淺談隧道二襯病害的成因分析及防治措施

楊本錢

重慶交通大學(xué) 重慶 400074

摘要：分析了隧道二襯常見病害的產(chǎn)生原因，提出了病害的防治措施及表面缺陷的處理方法，以完善隧道二襯施工工藝，避免混凝土質(zhì)量病害，確保二次襯砌混凝土達(dá)到內(nèi)實(shí)外美。

關(guān)鍵詞：裂縫；氣泡；泛砂；防治措施

在隧道建設(shè)中，二襯施工一般采用整體式鋼模板臺(tái)車，泵送混凝土施工工藝，但二襯混凝土表面常出現(xiàn)裂縫、局部氣泡、泛砂等質(zhì)量病害，而二次襯砌作為隧道施工中的成果工序，是隧道工程質(zhì)量的主要體現(xiàn)，如何避免這些質(zhì)量病害，確保二次襯砌混凝土達(dá)到內(nèi)實(shí)外美，是擺在公路建設(shè)者面前的重要問題。本文分析了裂縫、氣泡、泛砂形成的原因和一般防治措施。

1 裂縫形成原因

1）施工工藝或現(xiàn)場操作不規(guī)范。a.隧道開挖超欠挖現(xiàn)象明顯，造成襯砌混凝土厚度不均勻，或部分二襯背后出現(xiàn)空洞，使襯體內(nèi)部張拉力不均勻。b.混凝土施工中計(jì)量及外加劑量添加不準(zhǔn)確；沒有根據(jù)材料含水量及時(shí)調(diào)整施工配合比，混凝土運(yùn)輸過程中隨意加水，造成混凝土水灰比增大。c.混凝土澆筑時(shí)，振搗不規(guī)范，以致混凝土質(zhì)量不均勻。d.為趕工期，隨意提前脫模時(shí)間，使得低強(qiáng)度混凝土過早過量地承受圍巖荷載。e.脫模后沒進(jìn)行潮濕養(yǎng)護(hù)，如濕度不夠，混凝土失水干燥而影響水泥水化正常進(jìn)行，甚至停止水化。

2）原材料質(zhì)量差，配合比設(shè)計(jì)不合理。

2 氣泡、泛砂形成的原因

1）氣泡產(chǎn)生的原因：混凝土拌和搗固的不到位，混凝土澆筑的層厚控制不好，使得混凝土中產(chǎn)生大量氣體，氣體如排不出去，吸附在模板表面，形成氣泡。

2）泛砂產(chǎn)生的原因：混凝土拌和和易性差，砂率低，則混凝土的保水性差。由于混凝土屬不均質(zhì)材料，澆筑施工中內(nèi)部應(yīng)力元不一致，總會(huì)在某個(gè)路線上有弱面，則水路就會(huì)打通，多余的水聚集并從此路流動(dòng)，被擠壓的水向上走，將漿液帶走，這樣會(huì)在混凝土表面留下“砂紋”，過搗離析則形成“砂斑”。

3 預(yù)防措施

3.1 嚴(yán)把好材料關(guān)，嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1）水泥：施工現(xiàn)場多使用普通硅酸鹽水泥，但應(yīng)盡量減少單位水泥用量，水泥用量一般控制在350 kg/m3左右，不同批次水泥不能混用。2）碎石：根據(jù)泵送管路的內(nèi)徑，盡可能選用較大粒徑的碎石，一般為5 mm～31.5 mm，其中5 mm～16 mm占1/3，16 mm～31.5 mm占2/3，嚴(yán)格控制碎石的含泥量小于1%（質(zhì)量計(jì)），針片狀顆粒含量小于15%（質(zhì)量計(jì)）。3）砂：采用級(jí)配良好的中砂，細(xì)度模數(shù)應(yīng)為2.3～3.0，嚴(yán)格控制砂子的含泥量小于3%（質(zhì)量計(jì)），砂中的硫化物小于0.5%（質(zhì)量計(jì)），砂中的氯化物小于0.02%（質(zhì)量計(jì)），砂率應(yīng)控制在35%～40%，泵送時(shí)最大不能超過45%。4）水：一般先用飲用水，當(dāng)采用其他水源時(shí)，應(yīng)執(zhí)行《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行檢測，pH值應(yīng)大于4。因水灰比越大，混凝土的干燥收縮也越大，嚴(yán)格控制泵送混凝土水灰比是減少裂縫的根本措施，施工水灰比一般為0.45～0.55，混凝土坍落度12 cm～16 cm。5）外加劑：混凝土的外加劑用以改善混凝土的性能，可有效改善混凝土拌合物流變性能、調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間、硬化性能、提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性或其他性能，摻量一般為水泥質(zhì)量的0.005%～5%左右。

