隧道二襯砌鋼筋保護層優化研究

袁和芬

(云南功東高速公路建設指揮部，云南 昆明 650299)

1 工程概況

上關至鶴慶高速公路是國省道G348線(武漢—大理)的重要組成部分，是溝通大理州南北的一條主要連接線，連接大理、麗江兩座著名旅游城市。上鶴高速公路建設對區域經濟發展、資源開發、方便群眾出行、增進民族團結、鞏固國防安全具有十分重大的意義。在K3+780～K9+670段路線包含兩條長隧道，共長5 397 m，軍馬場隧道與大把關隧道為本項目重點性控制工程。

2 存在的問題及原因

2.1 存在的問題

選取軍馬場隧道鶴慶端左幅K4+912～+900和大把關隧道進口端右幅K8+357～+369兩段為研究對象。在相關工序完成后，對二次襯砌鋼筋、混凝土強度、厚度等七個方面進行了檢查，檢查情況如表1所示。

同時對鋼筋保護層厚度進行檢查，發現其合格率只有75%。

表1 優化前二次襯砌鋼筋混凝土澆筑檢查記錄表

2.2 問題原因

針對二次襯砌鋼筋保護層合格率偏低的問題，項目部組織施工管理人員召開專題會議，采用因果圖法對可能影響質量的因素從五個方面進行分析，即人、機、料、施工方法及管理環境五個方面，全面研究分析影響因素。

經過原因分析，共確定7個末端因素，現通過現場調查和分析對這7個末端因素進行要因確認，并根據因果分析圖，從眾多的因素進行仔細分析比對，其末端影響因素如表2所示。

表2 末端因素確認表

通過現場調查和末端因素分析，確定了五個要因，分別為：施工人員質量意識差；原材料質量參差不齊，混凝土坍落度大；鋼筋定位不準、測量不到位；鋼筋骨架剛度不足；模板支撐系統穩定性較差。

3 問題分析及優化措施

3.1 施工人員質量意識差

在各分項工程施工前，一般要求召集技術、施工人員，對分項工程進行技術交底。在之前完成的二襯段落中，由于施工人員流動性較大，技術人員疏于管理且大部分作業人員責任心不足，導致成品質量不穩定。對此，項目部對二襯施工重新進行了詳細的技術交底，重申施工過程的控制重點及工藝、質量標準，特別是關鍵工序的相關要求；加強技術管理人員和施工人員的品質意識和責任意識，實行績效工資制，強調成品質量與績效工資掛鉤。施工過程中加強檢查，嚴格執行監理報驗程序及“三檢制度”，相關要求不達標堅決不允許進入下道工序施工。通過交底、檢查等相關整改措施，施工人員的質量意識、品質意識及責任心均取得了一定的進步、提高。

3.2 原材料質量參差不齊，混凝土坍落度大

混凝土是由水泥、細骨料、粗骨料、外加劑、水等按一定比例配制而成的建筑材料，為了得到較好的混凝土施工質量，首先要使原材料的質量得到保證，才能配制出質量好的混凝土。因此混凝土工程質量首先就要從原材料質量進行控制。原材料的質量控制是影響混凝土質量的一個非常重要及繁瑣的環節，對混凝土質量有著極大的影響。所以在施工過程中，現場技術管理人員要嚴格控制現場原材料的使用，加強生產過程中各個細節的監督，及時記錄、分析各種因素。水泥品種選擇時，仔細審閱施工圖紙，必須滿足圖紙上明確提出的水泥品種或質量要求，水泥強度等級應與混凝土設計強度等級相適應；細骨料控制砂的細度，盡可能使用中砂，混凝土拌制應堅持先檢查后使用的原則，嚴禁使用含泥量超標的砂，對含石量大的，應進行過篩處理；粗骨料選擇時，對針片狀顆粒多的碎石不得使用，應使用連續級配的碎石，將孔隙率控制在40%以下；外加劑采購時，應明確外加劑的質量驗收標準，堅持逐批檢查原則，對達不到標準要求的，堅決不使用。另一方面，混凝土澆筑時坍落度也會影響到混凝土的成品質量。在澆筑過程中，工人為了方便施工操作，隨意加水(調整水灰比)，直接影響到混凝土的澆筑質量。對此，在混凝土拌合澆筑過程中配置試驗人員盯守，嚴格控制水灰比，對混凝土進行現場測試，保證混凝土坍落度合格[11]。

