青島地鐵8 號線海底隧道高性能二襯結構混凝土抗腐蝕質量控制研究

馮慧君

（中鐵發展投資有限公司，山東 青島266000）

1 引言

海底隧道對二襯結構混凝土的抗腐蝕性能要求較高，而隧道抗腐蝕方面的研究在青島膠州灣隧道、青島地鐵1 號線海底隧道等施工經驗的基礎上，積累了一些成功經驗，相應的設計標準發生了不同程度的變化。學者張瑞國在文獻[1]中提出，二襯混凝土施工質量除了關注主體結構質量以外，更要關注噴射混凝土和錨桿等隱蔽工程，此類支護結構失效，運營階段是難以發現的，最終會反映在二襯上，出現裂縫、滲漏水等問題，也有很多是內部病害導致。所以要高度重視，進一步加強二襯結構混凝土施工質量控制，選擇合理措施踐行到實處，為海底隧道工程質量提供保障。

2 工程概況

大洋站～青島北站礦山法區間長3 869m，其中，陸域段長1 332m、海域段長2 537m，均為馬蹄形斷面，區間最小曲線半徑800m，區間隧道陸域段埋深14～55m，海域段埋深32～55m。洞身主要位于微風化流汶巖、微風化凝灰巖、微風化安山巖地層，圍巖級別Ⅲ～Ⅵ級。區間過海海域段為青島典型的濱海沉積地貌。

大洋站～青島北站礦山法區間結構的使用壽命為100a，結構的安全等級為一級，海域段海洋氯化物環境作用等級為Ⅲ-E，化學腐蝕環境為Ⅴ-D；陸域段除氯冰鹽環境為Ⅳ-C，化學腐蝕環境為Ⅴ-D。海域段二襯混凝土設計要求：強度等級為C50、抗滲等級P12、28d 氯離子擴散系數≤4×10-12m2/s、56d 電通量＜1 000C、水膠比≤0.36、膠凝材料用量：360～480kg/m3，鋼筋保護層厚度為60mm、裂縫寬度＜0.15mm，C50高性能二襯混凝土方量約為7×104m3。

3 隧道混凝土結構的防水探究

部分海底隧道在研究中，嘗試著選擇復合防水技術，選用襯砌防水膜材料來提升海底隧道的防滲漏能力。橡膠止水板中增設夾鋼片，可以有效改善混凝土漏水情況，預留嵌縫槽，可以起到規避滲漏情況出現，提升海底隧道混凝土工程防水效果[2]。

我國關于海底隧道的研究中，隧道防水工藝，多采用襯砌結構自防水工藝，通過多種工藝混合使用，規避混凝土滲漏情況出現。防水技術不斷推陳出新，防水卷材使用頻率不斷提升，通過合理工藝選用，可以減少焊縫數量，并通過雙縫熱合方式來提升隧道工程防水工藝[3]。但是，關于海底隧道二襯結構混凝土的防水性能研究還有所不足，有待進一步深化。

4 海底隧道二襯混凝土質量控制現狀

4.1 混凝土中加水

隧道二襯混凝土施工質量控制中，可能存在混凝土中隨意加水的違規情況，從源頭上埋下質量問題。結合實際情況，以青島8 號線地鐵海底隧道工程為例，所選擇的混凝土為C50 高性能商品混凝土，與青島地鐵企業合作時間較久，擁有豐富的混凝土生產經驗，并逐步形成完善的質量管理體系。通過現場質量抽檢，砂石的含泥量、泥塊含量均滿足質量標準，但如果現場管理人員把控不嚴，有可能存在部分操作人員在混凝土中加水的現象。具體表現為二襯混凝土前期施工時，臨時停電，或是混凝土供應不及時等，致使混凝土工作性能難以滿足施工標準，并造成堵管，施工人員在混凝土中加入不同量的水，影響混凝土的整體強度和耐久性。

4.2 混凝土運輸距離過長

混凝土運輸距離過長是導致施工現場混凝土供應不充分的主要原因之一。很多混凝土運輸到現場后，性能難以滿足施工要求，不可避免地出現混凝土離析情況。對于此類情況，多需要經過二次調整施工，最終投入施工用的混凝土強度偏低，對工程整體質量和安全帶來極大的不良影響。

