隧道二次襯砌混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)分析

陽斌 楊凡 金增強(qiáng)

摘要：本文主要分析了隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)中混凝土施工技術(shù)，簡要地介紹了隧道二次襯砌的作用，并詳細(xì)地說明了隧道二次襯砌混凝土施工的要點(diǎn)和注意事項(xiàng)。所得結(jié)論具有一定的指導(dǎo)性，以供參考。

關(guān)鍵詞：隧道工程;二襯結(jié)構(gòu);混凝土施工

一、隧道二次襯砌的作用

隧道二襯發(fā)揮的作用隨著隧道周圍巖石級(jí)別的不同而發(fā)生改變。對(duì)于一級(jí)穩(wěn)定圍巖來說，因?yàn)閲鷰r自身的結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，因此在施工的過程中初襯結(jié)構(gòu)與圍巖之間的變形系數(shù)較小，在進(jìn)行二次襯砌的過程中，只需要重點(diǎn)關(guān)注防水、安全儲(chǔ)備、美化等方面的問題，基本不用承受圍巖的壓力;如果周圍是二級(jí)硬質(zhì)圍巖，初襯結(jié)構(gòu)與圍巖的變形系數(shù)同樣偏小，二次襯砌承受的圍巖壓力也較小，但是因?yàn)殄^桿鋼筋可能會(huì)出現(xiàn)銹蝕的現(xiàn)象，影響初襯機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此，在進(jìn)行二次襯砌的施工時(shí)，應(yīng)該將提高襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性作為主要目的。

二、隧道二次襯砌混凝土施工要點(diǎn)

（一）施工方法

根據(jù)經(jīng)典支護(hù)理論以及長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，隧道二次襯砌的施工是以初襯的支護(hù)結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)的，具體施工技術(shù)較為復(fù)雜，施工難度高。在進(jìn)行二次襯砌混凝土施工時(shí)，通常初襯結(jié)構(gòu)已經(jīng)穩(wěn)定，因此大多使用順作法進(jìn)行混凝土連續(xù)澆筑施工。

（二）施工時(shí)間

一般情況下，二次襯砌的混凝土施工通常是在錨噴支護(hù)（初襯）與圍巖變形基本穩(wěn)定后開始進(jìn)行，想要準(zhǔn)確的判定噴錨支護(hù)與圍巖變形是否穩(wěn)定，需要滿足一下三個(gè)條件：①圍巖變形的速度顯著減緩;②拱腳附近水平收斂量在0.2mm/d以下;③已經(jīng)發(fā)生的位移至少為總位移量的80%。

（三）混凝土施工

1.仰拱混凝土

為了保障混凝土的流動(dòng)性和密實(shí)度，在進(jìn)行隧道仰拱施工的過程中使用的混凝土坍落度應(yīng)該在120～140mm之間，利用插入式振搗器進(jìn)行振搗，在振搗時(shí)應(yīng)該注意不要損壞背貼式止水帶和防水層。仰拱在隧道中并不負(fù)責(zé)承重，因此對(duì)于強(qiáng)度的要求不需要過高，混凝土澆筑完成后，強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa時(shí)便可拆模，開始進(jìn)行后期養(yǎng)護(hù)工作。

2.拱墻混凝土

拱墻混凝土坍落度應(yīng)該在140～160mm之間，粗集料最好使用粒徑為5～20mm級(jí)配良好的碎石，并將中砂作為細(xì)集料。拱墻混凝土的施工通常采取從下到上分層的順序進(jìn)行對(duì)稱澆筑，需要注意的是，分層的厚度應(yīng)該維持在400mm以下。應(yīng)該使用平板式與插入式振搗器結(jié)合的方式進(jìn)行振搗混凝土的工作，為了確?；炷临|(zhì)量符合施工標(biāo)準(zhǔn)，澆筑作業(yè)應(yīng)該從施工段開始。在進(jìn)行混凝土澆筑的過程中，需要格外注意放料、提料、振搗的時(shí)機(jī)，尤其是混凝土泵滿后剎尖停泵的時(shí)機(jī)，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)控制，不能強(qiáng)行泵送，可能會(huì)出現(xiàn)壓垮模板臺(tái)車的情況。

3.拱頂混凝土

在進(jìn)行拱頂混凝土施工的過程中，通常使用泵送軟管將混凝土從模板臺(tái)車的進(jìn)料口由低至高緩緩注入混凝土，當(dāng)混凝土的高度接近頂部后，進(jìn)行封頂處理，并在堵頭的上端安裝兩個(gè)Φ50mm的排氣管，保證倉內(nèi)的空氣能夠完全排出，排氣管最好選擇橡膠或塑料等質(zhì)量較輕的材質(zhì)，防止其在水泥中下沉。在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)排氣管中有水流出，即代表灌注已經(jīng)完成，可以停止灌注工作，撤出水泥中的排氣管，并將圓孔堵死。進(jìn)行混凝土封頂時(shí)，為了能夠更好的排出混凝土中的空氣，提高灌注施工的質(zhì)量，應(yīng)該從內(nèi)向端模方向進(jìn)行灌注。

（四）回填壓漿

一般來說，在二次襯砌混凝土的強(qiáng)度達(dá)到80%以后，就可以開始進(jìn)行二次襯砌結(jié)構(gòu)的背后回填注漿工作了。注漿的材料通常選用1：1的水泥凈漿，注漿的壓力應(yīng)該維持在0.05～0.1MPa，終壓為0.2MPa?？v向注漿管應(yīng)該選取管徑為Φ20～42mm的PE管，縱向間距結(jié)合施工縫位置需要控制在3～5m，在防水板敷設(shè)完成后，將PE管粘在拱頂模筑襯砌外緣、防水板內(nèi)側(cè)，PE管的兩端分別與事先布置好的鍍鋅鋼管注漿口相連，鍍鋅鋼管的管徑由注漿管的管徑?jīng)Q定。同時(shí)，為了方便連接，鍍鋅鋼管的注漿口應(yīng)該露出一段長度，在30～50mm之間。在注漿完成之后，需要使用無損檢測手段來檢查是否存在局部空洞部位，如果發(fā)現(xiàn)空洞，應(yīng)逐個(gè)進(jìn)行鉆孔壓漿。

