浅析提升隧道二衬外观质量的技术措施

浅析提升隧道二衬外观质量的技术措施

申二伟

葛洲坝集团试验检测有限公司  湖北宜昌   443000

摘要：公路隧道是现代交通网络中的重要组成部分，我国公路隧道建设始于20世纪80年代。进入21世纪以来，我国公路隧道数量及通车里程呈现逐年递增的现象。越来越多隧道的投入建设，以及国家高质量发展的要求，公路隧道在后期建设过程中，除了安全之外，更注重是技术的提升带来质量的提升。目前二衬外观质量，尤其是拱腰及以下部位，蜂窝、麻面已经成为外观质量通病，提升隧道外观质量，首先要解决拱腰及以下部位的外观质量。

关键字：外观质量   配合比  原材料  模板  振捣

1、现状及特点

隧道的断面形式一般采用圆形，即曲墙式，建成之后呈半圆形。在隧道施工中，二衬是除路面外最后一道施工工序，也是唯一可以直观看和检测的隧道土建主体结构物。二衬外观质量对于整个工程的安全性和耐用性具有重要意义，二衬是隧道的最外层保护结构，其质量不仅影响隧道的整体稳定性，还关系到行车安全和隧道的使用寿命。二衬的厚度往往在30cm至70cm之间，在Ⅲ级以下围岩段，内部还布设有钢筋网，模板依靠定制的模板台车，所以在施工过程中，条件及空间有限，施工手段受限，如果不采取必要技术措施，往往外观及质量难以保证。

2、提升隧道二衬外观质量的技术措施

2.1 配合比及原材料

（1）配合比

1）二衬用混凝土配合比应满足流动性好、坍落度衰减慢初凝时间相对较长,终凝时间相对较短等要求,以满足泵送施工要求,减少裂纹出现。

2）应干缩性小,应满足抗渗性要求。应水化热低且水化热高峰值发生在混凝土达到一定强度之后,应能承受由于水化热产生的温度应力。

3）配合比应根据原材料质量及设计混凝土所要求的强度、耐久性、抗渗指标、施工和易性、凝固时间、运输灌注和环境温度条件通过试配确定,推荐采用“双掺”技术。

4）混凝土应满足泵送混凝土的要求。

5）混凝土坍落度的控制，对于天然砂拌制的混凝土一般应控制在13 ~18cm,对于使用机制砂拌制的混凝土，坍落度一般控制在16-20cm，扩展度应能达到500mm以上。墙部位坍落度宜小,拱部混凝土坍落度宜大。在保证混凝土可泵性的情况下,宜尽量减小混凝土的坍落度,并提高混凝土的和易性、保水性,避免混凝土泌水。

（2）原材料

1）粗集料

粗集料宜采用质地坚硬、洁净、级配合理、粒形良好、吸水率小的碎石，其各项指标应能满足桥涵施工技术规范对Ⅱ类碎石的要求，最大粒径不超过泵管直径的1/3，采用连续级配。尽可能选用粒型较好，近似于立方体状的反击破生产的或经过整形的碎石，粒型好的碎石能减少用水量，增大混凝土的流动性及泵送性能。

2）细集料

细集料宜采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的天然砂或者机制砂，检测指标需满足桥涵施工技术规范要求的Ⅱ类及以上技术指标。当选用机制砂时，机制砂中应含有适当的粉料作为改善和易性的手段，在配制强度等级越低、流动性大的混凝土时，机制砂石粉含量宜靠近上限控制，且宜选用细度模数在2.5-3.0的中砂，从多方统计来看，机制砂的细度模数大多数在2.3~3.7，但机制砂生产时细度模数太小则会产生大量的石粉，成品率太低，而细度模数过高则0.15~0.6mm的颗粒更少，配混凝土时砂率大，泌水严重，而经过实践证明，只要机制砂的细度模数在3.0以下，混凝土的泌水都有改善。

3）减水剂宜采用聚羧酸类减水剂，在配置过程中应控制含气量，不应＞6%，且应根据混凝土外观情况适当掺加一定的消泡剂，减少混凝土在拌制过程中产生的有害气泡。为降低高流态机制砂混凝土的离析和泌水倾向,可以采用纤维素醚、温伦胶和黄原胶等流变性改性剂。减水剂与水泥、矿物掺合料之间应具有良好的相容性，不得产生较多泌水现象，应使混凝土具有良好的工作性能。减水剂应具有一定的坍落度保持性能，即一定时间内坍落度不损失或者损失很小（损失后仍在设计的坍落度范围内），应结合拌合站和工作面的运距以及气温等因素确定，一般不低于1.5h。减水剂还应调节混凝土的凝结时间，具有初凝时间相对较长，终凝时间相对较短的特点，满足大方量长时间浇筑且现场早期拆模的要求。

