模板表面紧贴插拔小铲和轻轻敲击模板的方式，帮助气泡顺利排出。

4.2.4 在施工前，应对模板进行打磨与涂抹脱模剂，使模板表面更加光滑，有效防止混凝土与模板粘连，使脱模更加容易。在选择脱模剂时，要尽量用质量好的产品，避免选取废机油与柴油等混合物，以免对混凝土质量造成不良影响。

5 背后空洞

5.1 表现

二次衬砌混凝土背后的空洞一般存在于拱顶位置，主要形成原因为：①在隧道初期支护的过程中，如果防水卷材预留不够，就会造成拱顶防水卷材紧绷，和初期支护之间形成间隙。当混凝土灌注时，由于不能填满这些间隙，便会形成空洞。②混凝土的水灰比和泵送压力直接影响混凝土的流动性和充实度。如果在灌注到拱顶之后未能及时调整水灰比或设置适当的泵送压力，就会导致混凝土无法完全填充拱顶区域，产生空洞。③堵头模板在拱顶施工中起到了密封和保护的作用，如果堵头模板和初期支护贴合不够紧密，或者未实行充分的堵塞，混凝土灌注时就无法充分填满拱顶区域，造成衬砌前端空洞。

5.2 具体预防措施

①把控好混凝土的浇筑速度，强化振捣操作，对于超挖的部位务必要安排专人负责进入模板内部实行补强振捣，避免出现灌注速度太快、振捣不及时，导致砼部分位置不够密实而产生空洞的问题。②在进行防水材料的铺设时，需要从顶部慢慢往墙角进行，适当增多固定锚固点位，同时预留出足够的富余量，防止混凝土从墙角由下往上灌注时，会受到防水材料的限制，让拱顶产生空洞。③在灌注到拱顶以后，需要适当降低混凝土坍落度，并在封口位置，使用人工干硬性混凝土加以填充。

6 隧道衬砌混凝土施工错台

6.1 表现

错台通常发生在分多次浇筑的混凝土连接位置，特别是在小半径曲线外侧，错台现象更加明显。这种错台现象会对隧道的结构外观和使用性带来不利影响，因此需要采取预防措施来避免这一问题的发生。

6.2 具体预防措施

对于衬砌环间搭接位置和仰拱与边顶拱接缝位置，要落实对钢模台车的良好维护工作，以免模板出现移位问题。同时，要确保台车轨道固定牢固，加强底脚的水平支撑。在进行混凝土浇筑过程中，要进行两侧对称下料，同时要将抗浮装置充分紧固，以确保施工的稳定性。需要注意钢模台车和仰拱衬砌砼边缘位置之间的搭接处理，要求搭接部位紧密吻合，以避免人为引起的错台问题。

7 结束语

综上可知，随着国内经济的高速发展，隧道衬砌项目数量持续增加，在此背景下，隧道衬砌混凝土施工中存在蜂窝麻面、水波纹、气泡、背后空洞、错台等质量缺陷的情况也越发常见，让隧道工程的施工质量与使用性能受到严重影响，若是未及时发现或者有效处理，就有可能引起严重的安全事故，带来较大的社会影响与经济损失，所以做好混凝土施工质量通病的研究与防治工作十分关键。