隧道衬砌混凝土质量主要通病的预防和控制

隧道衬砌混凝土质量主要通病的预防和控制

隧道衬砌混凝土质量存在一些问题当前，隧道衬砌混凝土质量存在的主要问题有：衬砌表面水波纹和气泡、衬砌接茬错台、背后空洞、混凝土开裂等。现针对其问题产生原因作一剖析，并提出预防和控制措施。衬砌表面水波纹和气泡混凝土在灌注过程中的振捣不精确，造成浮浆太多甚至是局部混凝土的离析。模板质量和脱模剂的使用不当也会造成水波纹的出现。气泡的形成主要是混凝土在密实过程中的排气粘附造成的，与模板的角度、材质、振捣的方法等均有较大的关系，可影响结构外观的使用效果。衬砌接茬错台混凝土衬砌的错台主要反映在分两次浇注的混凝土的接合部位，小半径曲线外侧的错台尤其明显，可影响结构外观的使用效果。背后空洞二次衬砌混凝土背后的空洞主要反映在拱顶部位。混凝土灌注自下而上至拱顶后，受到压力、模板和防水材料的限制，造成一定程度的空洞，可影响结构实体使用效果。混凝土开裂在实际施工过程中，普遍存在各种原因造成的混凝土开裂现象，轻者为不影响结构使用的裂纹和细微裂缝，经修补可以满足外观要求，本身对衬砌结构使用没有影响；重者则造成大的裂缝甚至衬砌结构移位，直接影响衬砌结构的使用，甚至造成结构的破坏。质量问题形成的原因剖析

衬砌表面水波纹和汽泡

混凝土在灌注过程中的振捣是使混凝土密实的主要手段，但由于混凝土的水灰比在实际操作中掌握不精确，模板质量和脱模剂使用不当，造成浮浆太多，甚至是局部混凝土的离析。由于混凝土入模后的振捣，使模板表面因水泥浆和脱模剂在高频振动下的混合液是造成水波纹出现的主要原因。因为目前脱模剂大多使用机油、柴油的混合物，甚至是废旧机油，加之混凝土的振捣过程在现场实际控制中多以过振为佳，更加剧了贴近模板表层混凝土浆液的不均匀性，从而产生大量的水波纹。衬砌表面水波纹和汽泡

气泡的形成主要是混凝土在振捣密实过程中的排气粘附造成的，与模板的角度、材质、振捣方法等有较大的关系。混凝土在振捣密实过程中不断从其内部排出气体，减小空隙率，随振捣时间的加长气泡排出逐渐减少。在振捣过程中，靠近模板的气体会顺模板向上排出，但由于模板表面的脱模剂和水的张力作用，一大部分气体在排出过程中形成气泡吸附在模板表面而不能排出，这些气泡在拆模后会形成混凝土表面的小坑，影响外表美观。气泡产生还与模板的角度有较大关系，拱部由于模板渐趋于混凝土下部而气体向上排出一般很少有气泡产生，而曲墙下部的模板，气体在向上排出时，大部分不能沿模板有效排出，附着在模板上而造成大量的气泡。实际情况表面曲墙下部是气泡的重灾区。衬砌接茬错台

混凝土衬砌的错台主要是混凝土分次浇筑在接触位置由于模板设计、变形及本身结构限制等引起的。模板就位后与前次浇筑混凝土有搭接，由于模板设计前后不完全一致，加固强度也不完全一致，曲线多以分段直线衬砌（以折代曲），造成两次混凝土衬砌接茬处搭接后，混凝土形成错台。另外模板在实际混凝土灌注过程中，没有很好地进行模板看护或无专人负责模板监控，造成模板局部变形跑模而形成错台。背后空洞

二次衬砌混凝土背后的空洞主要反映在拱顶部位。现在一般的隧道衬砌均采用整体式模板台车，泵送混凝土一次性灌注，在灌注过程中经常会遇到灌注接近拱顶时：①由于防水卷材预留不足，拱顶防水卷材紧绷造成其背后与初期支护有一定间隙无法灌注混凝土，造成直接空洞；②混凝土灌注至拱顶后，没有及时调整混凝土的水灰比，而且并不是控制一定泵送压力进行灌注，造成拱顶混凝土没有灌注饱满而形成空洞；③堵头模板与初期支护不密贴，同时又没有进行有效堵塞，造成混凝土灌注不饱满而形成拱顶衬砌前端空洞。混凝土开裂

混凝土开裂形成的原因是多种不利因素综合作用的结果。施工不规范造成的混凝土裂缝占了很大一部分，材料质量差或配合比不合理产生的开裂和设计不当引起的开裂仅占一小部分。主要形成的原因包括以下几方面。混凝土开裂

1、设计局部与实际地质不符、处置不当，设计单位在设计勘察时无法深入地开展地质勘探工作，隧道围岩类别评价及支护结构设计时缺乏必要准确的依据，而且实际地质情况与设计截面不相适应，造成结构受力与设计的严重不符。混凝土开裂

