邵宗文

（云南省公路工程監(jiān)理咨詢有限公司,云南 昆明 650000）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通運(yùn)輸日漸繁榮，導(dǎo)致交通壓力加大。為了緩解交通壓力，新建高速公路越來越多，隧道工程數(shù)量也呈現(xiàn)增長態(tài)勢。二次襯砌混凝土施工是目前隧道襯砌工程主要采用的施工技術(shù)，通過二次支護(hù)為隧道圍巖提供更安全的支撐。在隧道建設(shè)中，二次襯砌容易出現(xiàn)拱頂空洞等各種質(zhì)量問題，不僅影響美觀，還會影響工程整體質(zhì)量。該文通過介紹隧道二次襯砌混凝土施工采用合理的施工工藝以及質(zhì)量控制措施，為實(shí)際工程建造提供一定的參考。

1 工程概況

大理－漾濞－云龍－蘭坪高速公路云龍至蘭坪段新井隧道工程設(shè)計(jì)為分離式長隧道，起于大理州云龍縣關(guān)坪鄉(xiāng)北側(cè)，順接大理至漾濞至云龍段高速公路（大理段一期工程），止于怒江州蘭坪縣金頂鎮(zhèn)東北的大公甸，與擬建鶴（慶）蘭（坪）高速公路止點(diǎn)相接，路線長71.601 km。新井隧道按新奧法設(shè)計(jì)，采用初期支護(hù)和二次襯砌相結(jié)合的復(fù)合式襯砌。整個工程涉及的地形地質(zhì)情況較為復(fù)雜，工程實(shí)施難度大、技術(shù)要求高，地質(zhì)、水文條件錯綜復(fù)雜，要全面考慮氣候、地面沉降等客觀自然地理?xiàng)l件，因此需要在工程實(shí)施之前進(jìn)行實(shí)地考察與勘驗(yàn)。整個高速公路隧道工程任務(wù)量大，二次襯砌難度較高。施工實(shí)踐中，對二次襯砌混凝土施工技術(shù)及存在問題加以分析，提出優(yōu)化方案，既能保證整個工程的安全高效實(shí)施，也為之后的高速公路隧道二次襯砌實(shí)施方案提供參考。

2 隧道二次襯砌功能研究

2.1 增加隧道的安全性能

在隧道建設(shè)初期，圍巖的穩(wěn)定性主要是由初期支護(hù)承擔(dān)的，但是，由于部分巖體如軟巖具有噴射混凝土、錨索、鋼柱以及支護(hù)圍巖等時間流變特點(diǎn)受周圍環(huán)境以及其他不確定因素影響，巖體穩(wěn)定性會隨著時間的延長而減弱，如巖體受到地下水的腐蝕等，就會導(dǎo)致巖體強(qiáng)度下降，進(jìn)而影響隧道的穩(wěn)定性。為了提高隧道的穩(wěn)定性，提高隧道投入使用后的安全系數(shù)，在隧道建設(shè)過程中可以采取二次襯砌法，用以改善隧道的支護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性，克服其他因素導(dǎo)致的安全系數(shù)下降問題[1]。

2.2 控制圍巖的變形

近年來，高速公路數(shù)量不斷增加，隧道建設(shè)工程也隨之增加。由于高速公路隧道使用年限長，為了保證隧道在運(yùn)營期間以及投入使用后永久穩(wěn)定、安全美觀，隧道施工需要采取二次襯砌法做好隧道質(zhì)量控制工作。調(diào)查結(jié)果顯示，如果隧道圍巖地質(zhì)條件良好，那么隧道初期支護(hù)依據(jù)新奧法施工原理施工后，隧道結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定。但是如果位于地質(zhì)條件一般的地段，初期支護(hù)很難保證隧道長久穩(wěn)定，加之變形時間長，大部分隧道都需要通過二次襯砌法，加強(qiáng)圍巖結(jié)構(gòu)變形支撐。而隧道二次襯砌的另一個原因則是防止在隧道建設(shè)完工投入使用后穩(wěn)定性不足，在遭遇破壞力較強(qiáng)的自然災(zāi)害時，初期支護(hù)不能完全保證圍巖穩(wěn)定，承受塑性區(qū)圍巖的蠕變壓力或受到其他附加壓力時，會造成周圍的構(gòu)造物損傷。因此，在隧道建設(shè)階段，需要通過二次襯砌法來控制圍巖的過多變化，加強(qiáng)山體支撐穩(wěn)定性。