4.3 技術人員素質水平問題

二襯混凝土施工中，導致施工質量缺陷的一個主要因素則是有的技術人員素質水平不高，缺少具有高技術操作人員，未能充分把握技術要點，導致操作流程不規范，影響混凝土的施工質量。對于此類問題，可以通過有效養護，滿足技術規范要求，為二襯混凝土施工質量提供保障。

5 海底隧道高性能二襯結構混凝土質量控制方法

海底隧道工程施工中，二襯結構混凝土施工質量高低，很大程度上決定了工程的整體質量和安全。二襯結構混凝土施工技術的應用，可提升施工質量和安全，改善海底隧道工程外部美觀度。需要注意的是，海底隧道工程中噴射混凝土、錨桿等隱蔽工程，但是在運營階段卻未能充分能發揮支護結構效應，致使隧道病害逐漸暴露出來，出現裂縫、滲水問題，破壞襯砌結構。所以，針對其中的問題，應結合作業環境，考量混凝土結構耐久性、鋼筋材料特性和使用環境侵蝕性，優化設計、施工和管理，便于提升二襯結構混凝土施工質量。

5.1 加強原材料質量控制

海底隧道二襯結構混凝土施工難度較大，專業性較強，需要運用大量的原材料，而原材料質量控制，對于后續工程整體質量和使用壽命有著至關重要的作用。所以，應深入市場調查，把握不同材料的性能和價格，選擇合格的材料。對青島地區來說，尤其需要注意砂石料，對含泥量超標的必須禁用。水泥優先選用P·042.5 型號；嚴格控制用水量，混凝土攪拌用水pH 值不小于4；控制骨料質量，綜合考量品種、最大粒徑、巖性和級配等參數，選擇最佳的原材料等。

5.2 優化混凝土配合比，保障混凝土質量

為了保證海底隧道二襯結構混凝土施工質量，可以選擇粉煤灰+礦渣粉的組合形式。加強混凝土配合比設計，混凝土受壓承載力設計值6 917.134kN，受彎承載力237.65kN，保證后續工程施工質量。針對施工人員私自在混凝土中加入水的問題，合理配備技術人員、管理人員和試驗員在現場，強化懲處力度，制定有效措施來規避混凝土質量問題出現。制定合理的質量控制標準，避免混凝土開裂。現場的管理人員需要協調各環節順利開展，應結合實際情況制定合理的質量控制標準，配備專門人員負責混凝土拌和站監督管理，按照標準充分攪拌，并合理安排工序，規避早晚高峰階段運輸混凝土，將混凝土運輸時間控制在合理范圍內，避免混凝土離析影響施工質量。

5.3 加強施工工藝控制

為了打造高質量的海底隧道工程，應把握二襯結構混凝土施工質量要求，加強施工工藝控制，強化施工人員教育培訓力度，定期學習專業知識和技能，養成良好的質量控制意識。配置鋼筋的二襯結構，在普通混凝土40cm 厚二襯抗彎要求，選擇厚度為25cm 的高強混凝土，達到普通混凝土45cm和50cm 厚二襯抗彎要求，提升混凝土施工質量。混凝土采用插入式振搗充分振搗密實，并加強帶模注漿環節質量控制。安裝RPC 管，做好穿入長度標記和測量；澆筑混凝土，觀察注漿孔是否漏漿，混凝土是否達到注漿管出漿口位置；完善相關設備和注漿件，安裝注漿管，電源連接；制漿，水灰比0.18 比例進行制備；注漿，按照注漿順序進行，注漿結束后及時關閉止漿閥門；注漿機、注漿管和接頭充分清理干凈，臺車脫模后敲斷外面的PRC 注漿管。

6 結語

綜上所述，海底隧道高性能二襯結構混凝土施工中，施工質量影響因素多樣，無論是混凝土配合比、人員技術能力還是質量控制能力高低，直接影響著海底隧道工程整體施工質量。這就需要提升相關人員專業能力，預測和分析質量問題，選擇合理施工技術運用到實處，最大限度地規避質量問題出現，延長海底隧道使用壽命。