2、施工方法和现场操作不规范、管理不到位①隧道开挖控制不严格，监控量测检查不到位，现场管理不严格，个别部位衬砌厚度严重不足，衬砌混凝土厚度严重不均匀，造成局部应力集中而产生混凝土的开裂。由于没有严格进行监控量测，不能科学地判断围岩的变形和收剑情况，盲目进行二衬混凝土的施工，造成混凝土不能抵抗围岩变形从而产生开裂；②不严格执行相关规范要求，盲目追求施工进度，过早拆除模板，拆模后不进行有效的养护（特别是靠近洞口的地段），造成混凝土水化热不能有效循序散发、混凝土自身承载力不足，局部混凝土在不能有效抵抗外力的情况下，产生局部变形，进行应力的二次分布而导致开裂。混凝土开裂③软弱围岩地段不能严格执行设计，基底清理不彻底，仰拱填充施工偷工减料，没有根据实际围岩情况对沉降缝的设置进行调整，除非是出现重大情况，一般很少向设计、监理单位反映，同时监理人员水平也参加不齐，对设计缺陷或不足难以提出建设性意见或建议，多种因素的综合作用，造成设计不能满足实际地质情况，从而发生混凝土的开裂；混凝土开裂④混凝土机械拌合过程中原材料不严格计量，随着掺加外加剂，没有严格或者不能严格根据现场砂、碎石的实际含水率及时调整施工配合比，造成混凝土水灰比与设计不符，混凝土质量不能满足设计要求；没有严格控制混凝土灌注速度，造成模板压力的剧变，局部变形引起初凝混凝土产生开裂。预防和控制措施

根据实际情况分析，对在施工过程中存在的质量问题，采取必要的预防措施，进行有效控制，减少甚至是杜绝了质量问题的发生。衬砌混凝土表面的水波纹和气泡的预防和控制1）提高混凝土的拌合质量，要求搅拌足够的时间（一般罐车运输时间≥2min,无搅拌运输时间≥3min）。2）严格振捣作业程序，控制好振捣设备和模板的距离以及振捣时间和气泡排出的关系，确保不漏振、不过振。采用插入式振动棒振捣时，要快插慢拔，确保与模板距离控制在10cm左右，并认真观察浮浆和气泡情况，确保振捣质量；采用附着式振捣器控制布置点位，综合考虑布置的位置、振动的范围、开机的时间和持续的时间，在开始时必须有专人进行入模观察，不断对浇筑过程进行总结、积累，以科学的数据指导后续施工。衬砌混凝土表面的水波纹和气泡的预防和控制3）在有条件的情况下,用厚2mm的钢板加工成长20cm、宽10cm的小铲,并焊钢筋把,在振动时让其紧贴模板进行插拔,以更好的排出气泡。4）在灌注过程中，利用橡胶锤对干曲墙下部的模板进行适当的锤击，加速气泡的排出。5）使用前认真进行模板面的打磨和涂油，一般要反复多次才能确保第一次使用正常，这也是模板使用一段时间后，反而不用涂脱模剂也能有好的表面的原因。使用好的脱模剂，不要使用废机油和柴油的混合物。衬砌三混凝三土接三茬错三台的三预防三和控三制1）控三制混三凝土三的灌三注速三度，三加强三振捣三，对三超挖三大的三位置三必须三有专三人进三入模三板内三进行三补强三振捣三，以三确保三混凝三土灌三注蜜三实。三有时三容易三出现三灌注三速度三快、三振捣三跟不三上，三致使三混凝三土局三部不三密实三而形三成空三洞。2)铺设三防水三材料三必须三由顶三部逐三步向三墙脚三进行三，增三加固三定锚三固的三点位三，并三预留三一定三的富三裕量三，避三免混三凝土三由墙三脚自三下而三上灌三注时三，受三防水三材料三限制三，使三拱顶三形成三空洞三。3）当三灌注三至拱三顶后三，适三当减三小混三凝土三的坍三落度三，在三封口三处，三以人三工干三硬性三混凝三土进三行填三塞。衬砌三混凝三土开三裂的三预防三和控三制1）严三格控三制混三凝土三的拌三合质三量，三主要三是混三凝土三配合三比和三混凝三土和三易性三的控三制。2）严三格执三行监三控量三测程三序，三进行三科学三分析三后指三导衬三砌作三业，三遵守三科学三的二三次衬三砌原三则，三对特三殊情三况（三一般三是变三形不三稳定三）必三须提三供分三析数三据，三建议三设计三单位三调整三衬砌三参数三。3）及三时进三行断三面检三测，三确保三开挖三轮廓三符合三设计三，杜三绝严三重衬三砌现三象的三发生三。对三模板三就位三时发三现的三侵入三不得三存在三侥幸三、偷三懒心三理，三必须三认真三进行三返修三，很三多局三部的三开裂三均是三由于三个别三位置三侵入三未处三理引三起。衬砌三混凝三土开三裂的三预防三和控三制4）认三真清三理基三底浮三碴，三并用三清水三冲洗三干净三，对三于有三仰拱三填充三的衬三砌，三严格三控制三和确三保仰三拱尺三寸、三厚度三，拱三墙衬三砌时三一定三要对三与仰三拱接三触面三进行三凿毛三清理三。5）对三于地