3.3 鋼筋定位不準、測量不到位

在二襯澆筑過程中，鋼筋定位措施、設施不到位是造成混凝土保護層合格率偏低的直接因素。因此，有效的提升二襯鋼筋定位準確度及效果是提高混凝土保護層合格率的核心所在，采取相關措施為：在澆筑前，嚴格按設計圖紙進行下料，控制鋼筋的尺寸，對鋼筋位置、間距進行測量定位；保護層墊塊呈梅花形布置，保證澆筑時鋼筋保護層度；墊塊綁扎、定位鋼筋焊接要充分的準確、牢固，避免澆筑時鋼筋晃動、位移[12]。

3.4 鋼筋骨架剛度不足

實際施工過程中，由于保護層墊塊與定位鋼筋的布設頻次、距離畢竟有限，鋼筋骨架剛度不足也很容易造成保護層合格率偏低。對此，項目部組織技術人員及施工人員在鋼筋制安完成后、模板安裝前對鋼筋進行全面檢查，適當加密度保護層墊塊及層間定位鋼筋，確保合模時鋼筋與模板的間距不再產生變化，混凝土澆筑時也不因振動或其他荷載導致保護層超出目標控制范圍。

3.5 模板支撐系統穩定性較差

本隧道二襯模板臺車采用液壓支撐系統，經分析，在之前施工作業時，存在少許模板變形、支撐系統穩定性下降的情況，在一定程度上影響了混凝土成品保護層合格率。針對該情況，相關負責部門、人員組織技術人員及管理人員對模板系統進行了系統排查，更換變形的模板及失效的液壓支撐模塊，保證澆筑時模板穩固。

4 優化結果

優化措施全部實施后，對軍馬場隧道左幅K4+900～+912段二次襯砌進行了檢查，其優化后各項目的檢查結果如表3所示。

表3 優化后二次襯砌鋼筋混凝土澆筑檢查記錄表

將優化前后二次襯砌鋼筋混凝土澆筑檢查記錄表進行對比，可以看出優化前對二次襯砌鋼筋、混凝土強度、厚度等七個方面的檢測中只有混凝土強度與襯砌厚度的合格率達到100%，其他檢測項目的合格率只有90%。而對其優化后，所選取的七個檢測項目的合格率均能達到100%。說明所采取的優化措施合理，對隧道二襯鋼筋保護層有很好的改善效果。

為了進一步研究所采用的優化措施的效果，選取鋼筋保護層厚度進行檢測。對優化前后完成澆筑的混凝土按照特定的時間間隔復測。結束二襯混凝土澆筑拆模后選取拱頂，左右拱墻，左右拱腰這五條測線，檢測其鋼筋保護層厚度，同時還要完成筑模的鋼筋混凝土厚度數據(以下簡稱數據)對比，如圖1，圖2所示的是優化前后量測數據，該圖中兩條水平線為保護層厚度臨界值。

設計圖紙要求受力鋼筋的保護層厚度不低于45 mm，不大于75 mm。分析優化前后檢測結果，可以明顯看出優化前隧道二襯鋼筋混凝土保護層的厚度分布不穩定，分布范圍波動較大，且其中有相當一部分測點分布在要求范圍之外；優化后隧道二襯鋼筋混凝土保護層的厚度分布相對穩定，基本位于45～75 mm之間，只有少部分測點的二襯鋼筋混凝土保護層厚度在要求范圍之外。對鋼筋混凝土保護層厚度的合格率進行統計，將二襯鋼筋混凝土保護層厚度位于要求范圍之內的測點除以總測點，發現優化前其合格率僅為75%，優化后合格率為90%，其合格率提高了15%，說明采用的優化措施能提供很好的優化效果。

圖1 優化前隧道二襯鋼筋混泥土保護層厚度

圖2 優化后隧道二襯鋼筋混泥土保護層厚度

5 結 論

以上關至鶴慶高速公路軍馬場隧道為依托，對隧道二襯鋼筋保護層厚度進行檢查，發現其合格率較低。施工人員采用因果圖法對可能影響質量的因素進行分析，確認了造成這些的主要原因有：施工人員質量意識差；混凝土坍落度大；鋼筋定位不準、測量不到位。針對存在的問題，經過分析研究，制定切實可行的保護層改善措施：重新進行施工技術交底；加強施工工藝的檢查和控制，詳細記錄相關數據，及時糾正不規范的施工工藝；不斷完善質量管理措施，實行成品與工資掛鉤的績效制度，形成有效的質量管理系統。通過相關優化改善措施，隧道鋼筋保護層厚度合格率由優化前的75%提高到優化后的90%，有效提升了二襯施工質量。希望本文能夠對相關工程起到借鑒作用。