3.2 嚴(yán)格混凝土的施工工藝

1）控制超欠挖。

提高鉆眼技術(shù)水平，優(yōu)化鉆爆參數(shù)，提高光面爆破技術(shù)，以達(dá)到對(duì)超欠挖的良好控制。

2）加強(qiáng)混凝土拌和、運(yùn)輸?shù)目刂啤?/p>

混凝土拌和不當(dāng)是產(chǎn)生各種病害的一個(gè)重要方面。嚴(yán)格按照施工配料單進(jìn)行電子計(jì)量，定期檢查、校正計(jì)量裝置，加強(qiáng)砂石料含水率的控制?；炷吝\(yùn)輸時(shí)攪拌運(yùn)輸車應(yīng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，保持混凝土良好的和易性。對(duì)長距離運(yùn)輸，宜加緩凝劑，混凝土入泵前應(yīng)測坍落度，比較與拌和出倉混凝土的損失量，及時(shí)做以調(diào)整。一般要求入泵時(shí)混凝土要攪拌（轉(zhuǎn)動(dòng)）1 min～2 min。泵送混凝土應(yīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，輸送管道宜直，轉(zhuǎn)彎宜緩，泵送速度均勻。

3）加強(qiáng)混凝土振搗工藝控制。

搗固一般作業(yè)要求：插入式振動(dòng)器移動(dòng)的距離不應(yīng)超過其作用半徑的1.5倍，與模板保持5 cm～10 cm距離，插入下層混凝土深度在5 cm～10 cm。施工振搗不足，甚至漏振，使混凝土顆粒間的空隙未能被砂漿填滿。在緊靠模板處顆粒移動(dòng)阻力大，更易出現(xiàn)氣泡；漏漿會(huì)造成蜂窩、麻面。沿模板邊的混凝土搗固，用插入式振搗器仔細(xì)振實(shí)，直到出現(xiàn)泛漿，混凝土不再下沉為止，快插慢拔，使混凝土流動(dòng)攤平，但要特別注意不要過搗，防止混凝土離析?；炷翍?yīng)分層澆筑，每層澆筑厚度、次序、方向應(yīng)根據(jù)混凝土攪拌能力、運(yùn)輸距離、澆筑速度、洞內(nèi)氣溫和振搗等因素確定。二襯整體襯砌臺(tái)車全長12 m，如用70振搗棒，有效作用半徑按70 cm計(jì)算，沿模板側(cè)插入搗固點(diǎn)數(shù)應(yīng)在16棒左右，每層澆筑厚度可控制在40 cm～50 cm之間，較為合適。

3.3 提高操作工人的技術(shù)水平和責(zé)任心

熟練的混凝土搗固手能夠識(shí)別搗固的程度，根據(jù)不同坍落度掌握火候。工人敬業(yè)精神的好壞，會(huì)直接影響到混凝土生產(chǎn)的質(zhì)量。