4）水、水泥、矿物掺合料符合相应的产品规范即可。

2.2 模板台车

1）为保证衬砌工程质量,隧道一般地段的二次衬砌施工应采用全断面模板台车和泵送作业，台车整体模板板块由面板、支撑骨架、铉接接头、作业窗等组成。

2）模板及支架应具有足够的强度,刚度、稳定性,能安全承受所浇筑混凝土的重力、侧压力以及在施工中可能产生的各项荷载。模板应不凹凸、支架不偏移、不扭曲,应多次重复使用不变形。台车设计应便于整体移动、准确就位。

3）应在台车环向3m ,5.3m,拱顶处设置作业窗,作业窗口纵向间距不宜大于2.5m,与端头模板距离不宜大于1.8m,横向不宜大于2m ,窗口尺寸宜为50cm x 50cm ,且应整齐划一。作业窗周边应加强,防止周边变形，窗门应平整、严密、不漏浆。

4）矮边墙应与二次衬砌同时浇筑,以提高二次衬砌整体质量。整体浇筑时二次衬砌台车下应挂设可收放的矮边墙钢模板，且因为在浇筑过程中底部承受的压力最大，所以底部模板一定要封闭密实。底部矮边墙模板不得采用木质模板，不得在混凝土尚未初凝时过早的拆除矮边墙模板，使用木质模板容易造成底部矮边墙“烂根”，过早的拆除矮边墙模板或者底部封闭不密实容易造成上部处于塑性的混凝土出现漏浆的现象，表面“砂线”。

2.3混凝土生产及运输

1）混凝土生产前应提前检测砂石料的含水率，严格按照施工配合比进行，水泥质量偏差不得超过±1% ,集料质量偏差不得超过±2% ,水及外加剂质量偏差不得超过±1%。坍落度严格控制在配合比设计范围内。

2）混凝土不得产生离析、泌水等现象，发现和易性不好应停止拌料，及时查找原因，解决后在生产。已发生离析和泌水等和易性不好的混凝土不得用于现场，应在拌合站经调试后在确认满足要求在进行浇筑，不宜在罐车内直接调整，调整后仍不满足要求的混凝土应弃掉，不得用于主体施工。

3）拌和后的混凝土，在温暖干燥条件下一般要求在 1h 内使用完毕，低温湿润条件下一般要求在 2h 内使用完毕，已经达到初凝的剩余混凝土不能使用。

4）运输过程中若遇到下雨，应采取措施遮挡搅拌车尾部，防止尾部积水。

2.4混凝土浇筑

1）混凝土浇筑前，应将基底石渣、污物和基坑内积水排除干净，不得向有积水的模板内倾倒混凝土。

2）泵送混凝土前应采用按设计配合比拌制的水泥浆或采用专用的润泵剂润滑管道，确保管道输送前畅通。润泵的砂浆应清理干净，不的留在仓底。

3）混凝土应由下至上分层、左右交替、从两侧向拱顶对称灌注。每层浇筑高度、次序方向应根据搅拌能力、运输距离、浇筑速度、洞内气温和振捣等因素确定。为防止浇筑时两侧侧压力偏差过大造成台车移位，两侧混凝土灌注面高差宜控制在50cm以内，同时应合理控制混凝土浇筑速度，每浇筑50cm左右宜安排人工振捣一次，特别是反弧段，更要重视振捣的质量，同时辅以附着式振捣器振捣。

4）模板台车浇筑窗应设置合理，左右均匀对称布置，第一层至少每侧设置4个窗口，每次下料时每侧应有2个窗口同时下料，严禁使用一个窗口下料（使用一个窗口时，混凝土需要从台车中间拖行6米，会产生骨料分离现象），严禁在仓内用振捣棒长距离拖料。

5）隧道衬砌起拱线以下的反弧部位是混凝土浇筑作业的难点部位，应对混凝土性能坍落度及捣固方法进行有效控制，以减少反弧段气泡，有效改善衬砌混凝土表面质量。

3、结语

隧道二衬外观质量，主要反映的是二衬混凝土的施工工艺水平，同时与模板台车、配合比设计和原材料也有一定的关系。在实际施工过程中，把握好各个环节，尤其是现场施工的工艺水平，做好日常监督检查，做好技术培训和交底，可有效的提高隧道二衬的外观质量，为隧道的整体形象和安全性能提供有力的保障。

参考文献：公路隧道施工技术规范  JTG／T 3660-2020

          广东省公路工程施工标准化指南 第四分册 桥涵工程