預拌自密實混凝土在隧道聯絡通道中的應用

何冬明

（上海隧道工程股份有限公司混凝土分公司，上海 200124）

He Dongming

(Shanghai Tunnel Engineer Company. Concrete Branch, Shanghai 200124)

0 前言

自密實混凝土適用于封閉結構、異型結構等振搗困難的混凝土結構（如聯絡通道）的施工。在上海地區眾多軟土隧道中，自密實混凝土被廣泛用于聯絡通道的施工。隧道聯絡通道的頂板與土體緊密接觸，空間狹小，混凝土施工時無法振搗，自密實混凝土以其良好的流動性和填充性能夠完成這一異性結構的施工。

1 隧道聯絡通道結構概述

聯絡通道也稱為旁通道，是連接上、下行隧道的地下通道，通常設在隧道最低的部位，在隧道使用過程中起到集、排水的作用，同時當遇到險情時能提供一個安全的橫向逃生救援通道，是隧道的重要組成部分。聯絡通道一般為混凝土結構，由兩個與隧道相交的喇叭口和通道組成[1,2]。聯絡通道一般內徑較小，混凝土攪拌車等設備無法進入，且部分內襯為封閉結構，空間狹窄，無法采用常規澆搗方法，因此需使用自密實混凝土進行澆搗[1,2]。

聯絡通道是隧道施工過程中的最后一道工序，技術施工難度大，尤其在軟土地層中，聯絡通道的施工存在著坍塌的危險。目前較多重大工程均采用冰凍法對土體進行加固處理，即采取特定工藝人為對施工區域內的土體實施冰凍，在凍土中挖掘聯絡通道，并澆筑混凝土結構，待混凝土強度達到設計要求時，再撤除冷凍設施，最終完成聯絡通道結構的施工。由于處在凍土包圍的環境中，澆筑入模的自密實混凝土一直處于負溫的條件下，水化程度和水化速度都會逐漸降低，甚至會停止或被破壞[2,3]。因此，在滿足工作性的前提下還須考慮自密實混凝土的抗凍措施[2,3]。

2 自密實混凝土的特性

自密實混凝土[4-6]（Self-Compacting Concrete，簡稱SCC）是指拌合物具有很高的流動性并且在澆筑過程中不離析、不泌水，能在不經振搗(或略經振搗)的情況下，借重力自行填充模板各個角落的高填充性混凝土。

自密實混凝土與普通混凝土最大的區別在于，它的勻質性、填密性完全靠在自身的重量作用下，能夠自流平填密。其主要有以下幾個優點：

（1）具有很高的施工性能，坍落度260mm以上、擴展度600mm以上，無離析、泌水現象，不經振搗也能密實成型，可用于難以澆筑甚至無法澆筑的部位，避免了因振搗不足而造成的空洞、蜂窩、麻面等質量缺陷

（2）免振搗，可節約大量勞動力、縮短施工工期，由此帶來的經濟效益十分可觀。

（3）可以消除因振搗而帶來的噪音，這在提倡環保、保證居民生活質量的今天，自密實混凝土具有很大的吸引力。

（4）具有較高的抗裂能力和耐久性。

（5）硬化后體積穩定性好，不產生收縮裂縫，盡量避免內部缺陷。

據經驗認為：配制自密實混凝土的技術關鍵是解決新拌混凝土的高流動性與高抗離析性的平衡與制約，并要確保在混凝土澆筑入模前始終保持這種適宜的平衡與制約，然后在澆筑入模后新拌混凝土中砂漿要迅速聚沉凝結，才能確保預拌自密實混凝土的工作質量。對于自密實混凝土的高流動性與高抗離析性的平衡與制約這對矛盾可以用圖1表示。

圖1 流動性與粘聚性的關系

由圖1可見新拌混凝土具有良好填充性的區間是在高流動性與高抗離析性平衡點附近的A區和B區。

3 自密實混凝土在隧道聯絡通道中的應用實例

由上海隧道工程股份有限公司混凝土分公司所開發生產的預拌自密實混凝土解決了高流動性與高抗離析性平衡與制約的問題，具有較好的流動性和自密實性，并獲得測試儀和外加劑的實用新型專利，是上海各類隧道的聯絡通道頂板無縫連接施工的有效工具。迄今已成功應用于上海地區多個軟土隧道的聯絡通道工程：如長江隧道、大連路隧道聯絡通道、翔殷路隧道等。通過多個工程實例，SCC的實際應用趨于熟練，在業內享有一定聲譽。

3.1 大連路越江隧道

大連路越江隧道是上海市重點工程，其聯絡通道均位于黃浦江底下。位于浦西岸邊的為連接通道一、浦東岸邊的為連接通道二。兩通道相距約400m。連接通道與東、西線隧道接近正交連接，斷面為圓拱形，凈高2.70m、凈寬1.50m、凈截面積3.92m2，結構為單層鋼筋混凝土，厚度為500mm。在連接通道與隧道連接處襯砌較厚，呈喇叭口狀（見圖2）。

圖2 聯絡通道結構圖

聯絡通道采用凍結法施工，即：在隧道內用水平孔凍結加固地層，使連接通道外圍土體凍結，形成強度高、封閉性好的凍土帷幕，然后采用類似礦山法進行連接通道的開挖構筑施工。通道開挖過程中受力體系重新分布，由于凍土的蠕變性很好，暴露時間越長，凍土變形越大，快速施工是凍土安全的保證，雖然開挖掘進已采用短段短砌技術進行臨時支護，并且及時對暴露的凍土墻進行保溫，但通過減少施工工序，亦可大大減少凍土暴露的時間。由于聯絡通道拱頂部分內襯為現澆混凝土封閉結構，在高度僅50cm的狹窄空間內，無法采用常規混凝土澆搗方法。基于上述施工特點，經過項經部技術部門的討論與比較，采用強度等級為C30P8的預拌自密實混凝土施工，即可較好的解決施工矛盾。施工時將拱頂與側墻的內部結構一次澆搗，取消拱頂和側墻間結構的施工縫，減少結構的滲漏水途徑，預拌自密實混凝土較普通混凝土有易于澆注施工、良好的流動性、和易性和自密實特點，因此結構有較好的防水效果。

