張　旭

(中鐵十八局集團第三工程有限公司，河北 涿州 072750)

1　工程概況

某隧道洞身穿越地層為砂巖、蛇紋巖、玄武巖、板巖。穿越2個斷層，最大埋深約1 100 m。不良地質(zhì)有極軟巖、巖爆、高壓涌水、斷層破碎帶等。從設(shè)計資料分析，預測大變形、巖爆、突水突泥和斷層破碎帶對施工的危害、影響最大，屬高風險隧道，施工難度大。隧道襯砌全部采用復合式襯砌。

2　現(xiàn)狀調(diào)查

1)隧道二襯砼質(zhì)量控制是隧道質(zhì)量控制的關(guān)鍵，二襯砼質(zhì)量關(guān)系到工程項目最終的驗收結(jié)果、履約情況等，直接影響企業(yè)信用評價、等級提升等[1]。

2)二襯混凝土澆筑完成后出現(xiàn)了多種不同程度的質(zhì)量缺陷，缺陷處理投入了大量人力、財力，耽誤了時間，影響了施工進度。

3)為了提高隧道二襯混凝土施工質(zhì)量，項目部專家組選取了98處，對隧道二襯混凝土施工質(zhì)量情況進行了調(diào)查，其中86處出現(xiàn)了各種問題。小組成員對其進行歸納統(tǒng)計，二襯混凝土施工質(zhì)量統(tǒng)計情況見表1。

從統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析可見，隧道二襯混凝土施工質(zhì)量缺陷主要表現(xiàn)為：施工縫，錯臺、漏漿、跑模，氣泡、蜂窩、麻面，平整度差，表面裂紋、脫皮，顏色不均勻，拱頂脫空，隱形露筋、保護層厚度過大，凈空不足、混凝土滲漏水。

表1　二襯混凝土施工質(zhì)量情況統(tǒng)計

3　原因分析

3.1　蜂窩、麻面和氣泡現(xiàn)象

原因分析：混凝土攪拌時間短，加水量不準，和易性差，塌落度控制不合適，振搗不密實或漏搗，搗固時間不夠，形成蜂窩。混凝土澆灌沒有嚴格分層澆灌，造成混凝土離析，因而出現(xiàn)蜂窩麻面。弧形段襯砌表面氣泡是因混凝土在搗固過程中，漿液水泡上浮，附著在模板表面上，又不能及時排出而形成的。拆模過早，也易產(chǎn)生麻面[2]。

3.2　錯臺、爛根和矮邊墻上部出現(xiàn)砂溜

原因分析：錯臺、爛根現(xiàn)象的出現(xiàn)是由于模內(nèi)倉底未清理干凈，臺車模板與已施工的混凝土面接觸不緊密，有漏漿現(xiàn)象發(fā)生，砂溜的出現(xiàn)是因為漏漿造成矮邊墻上部水泥漿流失，細砂外露。

3.3　施工冷縫

原因分析：施工冷縫的出現(xiàn)是由于混凝土澆筑過程中，間隔時間過長，原有的混凝土基礎(chǔ)表面沒有進行鑿毛處理，或者鑿毛后沒有用水沖洗干凈，使得先后兩層混凝土不能銜接密實，出現(xiàn)冷縫[3]。

3.4　缺棱掉角

原因分析：模板封堵不嚴密，漏漿；拆模過早、臺車支撐受力過于集中；堵頭模板未先濕潤，導致拆模時粘連；模板未涂脫模劑或脫模劑涂刷不均勻；物體撞擊、刮碰等。

3.5　表面平整度差

原因分析：臺車拼裝時相鄰模板間存在高差，臺車模板拼裝縫未焊接密實并打磨光滑，臺車部分鋼板剛度不足或施工操作不當對模板造成損傷而出現(xiàn)局部變形等[4]。

3.6　砼隱形漏筋

原因分析：鋼筋安裝不合格，混凝土墊塊太少，鋼筋綁扎不牢固，砼振搗時墊塊移位或振動棒撞擊鋼筋等。

3.7　出現(xiàn)“水印”、砼光澤度差

原因分析：砼坍落度過大，配合比未作有效調(diào)整，振搗不到位等。

3.8　拱頂脫空

原因分析：砼坍落度過小，注漿順序不正確，頂部排氣不暢，注漿壓力太小，土工布、防水板鋪掛松弛有堆積。

3.9　二襯滲漏水

原因分析：防排水施工質(zhì)量不合格，砼澆筑和搗固過程中操作不當損壞防水層等。

3.10　裂縫

原因分析：施工過程中操作不當，溫度變化過大，隧道沉降，鋼筋保護層太薄；砼養(yǎng)護不及時或養(yǎng)護時間太短，施工配合比不當或原材料不合格等。

3.11　厚度、凈空不足

原因分析：測量不精確，造成開挖斷面凈空不符合設(shè)計要求，出現(xiàn)超欠挖，造成初期支護噴射混凝土厚度不均勻或初期支護侵入襯砌限界。

3.12　二襯錯臺

原因分析：臺車在使用過程中產(chǎn)生變形，造成前、后端斷面局部尺寸不一致，臺車支撐剛度不夠，在混凝土壓力作用下致使臺車模板向內(nèi)收斂變形，作業(yè)窗封閉不嚴密等。

