隧道二襯混凝土澆筑質量控制分析

王作群

（中鐵十六局集團路橋工程有限公司）

1 工程概況

贛深客專為京九客專的最南段，中鐵十六局集團路橋工程有限公司承擔廣東段先期開工段（里程段落為DK264+984.91～DK280+758.27）。本段位于河源市東源縣、江東新區(qū)境內，線路自西坑特大橋深圳端向南引出后，分別以義合隧道（長6043m）、古屋場隧道（長945m）、橫嶺隧道（長7875m）穿獨鼓嶂、黃茅嶂、梧桐山，止于梧桐山隧道（長251m）出口，全段長度15.773km，其中隧道占比95%。因此隧道施工質量為本標段施工質量控制的重點內容。

2 二次襯砌的作用

⑴二次襯砌作為隧道工程中重要的結構部分，有著永久穩(wěn)定、安全、美觀等作用，并且是作為安全儲備的一種工程措施。

⑵雖然依據新奧法原理施工的隧道在初期支護后結構基本穩(wěn)定，但在一般的地段初期支護很難保證圍巖長期穩(wěn)定，需要二次襯砌加強圍巖變形支撐。

⑶對于富水地段，初期支護不能完全將水封閉，需要二次襯砌對巖層中的水引排，保證隧道不滲不漏。

⑷在如地震、山體出現偏壓及過大的壓力水等破壞力很強的自然災害時，隧道初期支護不能完全保證圍巖穩(wěn)定，這就需要二次襯砌以加強山體變化的支撐穩(wěn)定。

⑸二次襯砌位于隧道行車空間的最外側，直接承受高速列車的風動壓力，其存在的問題也成為了影響運營安全的重點防控對象。

3 二襯混凝土存在問題及防治措施

3.1 存在的問題

根據隧道施工過程調查及驗收情況，二襯混凝土主要存在夾渣掉塊、施工冷縫、襯砌背后脫空、強度不足、厚度不足等問題，其中施工過程中最難控制、存在問題最多的是襯砌背后脫空以及混凝土外觀質量差、強度不足兩個問題[1]。

3.2 質量通病產生的原因

3.2.1 襯砌背后脫空產生原因

⑴初期支護混凝土平整度差。

⑵土工布、防水板掛設松弛度不滿足要求。一是鋪設過緊導致沒有完全密貼初支面，澆筑混凝土時土工布后存在空洞；二是鋪設過松導致防水板有褶皺產生空洞[2]。

⑶澆筑混凝土沖頂時沒有充滿臺車空間。

⑷混凝土正常收縮。

3.2.2 混凝土外觀質量差、強度不足主要產生原因

⑴混凝土本身質量問題。

⑵施工時混凝土和易性差，導致澆筑時混凝土不能充滿模板。

⑶二襯臺車面板沒有按要求打磨，面板上有銹跡導致混凝土面有色差。

⑷混凝土振搗不夠。

⑸混凝土入模工藝落后不能滿足要求。

3.3 防治措施

3.3.1 襯砌背后脫空防治措施

⑴鋪設土工布前全面檢查初支面，提前處理侵限部位和尖銳物，鑿除凹凸不平部位，必要時用高標號砂漿抹平。防水板掛設要保持一定的松弛度，實鋪長度與基面弧長比例為10:8，以確保混凝土澆筑后防水板與基面密貼。存在凹凸的初支面和起拱線位置必須增加熱熔墊圈固定措施，確保防水板與初支表面密貼。

⑵澆筑混凝土過程中嚴格把控，特別是混凝土沖頂時檢查是否充滿臺車模板。混凝土沖頂時利用臺車拱頂三個泵管口自下而上進行，對于上坡洞可直接在端頭檢查，對于下坡洞在拱頂端頭設置PVC 管，上管口頂置防水板下，待PVC 管開始漏漿說明混凝土已經灌滿，否則要繼續(xù)澆筑。

⑶二次襯砌拱頂注漿采用縱向注漿管和排氣管進行注漿（即鋪設防水板之前固定防水板外側縱向注漿管；臺車定位前固定防水板內側注漿管）和RPC 管豎向帶模注漿（臺車定位后固定RPC 管）相結合的方式進行。縱向注漿能夠有效填充防水板與初支噴射混凝土基面之間的空隙，豎向帶模注漿能夠填充防水層與襯砌混凝土之間的空隙。以上兩種注漿方式務必同時做到逐板注漿。