2.3 其他功能

混凝土斷面本身粗糙度比較高，隧道內(nèi)風(fēng)流與墻壁碰撞，氣流分子相互擾動、碰撞形成的摩擦力很大，內(nèi)部環(huán)境就會受到風(fēng)壓影響，對隧道內(nèi)的通風(fēng)節(jié)能以及施工期內(nèi)氧氣含量都特別不利。二次襯砌法的應(yīng)用，不僅可以降低風(fēng)壓帶來的負(fù)面影響，還可以降低能耗、節(jié)約資源。二次襯砌還可以負(fù)擔(dān)燈具、通電機(jī)具等設(shè)備的重量，在提高光照度的基礎(chǔ)上又保證不會產(chǎn)生眩目的感覺，同時還可以維持內(nèi)部溫度、支撐防水層，從而避免初期支受到的腐蝕，并增加洞內(nèi)的消防效果[2]。

3 隧道二次襯砌混凝土澆筑施工特點(diǎn)

3.1 施工作業(yè)空間非常有限

在現(xiàn)代高速公路隧道工程建設(shè)過程中，隧道長度一般比較長，穿越的地質(zhì)地層條件也比較復(fù)雜，隧道內(nèi)部施工條件、施工環(huán)境惡劣，隧道內(nèi)二次襯砌混凝土施工比露天混凝土施工難度更大。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)，采取復(fù)雜的混凝土澆筑施工技術(shù)，施工難度高、施工環(huán)境惡劣、作業(yè)空間狹小，各工序之間干擾大，加之隧道內(nèi)能見度低、空氣差、噪音大，在有限的空間內(nèi)開展二次襯砌混凝土施工作業(yè)十分不便，存在很大的安全風(fēng)險。

3.2 混凝土施工要求嚴(yán)格

高速公路隧道對二次襯砌混凝土施工有十分嚴(yán)格的規(guī)定，但事實(shí)上，很多二次襯砌混凝土施工不合格，配合比參數(shù)控制不嚴(yán)、隨意添加外加劑、混凝土的用水量控制不準(zhǔn)確等問題層出不窮，甚至有部分施工人員會在混凝土運(yùn)輸和泵送過程中私自加水。此外，混凝土施工需要確保其持續(xù)性，一旦發(fā)生施工中斷將會影響到整個工程的施工質(zhì)量。為了預(yù)防此類問題的發(fā)生，施工單位必須嚴(yán)格遵循國家有關(guān)方面的施工技術(shù)規(guī)范與準(zhǔn)則，加強(qiáng)混凝土拌和質(zhì)量管控，采取科學(xué)合理的質(zhì)量控制措施，如放置遇水膨脹止水條或止水膠、鑿毛建筑施工縫等方法，杜絕違規(guī)施工操作[3]。部分施工方為了保證工期進(jìn)度，混凝土未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)天數(shù)或者強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度就提前脫模，脫模后不及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理，這無疑會破壞混凝土結(jié)構(gòu)，影響工程質(zhì)量。為了保證隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，施工方需要嚴(yán)密把控二次襯砌混凝土施工流程以及施工操作的規(guī)范性，在混凝土施工時要確保一次成形，通過管理工作加強(qiáng)不同施工階段作業(yè)的嚴(yán)密性、連貫性。

3.3 二次襯砌振搗難度大

二次襯砌混凝土澆筑前，需要通過振搗使混凝土密實(shí)結(jié)合，如果沒有振搗或振搗密度不夠，就會導(dǎo)致混凝土均勻性差，隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的蜂窩。在隧道混凝土澆筑過程中一般會搭設(shè)模架，如果采用鋼扣件連接模架，將振搗嘴與澆筑口設(shè)置在同一邊壁上，就很難實(shí)現(xiàn)混凝土的均勻振搗。隧道曲面墻的鋼筋布置密度比較大，在對內(nèi)部各點(diǎn)進(jìn)行振搗時采用普通的振搗棒難以發(fā)揮作用，如果采用附著式振動器很容易損壞剛性較低的模架。如果采用襯砌臺車進(jìn)行混凝土澆筑，受襯砌臺車自身強(qiáng)度較大的影響，無法直接通過振動棒振搗側(cè)壁內(nèi)部。采用附著式振動器對各點(diǎn)的振搗效果也會大打折扣，難以保證混凝土內(nèi)部分層密實(shí)。另外，在對上部混凝土進(jìn)行澆筑的過程中，下部混凝土有可能已經(jīng)開始初凝，再次采用振搗器就很容易把下部混凝土震壞。

