隧洞混凝土工程施工質量控制技術措施

王永和

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 730046）

混凝土是隧洞工程施工中常用的原材料，具有成本低、施工速度快等優勢?；炷劣啥喾N物料按照一定比例混合而成，物料質量、配合比、澆筑方式等都會影響混凝土工程施工質量。因此，在實際施工中，需要采取有效的技術措施，保證混凝土工程嚴格按照既定標準、要求及規范完成，從而創建高質量、高品質的水利隧洞工程項目。

1 工程概述

甘肅省引洮供水二期工程的主體工程有隧洞、明洞、渡槽及退水管（渠）等建筑物，設計流量1.7m3/s，加大流量2.0m3/s。八干渠隧洞采用現澆混凝土襯砌，三心圓斷面型式，凈斷面尺寸寬×高=1.6m×1.923m，21#、22#、23#隧洞設計縱坡1/1 500，24#隧洞設計縱坡1/1 250，21#、22#隧洞設計水深h=1.04m，設計流速v=1.09m/s ，加大流量水深h=1.20m，流速v=1.12m/s，23#、24#隧洞設計水深h=0.97m，設計流速v=1.18m/s，加大流量水深h=1.11m，流速v=1.21m/s。明洞采用現澆混凝土襯砌，三心圓斷面型式，凈斷面尺寸及設計縱坡、流量均與 21#～22#隧洞相同。1#渡槽槽身設計為U 形斷面，現澆鋼筋混凝土雙懸臂結構，設計縱坡1∶1 000，槽身凈斷面尺寸寬×高=1.6m×1.5m，單跨長12m，共12 跨，下部支撐采用混凝土灌注樁+排架結構，混凝土灌注樁底端伸入基巖不小1.5m。渠尾退水渠長242m，采用預制鋼筋混凝土管道退水，管道直徑為800mm，管道末端設消力池及擴散段。

2 影響隧洞混凝土工程質量的因素

2.1 混凝土配制

混凝土配制是影響混凝土工程質量的主要因素，若混凝土配制質量存在問題，即便采用再先進的施工技術，依舊無法保證隧洞混凝土工程質量。案例工程混凝土澆筑總量約為32 479.38m3。為滿足混凝土連續澆筑需求，每天需要生產240m3混凝土，混凝土配制量大，配制中原材料質量檢驗是否到位、添加順序是否合理、攪拌時間是否充分等都會影響最終的配制質量，任何一個細節把控不當，都會影響混凝土工程施工質量。

2.2 配合比

由于混凝土是一種復合材料，由多種物料按照一定的配合比混合而成，如果配合比不合理，必然會影響最終的施工質量。例如，如果水泥摻量過多，在水化反應影響下，會導致混凝土工程出現裂縫，降低強度和抗震性；若骨料摻量過大，會影響混凝土的密實度；若骨料摻量過少，則起不到補充水泥強度的作用，會影響混凝土工程的總體質量。因此，如何選擇科學合理的配合比是隧洞混凝土工程施工的重難點之一。

2.3 原材料質量

混凝土由水泥、水、粗細骨料、外加劑等按照一定的比例混合而成，若原材料存在問題，即便選擇了先進的配制設備，配合比再合理也無法保證混凝土工程的質量。因此，在實際施工中，必須嚴格把控原材料質量。

2.4 混凝土澆筑和養護

混凝土澆筑后水化反應依然持續，如果混凝土中的熱量不能有效散發，會增大混凝土內外溫差，形成溫度應力，極易出現溫度裂縫。合理的澆筑方式和養護方式，有利于水化熱散失，應將混凝土內外溫差控制在一定的范圍內，從而為混凝土固化成型營造良好的條件，以控制裂縫、麻面、起砂等質量問題。