3.3.2 混凝土外觀質量差、強度不足防治措施

首先，加強混凝土質量控制，從源頭上解決強度不足問題。試驗室從地材、水泥、外加劑等原材料著手，嚴格遵循目前“質量安全紅線管理”的要求，堅決不采用不合格的材料；在施工配合比方面，加大對原材料含水率的檢測，確保混凝土配比準確，和易性和使用性能良好，在混凝土生產上給予質量保證；現場嚴禁出現私自加水等調整配合比的現象，在混凝土使用上給予質量保證。其次，加強臺車面板的清理工序。澆筑完一板后及時清理面板，防止面板銹蝕或有污垢，影響混凝土的外觀質量。最后，進一步明確“工裝保工藝、工藝保質量”的理念，加強二襯臺車的改良和混凝土澆筑工藝的完善[3]。臺車和澆筑工藝改進情況如下：

⑴傳統(tǒng)的下料、澆筑方法

傳統(tǒng)的下料方法是從一個窗口下料、振搗，該下料方式中，臺車兩側各設置一個入料口，混凝土澆筑至入料口時改接為臺車沖頂泵管處進行沖頂。該入料方法施工方便，減少了人工移泵管和溜槽次數，澆筑速度較快。但是由于布料不均勻，會造成混凝土以“人”字型堆積，形成“人”字坡，振搗棒振搗效果極差。另外由于混凝土中粗細骨料和水泥漿分離，極易造成大面積蜂窩麻面和強度不足現象。該入料方法提出時即給予否定，在標段沒有使用。

⑵逐窗入料方法

此為目前大多數工程采用的施工工藝，如圖1 所示。在臺車兩側各留置3 排入料窗口和三級操作平臺，每排操作平臺又分三個入料窗口（1#窗口、2#窗口和3#窗口）。混凝土自泵車泵至砼分流槽，然后經溜槽溜至一級下料窗口，澆筑至一級操作平臺時關閉此排入料窗口，改至二級操作平臺入料，如此直至關閉三級操作平臺窗口，入料過程中使用插入式振搗棒振搗為主，以附著式振搗器為輔，然后將混凝土泵管接至沖頂泵管進行沖頂，沖頂時以附著式振搗器為主。

圖1 逐窗入料方法

①本項目開始施工時采用該入料方法進行澆筑，每次左右兩側有6 個窗口同時入料。但是施工一段時間后發(fā)現仍會有蜂窩麻面現象出現，經過仔細分析，原因為同時分6 個窗口入料，每個窗口下料速度和數量過少，容易造成混凝土粗細骨料和水泥漿分離，即混凝土離析現象，進而出現蜂窩麻面現象。

②經過現場分析和會議討論，將上述入料方法改為每側每級操作平臺窗口分開入料，即先入一級操作平臺的1#窗口，進行仔細振搗，約入料50cm 后入一級操作平臺的2#窗口，入料50cm 后再入料3#窗口。二級和三級操作平臺的入料窗口亦如此。經過改進后的入料方法較第①種方法效果明顯改善。

⑶改良后的逐窗入料方法

上述逐窗澆筑在矮邊墻至操作平臺之間位置仍有不同程度的蜂窩、麻面及強度不足現象，分析原因：分流槽至操作平臺高差過大，混凝土自溜槽溜至窗口時產生不同程度的離析現象。因此為了減少混凝土下落高差，增加一個分流槽，并在分流槽處增加二次攪拌裝置，將入料方案改為如圖2 所示。

圖2 改良后的逐窗入料方法

一級操作平臺和二級操作平臺的窗口入料由分流槽2 對混凝土進行分流，由于高差較小并進行了二次攪拌，可以避免混凝土離析，三級操作平臺窗口仍由分流槽1 對混凝土進行分流。其余事項同（2）逐窗入料方法中所述。

本項目在橫嶺隧道2# 斜井應用此下料振搗工藝后，二襯外觀質量和強度均有了明顯改善，然后進行全線推廣使用，對二次襯砌的質量控制打下良好基礎。

4 結束語

二次襯砌混凝土的質量是隧道安全的重要保證，特別是通車后的運營安全。而質量問題一旦形成后期整治非常困難，因此要在施工過程入手，從根本上杜絕質量問題的出現。本文結合項目施工實際情況總結了施工經驗，希望能給隧道二襯混凝土施工質量控制提供借鑒，從而達到提升施工質量和項目效益的目的。