4 表面缺陷處理方法

4.1 裂縫的處理

1）細(xì)微裂縫。

隧道襯砌混凝土表面常出現(xiàn)一些沒有擴(kuò)展性的細(xì)微裂縫，這種裂縫長久地存在會(huì)影響二襯襯體的使用效果及耐久性。從美觀的角度考慮，可先清洗干裂縫的表面，然后涂上膩?zhàn)訋妆?，最后用刮抹料、調(diào)色料處理混凝土表面，使其顏色與周圍襯砌混凝土顏色一致。膩?zhàn)硬捎铆h(huán)氧樹脂漿液配比為環(huán)氧樹脂∶501稀釋劑=1∶

0.2。調(diào)色料采用白水泥漿液，配比為水泥∶白水泥∶107膠=5∶1∶1，施作中以試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)。

2）貫通性裂縫。

貫通性裂縫對(duì)工程質(zhì)量危害較大，必須采用有效的治理方法。沿裂縫方向鑿成一條溝槽，在溝槽內(nèi)每隔50 cm左右鉆一孔，孔深為二襯厚度的1/2～2/3，一般不得小于15 cm。鉆孔后再在孔內(nèi)安裝 10的壓漿管道，利用環(huán)氧樹脂砂漿固定，灰刀將砂漿壓實(shí)抹光。環(huán)氧樹脂砂漿配比為環(huán)氧樹脂∶水泥∶細(xì)砂∶乙二胺∶二丁酯=1∶1.6∶3.2∶0.1∶0.12，其中乙二胺是固化劑，二丁酯是稀釋劑，環(huán)氧樹脂砂漿強(qiáng)度達(dá)到0.15 MPa～0.2 MPa時(shí)壓入水泥—水泥玻璃漿液或環(huán)氧樹脂漿液，壓漿結(jié)束后檢查其效果，裂縫表面用刮抹料和調(diào)色料處理。

3）密集裂縫。

襯砌混凝土背后的空洞或襯砌厚度不足而引起的密集性裂縫，在裂縫范圍內(nèi)以間距1 m左右交錯(cuò)布點(diǎn)，鑿成10 cm×10 cm大小，深5 cm的方槽，再用風(fēng)鉆打入中空注漿錨桿（勿接觸襯背防水層），注入水泥砂漿，灰砂比為1∶3，水灰比為1∶1，施工時(shí)注漿壓力保持在0.4 MPa～0.66 MPa為宜，注漿結(jié)束后，當(dāng)達(dá)到規(guī)定壓力而砂漿壓不進(jìn)時(shí)，即認(rèn)為已經(jīng)注滿，注漿孔用環(huán)氧樹脂砂漿抹平，再用刮抹料和調(diào)色料處理。

4.2 氣泡、泛砂的處理

模板拆移后，應(yīng)及時(shí)對(duì)混凝土表面氣泡等小缺陷進(jìn)行修飾。一般作不同配合比的灰白水泥對(duì)比試驗(yàn)（一般比例在1∶1～5∶8之間），砂選用特細(xì)砂（0.7 mm～1.5 mm）制作水泥砂漿，配比的效果應(yīng)與二襯混凝土色澤統(tǒng)一，用抹子、泡沫塊擦抹修飾，即可達(dá)到預(yù)期效果。

5 結(jié)語

隧道二襯混凝土施工是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的作業(yè)，哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差，都會(huì)出現(xiàn)不同程度的混凝土表面質(zhì)量通病，為此，施工現(xiàn)場應(yīng)配備施工經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，應(yīng)逐次分析研究施工中發(fā)生的各種情況，完善施工措施，力求勞力組織和機(jī)械配置合理化、科學(xué)化，強(qiáng)調(diào)支撐和搗固密實(shí)，規(guī)范作業(yè)是保證混凝土質(zhì)量的根本措施。施工中要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。一座隧道第一模二襯混凝土施工拆模后，要及時(shí)組織總結(jié)，對(duì)施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，要及時(shí)查找原因，認(rèn)真制定對(duì)策，力爭克服混凝土表面常見病害。

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