2.5 其他因素

影響混凝土施工質量的因素較多，除上述因素外，還包括夏季高溫、冬季低溫、雨水等自然條件因素，這些因素對隧洞混凝土工程施工質量也有很大影響。

3 混凝土工程施工質量控制的技術措施

3.1 混凝土生產配制技術措施

在混凝土配制生產前，全面檢查原材料質量、拌和設備性能等。按照圖1 所示的流程來生產和配制混凝土。

圖1 混凝土生產配制流程

就案例工程而言，混凝土澆筑總量約為32 479.38m3。為滿足高峰期240m3/d 混凝土生產需要，骨料儲存按5d 存量考慮，約2 400m3。級配料分區存放，成品骨料堆場按長條形布置，分為中石、小石和砂3 種，各檔料之間砌擋墻隔離。水泥和外加劑主要為袋裝。水泥采用卡車運輸進場，經驗收后存放至水泥庫。外加劑采購后用卡車運輸至現場，存放在外加劑庫。在混凝土拌和系統中，砂石料要通過裝載機輸送到配料機的配料斗中，配料機的儲料斗中需要設置電子自動程序配料小車，配料小車將儲料斗中的各種原材料，按照配合比配料后，通過拌和機的進料槽，卸到拌和機中，由拌和機充分攪拌后，再輸送到澆筑倉面，本標段22#隧洞新增斜井、22#隧洞1 號斜井、22#隧洞出口、23#隧洞進口、24#隧洞新增斜井、24#隧洞2 號斜井、24#隧洞出口各設混凝土拌和站1 座，拌和站內設1 臺JS500 型強制式拌和機、1 臺PL1200 型配料機、1 臺ZL50 裝載機及電子計量控制室等。每個拌和站的生產能力應達到25m3/h，以滿足高峰期澆筑強度。

3.2 混凝土配合比設計

針對配合比對混凝土施工質量的影響，需在混凝土工程施工前，通過多次配比試驗來確定最佳的配合比?；炷僚浜媳仍O計原則是在滿足本標段工程設計和施工要求強度、和易性、抗滲性、抗裂性等基礎要求的條件下，設計出混凝土配制中各種材料的用量?；炷僚浜媳仍O計步驟如下：

（1）按照水利隧洞混凝土工程設計要求強度、耐久性等選擇合適的水灰比和碎石級配。

（2）按照所選骨料的品種、規格、外加劑種類和摻量、混凝土坍落度等，選擇每立方米混凝土的用水量及水泥用量?；炷翝仓攸c的坍落度可按照表1 所示進行選擇。

表1 混凝土在澆筑地點的坍落度（使用振搗器）

（3）嚴格按照容重法精確計算砂石用量。

（4）通過多次配合比試驗，保證混凝土中總堿含量不超過2.5kg/m3，確定基準混凝土配合比。

（5）通過配合比試驗，并結合水利隧洞混凝土工程設計，調整混凝土總堿含量要求，得出施工配合比。

案例工程為水利隧洞，為保證混凝土的抗裂性、抗滲性、抗凍性、耐久性等全部滿足設計要求，在混凝土配合比調整中，要控制混凝土水灰比不超過0.5；充分利用水泥活性控制水化熱；各種原材料的計量要準確；按照砂石、粉煤灰的實際含水量，合理調整用水量。為保證混凝土配合比試驗的有效性，混凝土配合比試驗的環境條件要滿足表2 的要求。

表2 混凝土配合試驗環境條件

按照上述步驟確定混凝土配合比后，嚴禁隨意調整。如果在實際施工中，原材料發生變化，需要改變混凝土配合比時，要重新提出混凝土配合比試驗計劃及配合比，上報給現場工程監理人員，經審核同意后，方可實施。

3.3 原材料質量控制技術措施

針對原材料對混凝土工程施工質量的影響，需要采取有效的控制技術措施，以保證原材料質量符合要求。

（1）水泥：需要按照本批次拌和混凝土的設計標號選擇相應的水泥標號，并提前做好試驗檢測，檢測水泥的各項技術指標和標準性能是否滿足設計要求。存放在施工現場超過3 個月的水泥，需要進行檢測，檢測不合格的水泥，嚴禁使用。

（2）砂石骨料：使用前，需要檢測含泥量、含水量、硬度、有機雜質含量，保證骨料含泥量不超過3%，硫化物及硫酸鹽等雜質的含水量不超過1%，強度不低于60MPa，針片狀骨料含量不超過10%。