三、隧道二次襯砌混凝土施工注意事項(xiàng)

（一）混凝土收縮

混凝土的收縮有兩種形式，分別是干收縮和自收縮，收縮現(xiàn)象發(fā)生后會(huì)造成隧道二襯結(jié)構(gòu)裂開，導(dǎo)致滲水。干收縮主要是指在混凝土的養(yǎng)護(hù)停止后，因?yàn)榄h(huán)境溫度過高或較為干燥，使得混凝土內(nèi)部的水分大量流失，最終發(fā)生體積收縮的情況。自收縮是指在恒溫絕濕條件下，混凝土因?yàn)槟z凝材料的水化作用產(chǎn)生了自體收縮的現(xiàn)象。這兩種收縮方式都會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，使其出現(xiàn)裂縫。相關(guān)研究證實(shí)：當(dāng)混凝土中的水灰比小于0.35時(shí)，干收縮和自收縮的情況基本相同，如果比例高于0.35，混凝土的收縮就會(huì)以干收縮為主，自收縮基本可以忽略。因此，在進(jìn)行隧道二次襯砌混凝土施工時(shí)，如果想要防止將混凝土產(chǎn)生裂縫，應(yīng)該將對(duì)混凝土干收縮的控制作為工作的重點(diǎn)內(nèi)容。

與自收縮相比，干收縮對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的損壞更大，會(huì)造成不可逆的結(jié)構(gòu)開裂。如果混凝土所處的環(huán)境濕度下降，就會(huì)導(dǎo)致毛細(xì)管中的水分蒸發(fā)，使得臨界半徑減小，增大管道承受的壓力，形成管壁壓應(yīng)力，進(jìn)而造成收縮現(xiàn)象。目前我國大多數(shù)隧道二襯施工都采用流動(dòng)性較大的泵來輸送混凝土，澆筑剛剛完成的一段時(shí)間內(nèi)，混凝土的含水量較高，水分流失的速度也較快，但這時(shí)混凝土的強(qiáng)度有限，如果沒有及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，會(huì)因?yàn)槊?xì)管負(fù)壓的迅速增加而產(chǎn)生裂縫，這也是混凝土在拆模之后容易產(chǎn)生裂縫的主要原因。因此，想要防止隧道二襯結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，就應(yīng)該重視混凝土的養(yǎng)護(hù)工作。

除此之外，混凝土的干收縮與配合比也有著一定的關(guān)系，如果混凝土中水泥的占比較大，水灰比和砂率較高，就會(huì)導(dǎo)致混凝土更容易出現(xiàn)干收縮的情況，同等條件下，收縮量也會(huì)更大。當(dāng)然，在這一過程中混凝土徐變也會(huì)隨之發(fā)生變化，并影響其變形的性能，從某種程度上來說，混凝土徐變的上升，能夠緩解收縮帶來的危害。需要注意的是，影響混凝土收縮與徐變的因素并不是完全相同，這也就意味著不能依靠徐變來控制收縮程度，如當(dāng)混凝土中水泥的比例增加，收縮會(huì)隨之增加，但是徐變卻會(huì)減少，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的可能性進(jìn)一步上升。

（二）混凝土溫裂

外部環(huán)境溫度和混凝土內(nèi)部水化熱導(dǎo)致的溫度上升都會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生一定的影響。

（1）環(huán)境溫度。對(duì)于處在地下的結(jié)構(gòu)，外部溫度對(duì)其產(chǎn)生的影響極為有限，基本可以忽略;對(duì)于短隧道和中長隧道洞口等與外部環(huán)境接觸較多的部位來說，環(huán)境溫度的影響就較為明顯，在及夏季高溫和冬季低溫時(shí)，混凝土極易因?yàn)闊崦浝淇s現(xiàn)象導(dǎo)致裂縫;

（2）水化熱溫升。因?yàn)榇罅鲃?dòng)性泵送混凝土在隧道二次襯砌中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，以及人們對(duì)強(qiáng)度和安全性的錯(cuò)誤理解，使得混凝土中水泥的用量逐漸增多，水化熱造成的溫度上升愈發(fā)嚴(yán)重，導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。近些年來，隨著水化熱溫升造成的開裂現(xiàn)象越來越多，其已經(jīng)成為了影響混凝土質(zhì)量的主要因素。

結(jié)語（工作建議）

對(duì)于如何在隧道二次襯砌施工中提高混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性，本文針對(duì)性提出以下3點(diǎn)建議：

（1）當(dāng)襯砌的厚度在500mm以上時(shí)，應(yīng)按大體積結(jié)構(gòu)考慮，施工人員應(yīng)該全面分析水化熱帶來的影響;

（2）泵送大流動(dòng)性混凝土的施工工藝、混凝土的配合比、溫度等因素對(duì)混凝土的開裂情況有著至關(guān)重要的影響，相關(guān)人員應(yīng)該對(duì)此予以重視;

（3）如果隧道二襯出現(xiàn)了開裂的現(xiàn)象，裂縫的結(jié)構(gòu)承載能力較小，可以使用壓漿法進(jìn)行處理;對(duì)于滲漏病害，可以結(jié)合出現(xiàn)滲漏的具體位置進(jìn)行堵排。