該工程現場施工效果良好，減少分次施工工序，簡化了施工工藝流程，降低了勞動強度，節省了勞動力、振搗機具和能耗，拱頂及側墻混凝土內實外光，墻面無裂縫。28d混凝土抗壓強度達到43.9MPa，達到原設計強度C30的146.3%，抗滲達到P8要求。

根據大連路隧道聯絡通道施工實際情況，我們認為預拌自密實混凝土性能良好，能完全實現自流平，混凝土膠結性能良好，骨料分布均勻，抗壓強度及抗滲性能良好。

3.2 翔殷路越江隧道工程

翔殷路越江隧道是上海市重點工程，其聯絡通道均位于黃浦江底下。位于浦西岸邊的為連接通道一、浦東岸邊的為連接通道二。連接通道與東、西線隧道接近正交連接，斷面為圓拱形，結構為單層鋼筋混凝土。在連接通道與隧道連接處襯砌較厚，呈喇叭口狀。聯絡通道采用凍結法施工，由于聯絡通道拱頂部分內襯為現澆混凝土封閉結構，在高度僅50cm的狹窄空間內，無法采用常規混凝土澆搗方法。基于上述施工特點，經過項經部技術部門的討論與比較，采用標號為C40P10的預拌自密實混凝土施工，即可較好的解決施工矛盾。施工時將拱頂與側墻的內部結構一次澆搗，取消拱頂和側墻間結構的施工縫，減少結構的滲漏水途徑，預拌自密實混凝土較普通混凝土有易于澆筑施工，良好的流動性、和易性和自密實特點，因此結構有較好的防水效果（見圖3）。

圖3 聯絡通道澆搗橫斷面圖

該工程現場施工效果良好，減少分次施工工序，簡化了施工工藝流程，降低了勞動強度，節省了勞動力、振搗機具和能耗，拱頂及側墻混凝土內實外光，墻面無裂縫。28d混凝土抗壓強度達到48.4MPa，達到原設計強度C40的121%，抗滲達到P10要求。

3.3 上海長江隧道工程

上海長江隧道工程屬于超大直徑盾構法隧道，采用兩臺15.430m泥水加氣壓平衡盾構推進施工[7]。隧道長約8.9km （其中江中段7.5km），在東線隧道和西線隧道之間每隔830m左右設置1條連接通道，全線共設置8條連接通道。連接通道由與隧道鋼管片相連的喇叭口和水平通道構成（見圖4）。連接通道結構標準段設計內徑2.74 m，外徑3.34m，通道段鋼筋混凝土支護厚度300mm，采用抗滲等級P10C40混凝土；喇叭口段內徑2.74m，外徑3.94m，鋼筋混凝土支護厚度600mm，采用抗滲等級S10C40混凝土。連接通道工程采用水平凍結法加固地層，礦山暗挖法施工。

圖4 連接通道結構示意圖

聯絡通道的頂板與土體緊密接觸，澆筑混凝土部位為封閉結構，空間狹小，混凝土施工時無法振搗，因此需使用自密實混凝土。此外，由于整個隧道尺寸的超長、超大和位置的超深，因此冰凍法施工中，冷凍機的溫度特別低。據測，木磚內凍土帷幕的平均溫度為-13℃。且由于工期要求，60d內混凝土在負溫狀況下強度需達到C40的要求。針對工程實際要求，本公司在普通自密實的基礎上，采取混凝土自身防凍和添加防凍劑結合的方法增強混凝土的抗凍性，據此研制出防凍自密實混凝土。從工程應用情況來看，此混凝土不僅流動性好、滿足施工要求，而且能在低溫下不受凍害，在工程規定齡期內達到結構強度規定值，并通過采用合理的工藝措施，最終保證了聯絡通道混凝土順利澆搗，耐久性達到100年的設計要求。

4 結語

通過各類工程施工，自密實混凝土的實際應用基本已趨于熟練。根據多個工程實踐的成功實例，我們認為自密實混凝土在隧道聯絡通道工程中推廣應用的前景非常好，將為我國的建設做出巨大的貢獻。

[1]王志良，申林方，李明宇.凍結法施工的地鐵旁通道實測數據分析[J].地下空間與工程學報，2010, 1(6): 138-143.

[2]顏曉芳.雙層越江公路隧道聯絡通道凍結法施工技術[J].上海公路， 2007, 4: 40-43.

[3]李歡歡.高強負溫自密實混凝土的配制技術研究[J].商品混凝土，2010, 8: 36-38.

[4]林政，林鶯等.預拌自密實混凝土工作質量控制技術研究[A].“高強與高性能混凝土及其應用”專題研討會論文集[C].2002：154-160.

[5]林政，林鶯，馮圣清等.預拌自密實混凝土工作性控制技術研究[J].混凝土與水泥制品，2001,1(117): 6-9.

[6]李歡歡，徐海濤，何冬明等.上注式預拌自密實混凝土在外環線沉管隧道接頭中的研究與應用[A].第五屆高強與高性能混凝土及其應用學術討論會論文集[C]，2004,4:260-265.

[7]孫威，陳向科，陳紹劍.上海長江隧道連接通道水平凍結法施工[J].地下工程與隧道，2009, 1: 20-24.