（3）外加劑：使用前，需要進行試驗檢驗，以確定外加劑性質、有效含量、溶液配制方法、最佳摻量等。外加劑的名稱、來源等相關資料和試驗成果需要上報給現場監理人員審核，審核同意后，方可使用。尤其是溶液狀的外加劑，應提前用專門的拌和設備進行攪拌，充分攪拌均勻后，再加入拌和站中和其他物料進行拌和。

（4）摻合料：使用前，需要檢測分析摻合料的顆粒細度，滿足要求的摻合料才能進行試配操作，以確定最佳的摻合量。拌和前，相關資料需要呈遞給現場監理人員審核，審核通過后，方可使用。

（5）所有原材料全部進行質量檢驗，且達到設計要求后，按照檢測得到的結果進行配合比設計，以確定混凝土配料單?；炷涟韬蜁r，必須嚴格按照配料內容進行準確計量。同時，要堅持試驗抽檢，按照抽檢結果及時調整混凝土配料，以保證混凝土工程施工質量不會因原材料質量波動而降低。

3.4 混凝土澆筑和養護技術措施

針對澆筑和養護對混凝土施工質量的影響，需要選擇合適的澆筑技術和養護技術。由于案例工程的混凝土用量較大，為降低水化熱對混凝土工程質量的影響，采用了分層、左右交替對稱澆筑技術，控制每層澆筑厚度在30～40cm 之間，且兩側混凝土澆筑高度不能超過50cm，溜槽口到混凝土面的垂直距離不能超過2m，以免混凝土在澆筑中發生離析問題，整個混凝土澆筑要連續進行，防止停歇出現冷縫，影響水利隧洞施工的總體質量。若因為設備故障或者混凝土供應不足，不得已中斷，要控制混凝土停歇時間不超過1h，若超過1h 需要按照施工縫標準進行處理。

混凝土澆筑后要及時采用插入式振搗棒進行充分振搗，針對鋼筋布設密度大的區域，可用小直徑振搗棒進行振動，并輔以人工小鏟插邊和小木槌敲擊外模板振搗。振搗棒到側模的距離應控制在5～10cm 之間，振動棒要插入到下層混凝土中至少5cm，將上下兩層混凝土振搗成一個整體，控制振搗時間在25s 左右，當混凝土表面不再有氣泡冒出時，可結束振搗。當混凝土澆筑振搗完成12～18h 內，要按照混凝土結構物的不同，開展有針對性的養護，保證混凝土表面始終處于濕潤狀態。本工程采用噴射養護劑的方法進行混凝土養護，當混凝土拆模后，在混凝土表面噴灑一層養護劑，在混凝土表面形成一層保護膜，隔離混凝土表面和空氣，以阻止混凝土內部水分蒸發。

3.5 其他混凝土施工技術措施

夏季高溫和冬季低溫季節進行混凝土施工時，為降低溫度變化對混凝土質量的影響，提升水利隧洞混凝土施工質量，需要采取科學有效的溫度控制措施，如控制水化熱，在保證混凝土強度、耐久性、和易性等滿足水利隧洞混凝土工程要求的基礎上，盡量選擇水化熱低的水泥，或者是改善混凝土骨料級配，加入優質的摻合料、外加劑等。夏季高溫天氣施工時，需要適當加大混凝土骨料堆放高度，保持骨料的平均溫度，用干凈的清水噴灑混凝土骨料，在拌和站上搭建簡易涼棚，降低混凝土出料口的溫度，并盡量避開高溫時段澆筑，以降低混凝土表面溫度。冬季低溫天氣施工時，可加熱水拌和，水溫不宜超過60℃，先加入骨料和水，攪拌后再加入水泥進行充分攪拌，避免混凝土在低溫下發生假凝，并加入適量的防凍劑，以免混凝土運輸和澆筑中發生水凝結，影響混凝土工程施工質量。雨季施工時，要搭設工棚，工棚要有良好的嚴密性，不能存在漏水問題，機電設備要加強防水、防雨、防淹措施，安裝好接地裝置。下雨天要及時檢測砂石含水率，時刻掌握含水率變化情況，以便及時調整配合比。

4 結語

綜上所述，在水利隧洞混凝土工程施工中影響施工質量的因素較多，需要結合影響施工質量因素的特點及影響程度，采取科學合理的技術措施，保證施工質量。