4 隧道二次襯砌混凝土施工常見問題以及對策

4.1 混凝土回彈強(qiáng)度不合格

在隧道澆筑工程中，混凝土強(qiáng)度不合格會導(dǎo)致隧道產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量問題，使隧道結(jié)構(gòu)承載能力下降，在投入使用后會大大縮短使用年限，隧道工程的防滲漏、抗凍性能及耐久性也會下降，因此相關(guān)單位必須重視混凝土強(qiáng)度不足問題，采取有效措施預(yù)防該類問題出現(xiàn)。上述情況的原因主要有以下幾點(diǎn)：一是在配制混凝土的過程中，所用原材料中的細(xì)集料石粉含量超標(biāo)，導(dǎo)致混凝土成分不達(dá)標(biāo)，不符合規(guī)范要求。二是在混凝土拌制過程中，拌和參數(shù)控制不嚴(yán)，各種材料摻配誤差超過規(guī)范要求數(shù)值，最終導(dǎo)致混凝土回彈強(qiáng)度不夠。三是現(xiàn)場澆筑時或者在混凝土澆筑完畢以后，施工人員沒有進(jìn)行很好的振搗，澆筑混凝土?xí)r振搗工作不到位或者澆筑不連續(xù)出現(xiàn)中斷，振搗不均勻，局部出現(xiàn)區(qū)域性漏振現(xiàn)象。四是用水量過大，這是由于施工人員為了施工方便，經(jīng)常往混凝土中加水以增加混凝土流動性，使得混凝土表面水膠比例擴(kuò)大，硬化后表面硬度不夠、回彈強(qiáng)度不合格，導(dǎo)致后期混凝土離析。針對此類現(xiàn)象，監(jiān)理人員需要嚴(yán)格把控混凝土施工流程，具體來說就是要求施工單位對進(jìn)場原材料嚴(yán)格把關(guān)，每批水泥材料進(jìn)場后均需對水泥與外加劑進(jìn)行相容性試驗(yàn)，對砂、石材料進(jìn)行含泥量、壓碎值、顆粒級配等指標(biāo)檢測，各項(xiàng)原料合格后方可投入使用。同時，加強(qiáng)混凝土拌和站的質(zhì)量管控工作，保證各種材料摻配誤差滿足規(guī)范要求，每車混凝土出站前均需進(jìn)行檢測，滿足要求后方可出站。加強(qiáng)對現(xiàn)場施工人員的技術(shù)交底工作，嚴(yán)格按照混凝土施工工藝施工，杜絕施工人員私自往混凝土拌和物中加水。

4.2 拱頂空隙問題

在隧道施工過程中，施工不當(dāng)很容易導(dǎo)致二次模筑襯砌的拱頂產(chǎn)生空隙乃至脫空、空洞。該項(xiàng)目也是高速公路隧道工程驗(yàn)收環(huán)節(jié)的必測項(xiàng)目。造成該問題的原因可歸納為以下兩方面：一是在澆筑過程中未能充分排除拱頂?shù)目諝?，產(chǎn)生拱頂空洞問題。二是由于某些無法預(yù)見的因素，造成拱頂未填充密實(shí)飽滿而產(chǎn)生空洞問題，如管路堵塞等。針對這一問題，可以采取一些安全措施，例如把排水閥設(shè)定在拱頂處，觀測拱頂?shù)呐潘疇顩r，澆筑過程中一旦觀測到混凝土從排水閥中排出，那么就表示拱頂?shù)幕炷烈褲仓枬M[4]。另外，還可以采用強(qiáng)度、剛性都較大的模板架體系，在澆筑過程中借助混凝土泵壓使拱頂處混凝土夯實(shí)。此外，隧道往往都有一定的坡度，混凝土具有良好的和易性，混凝土灌筑應(yīng)從低到高灌注，這樣可以使拱頂填筑密實(shí)無空隙。

4.3 鋼筋保護(hù)層厚度合格率普遍偏低

二次襯砌鋼筋保護(hù)層厚度控制問題是施工質(zhì)量控制工作的難點(diǎn)和重點(diǎn)，也是測量高速公路隧道工程主體耐久性的重要硬性指標(biāo)。高速公路隧道二次襯砌施工中，鋼筋保護(hù)層厚度不均、合格率較低是經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量通病。導(dǎo)致這一問題出現(xiàn)的原因主要有以下幾方面：首先，工程管理人員對二次襯砌鋼筋和臺車驗(yàn)收流于形式，未進(jìn)行實(shí)測實(shí)量等關(guān)鍵性驗(yàn)收步驟。施工過程中鋼筋和臺車定位放樣不準(zhǔn)，出現(xiàn)中線偏位，導(dǎo)致臺車兩側(cè)二襯鋼筋保護(hù)層不均勻，合格率大大降低。其次，仰拱施工時，預(yù)留鋼筋線型不順、偏位，導(dǎo)致二襯鋼筋搭接、焊接后出現(xiàn)鋼筋骨架扭曲、偏位，致使鋼筋保護(hù)層不均勻，合格率偏低。面對此問題，一般可以采用如下處理方式：一是嚴(yán)格管理與監(jiān)控整個施工流程，對鋼筋施工班組進(jìn)行技術(shù)交底，加強(qiáng)與施工人員之間的聯(lián)絡(luò)與溝通；二是要加密二襯拱腰位置的定位鋼筋，確保臺車定位和澆筑混凝土過程中鋼筋不發(fā)生移位晃動。在仰拱鋼筋施工過程中，相關(guān)人員密切關(guān)注二襯預(yù)埋鋼筋的定位環(huán)節(jié)，確保襯砌鋼筋的準(zhǔn)確定位安裝。同時，在混凝土澆筑時，應(yīng)進(jìn)行分層對稱澆筑，防止偏壓導(dǎo)致模板變形或位移，以保證二襯鋼筋的施工質(zhì)量，提高鋼筋保護(hù)層合格率。