3.13　確定要因

根據(jù)問題分析出原因后，發(fā)現(xiàn)大部分原因類似，將問題及發(fā)生問題的原因進行匯總，并確定主要原因。因素分析確認見表2。

表2　因素分析

影響二襯混凝土施工質(zhì)量的主要原因有9個，一般原因有2個。其中一般原因安排專人進行落實，并加強監(jiān)督、檢查力度。主要原因進行比對分析，并重點監(jiān)控執(zhí)行情況。

4　實施措施

4.1　拱墻二次襯砌施工

4.1.1工藝概述

混凝土輸送泵入主料斗，通過固定在襯砌臺車的主料斗、分流槽將混凝土送入一級工作窗口，一級工作窗口混凝土澆筑完成后，關(guān)閉一級工作窗口的滑槽，打開二級工作窗口滑槽擋板，開始澆筑二級工作窗口的混凝土。第三、四級工作窗口利用混凝土輸送泵直接入倉灌注混凝土[5]。

4.1.2工作內(nèi)容

主要工作內(nèi)容：逐窗分層澆筑、壓頂、養(yǎng)生等。

1)一級窗口混凝土澆筑。通過滑槽插板控制混凝土流向，先從下坡端逐窗澆筑混凝土，密切觀察混凝土澆筑高度，混凝土前后高差小于0.6 m，左右高差小于0.5 m。依次循環(huán)澆筑至窗口下方30 cm。

2)混凝土振搗。先利用插入式振動器進行振搗。做到“快插慢提”，嚴禁在混凝土澆筑倉內(nèi)平拖振動棒，嚴禁接觸模板、鋼筋和預埋件。插入式搗固一定仔細，做到搗固到位，表面泛漿，混凝土表面無顯著下沉無冒泡現(xiàn)象。搗固棒插入下層混凝土深度宜為5～10 cm。

3)再利用附著式振動器振搗，以便能較好地控制振搗時間和順序：混凝土澆筑完成后啟動附著式振搗器從已澆筑的二襯端向另一端進行，每個振動器的振搗時間為25 s。與相鄰的振動器搭接5 s，依次進行。附著式振動器對提漿保證混凝土表面光潔有一定作用，時間搭接和振動順序是為了保證在拱頂部分氣泡從端模排除，減少氣泡。

4)二級窗口混凝土澆筑及搗固。采用與2)、3)相同的方法完成二級窗口混凝土澆筑。

5)混凝土壓頂。①壓頂混凝土適當提高混凝土流動性；②壓頂時充分利用拱頂灌注孔，并沿上坡方向進行，確保拱頂混凝土澆筑厚度和密實度，澆筑完成后及時進行封孔。

6)拆模養(yǎng)生。拆模后根據(jù)環(huán)境條件及時進行養(yǎng)生。環(huán)境溫度低于5 ℃時嚴禁灑水養(yǎng)生。灑水養(yǎng)生設(shè)備采用高強噴霧機，噴霧機固定在自卸汽車上，方便運輸。

4.2　拱頂帶模注漿

4.2.1工藝概述

通過對液壓襯砌臺車進行改造，在襯砌臺車模板中心線位置沿臺車縱向設(shè)置一定數(shù)量的注漿孔，并安裝注漿用固定法蘭，在澆筑混凝土前預埋混凝土(RPC)注漿管，混凝土澆筑結(jié)束后，利用預埋管道進行拱頂注漿。拱頂帶模注漿施工工藝流程如圖1所示。

圖1　拱頂帶模注漿施工工藝流程圖

4.2.2工作內(nèi)容

主要工作內(nèi)容：注漿孔設(shè)置、RPC管道安裝、二次襯砌混凝土澆筑和養(yǎng)護等。

4.2.2.1注漿孔設(shè)置

臺車注漿孔位置布置如圖2所示，主注漿孔距離側(cè)端模為60～100 cm。端模排氣孔(也作為注漿孔)距端模邊緣 100～150 cm。中間注漿孔安置在混凝土灌注口之間平均分布。在初始設(shè)計注漿孔位置時，當設(shè)計位置與臺車鋼梁位置有沖突時，可將注漿孔位置進行適當調(diào)整。

圖2　襯砌臺車拱頂帶模注漿孔示意圖

4.2.2.2注漿管道安裝

1)在襯砌臺車模板頂部開孔，孔徑為40 mm，在襯砌臺車開孔處焊接固定法蘭，固定法蘭采用四周滿焊方式，防止漏漿或注漿時法蘭脫落。將制作好的RPC管穿入定位法蘭，其中十字切口端與防水板頂緊。定位法蘭外接管上連接套管及注漿管固定管。