5 提高隧道二次襯砌混凝土施工質(zhì)量的措施

5.1 加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制

二次襯砌混凝土施工需要盡可能發(fā)揮初期支護(hù)的承載能力，但又不能超過其承載能力，因此，二次襯砌混凝土必須具有強(qiáng)度高、耐久性好等性能。施工單位要使用性能較好的混凝土以保證其安全性，并在設(shè)計(jì)配合比時嚴(yán)格控制配合比參數(shù)，以確?；炷恋奶涠?。采取嚴(yán)格控制原材料進(jìn)場的措施，一方面，要求施工單位做好自查工作，監(jiān)理時刻進(jìn)行抽查，符合要求后方可投入使用；另一方面，做好混凝土拌制過程的質(zhì)量控制工作，確保所有的摻配參數(shù)都符合規(guī)定，滿足要求后方可出站。

5.2 規(guī)范施工工藝以及現(xiàn)場操作

施工中，結(jié)合作業(yè)水平和作業(yè)環(huán)境，采用合適的施工工藝，杜絕隧道二次襯砌混凝土施工常見問題?，F(xiàn)場施工人員需要嚴(yán)格按照混凝土施工工藝施工，不斷優(yōu)化施工工藝和作業(yè)流程。與此同時，混凝土在施工過程中，還要加強(qiáng)對現(xiàn)場施工人員的技術(shù)交底工作，在澆筑過程中提高混凝土振搗均勻性，確保混凝土施工連續(xù)性，保證二襯鋼筋的施工質(zhì)量，并提高鋼筋保護(hù)層的合格率。

5.3 強(qiáng)化施工監(jiān)督管理工作

在高速公路隧道二次襯砌施工中，對工程質(zhì)量的把控是一個系統(tǒng)工程。首先，要嚴(yán)格把控二次襯砌混凝土澆筑時間，做好監(jiān)督測量工作，嚴(yán)格按照測量數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工，保證每一道工序的驗(yàn)收均嚴(yán)格執(zhí)行“三檢制度”，檢查合格后方可進(jìn)入下一道工序施工。在隧道施工過程中，部分監(jiān)理人員往往采用人眼觀測、經(jīng)驗(yàn)判斷等方式進(jìn)行計(jì)算，忽略實(shí)際測量操作，沒有做到根據(jù)有關(guān)規(guī)定以及數(shù)據(jù)來指導(dǎo)工程施工，沒有認(rèn)真做好動態(tài)管理工作。相關(guān)單位需要嚴(yán)格執(zhí)行“三檢制度”，做到施工過程中嚴(yán)密觀測、及時糾偏，層層落實(shí)各環(huán)節(jié)作業(yè)流程以及監(jiān)管責(zé)任，確保各工序有人管、有人驗(yàn)、有責(zé)擔(dān)。在隧道模架的重要部位設(shè)立監(jiān)測站，隨時了解混凝土的施工狀況以及變化情況，提高二襯混凝土施工質(zhì)量[5]。

6 結(jié)語

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為了方便交通，我國修建的高速公路數(shù)量越來越多，相應(yīng)的新建隧道也越來越多。在隧道施工建設(shè)過程中，二次襯砌混凝土施工質(zhì)量直接關(guān)系到隧道工程質(zhì)量，不僅承載著隧道防水、安全儲備以及美化外觀等作用，還具有提升支護(hù)襯砌安全性的重要作用。傳統(tǒng)的隧道二次襯砌混凝土容易發(fā)生缺陷，針對隧道二次襯砌混凝土施工常見問題，明確隧道二次襯砌混凝土施工要點(diǎn)，提高二次襯砌混凝土的整體性及力學(xué)性，保證隧道二次襯砌施工質(zhì)量，從而減少高速公路運(yùn)營時隧道襯砌發(fā)生災(zāi)害的風(fēng)險，為類似工程施工提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。