2)用于注漿的注漿連接件包含定位法蘭、連接套管、止?jié){閥門、壓力表以及快速接頭等，注漿連接安裝與注漿管道定位法蘭方式如圖3所示。

圖3　注漿連接安裝與注漿管道定位法蘭

4.2.2.3二次襯砌混凝土澆筑

1)將準備好的RPC注漿管(排氣管)通過預留孔進行“試穿”量測，確定RPC注漿管的安裝長度后，預埋好注漿管。澆筑拱頂混凝土時，注漿管作為觀察口，看混凝土是否澆注到拱頂，注意觀察預埋管是否泌漿，必要時可對注漿觀察口進行清理，避免堵塞。

2)拱頂注漿按照從低端往高端開始注漿。二襯混凝土澆筑完成1～2 h后進行，注漿材料采用微膨脹性水泥砂漿和專用的制漿注漿一體機進行操作。漿液要求連續(xù)拌制，確保漿液的質(zhì)量。

3)注漿以排氣孔和端頭模流出濃漿標志結(jié)束。若臺車模板處出漿壓力達到1.0 MPa，仍未出濃漿，更換排氣孔注漿，直至中間排氣孔和端模排氣孔流出濃漿時停止注漿。

4)注漿完畢更換注漿連接件時及時封堵RPC注漿管管口，防止漏漿。

5)注漿結(jié)束，漿液初凝后卸除定位法蘭，卸下注漿機軟管，將注漿管孔封堵密實。

6)預留注漿孔進行表面防護，經(jīng)拱頂無損檢測合格后，對注漿管外漏部位使用角磨機切割打磨平整。

4.2.2.4二次襯砌養(yǎng)護

砼拆模后，采用專用移動式噴霧機及時進行養(yǎng)護，水霧均勻噴灑到二襯砼表面，保持砼處于濕潤狀態(tài)，縱向移動噴霧機，完成需養(yǎng)護段二襯砼養(yǎng)護。根據(jù)施工條件，確定灑水噴霧間隔時間，確保二襯砼養(yǎng)護效果。

4.2.2.5拆除模板

1)在初期支護變形基本穩(wěn)定后施作的二次襯砌混凝土強度達到8 MPa以上。

2)初期支護未穩(wěn)定，提前施作的二次襯砌的混凝土強度達到設(shè)計強度的100%。

3)拆模時混凝土內(nèi)部與表層、表層與環(huán)境之間的溫差不得大于20 ℃，結(jié)構(gòu)內(nèi)外側(cè)表面溫差不得大于15 ℃；混凝土內(nèi)部開始降溫前不得拆模。

4.2.2.6注意事項

1)混凝土澆筑連續(xù)進行。當因故間歇時，其間歇時間小于前層混凝土的初凝時間或能重塑的時間。當超過允許間歇時間時，按接縫處理，襯砌砼接縫處必須進行鑿毛處理。縱、環(huán)向施工縫按照設(shè)計要求設(shè)置中埋式橡膠止水帶。

2)當振搗完畢后，豎向緩慢拔出，不得在澆筑倉內(nèi)平拖。泵送下料口及時移動，不得用插入式振動棒平拖驅(qū)趕下料口處堆積的拌和物將其推向遠處。

3)對于鋼筋太密的部位，需加長振搗時間和加大振搗角度變換次數(shù)，保證布料到位，振搗密實。在澆筑混凝土時，經(jīng)常觀察，當發(fā)現(xiàn)混凝土有不密實等現(xiàn)象時，立即采取措施予以糾正。

4)二襯混凝土左右兩側(cè)混凝土面高差不得超過0.5 m，前后高差不得超過0.6 m，混凝土澆筑應逐窗逐層自模板窗口灌入，由下向上，對稱分層，傾落自由高度不超過2 m。

5)注漿過程中，觀察臺車壓力表和端模出漿情況。如果端頭模圓弧最高點漏漿，先停止注漿泵，并及時對漏漿處進行封堵，然后繼續(xù)注漿，直至端頭出漿漿體密度與制漿機中的一致。更換至下一個注漿孔，依次類推。注漿時，如果臺車處壓力表超過1.0 MPa，直接轉(zhuǎn)至下一注漿孔。

5　結(jié)語

通過以上措施，減少了混凝土缺陷處理次數(shù)和處理時間，做到了混凝土“內(nèi)實外美”，不滲、不漏，表面無濕漬。保證了現(xiàn)場安全，施工質(zhì)量得到很好的管控，為后續(xù)二襯混凝土施工積累了經(jīng)驗。

[1] 彭躍，王桂林，張永興，等.襯砌背后空洞對在役隧道結(jié)構(gòu)安全性影響研究[J].地下空間與工程學報，2015(6)：34-36.

[2] 劉海京，夏才初，蔡永昌.存在襯砌背后空洞的隧道計算模型研究及應用[J].公路隧道，2017(4)：68-70.

[3] 趙國剛.隧道噴射混凝土空洞缺陷的成因及處理方案[J].土工基礎(chǔ)，2017(5)：56-58.

[4] 周濤，黨海燕，王國欣.隧道襯砌背后空洞引起塌方的分析與處理[J].上海地質(zhì)，2013(2)：44-47.

[5] 竇順，賀磊，鄭靜，等.隧道二襯脫空聲振檢測試驗研究[J].鐵道工程學報，2017(7)：56-59.