隧道二衬混凝土常见问题控制

隧道二次衬砌衬常见问题及控制

1.外观质量

公路隧道断面尺寸大，混凝土二衬外观质量控制是一个难点。存在的常见问题有：环形接缝错台、漏浆；工作窗处错台、冷缝多；混凝土表面存在花斑、颜色不一致；处理不好直接影响隧道二衬外观质量。出现上述问题原因是多方面的，但主要是由于施工方法和工艺不当所致。

1.1原因分析

1.2技术交底

技术交底应按不同层次、不同要求和不同方式进行，应使所有参与施

工的人员掌握所从事工作内容、操作规程方法和技术要求。

凡技术复杂的重点工程、重点部位，应有总工程师向主任工程师、技术队长及相关职能部门负责人交底，明确关键性的施工问题，只要项目的施工方法和特殊工程的技术、材料、技术要求及注意事项等内容。普通工程应由主任工程师参照上述内容进行。

施工队一级的技术交底，由施工技术队长负责向技术员、施工员、质量检查员、安全员以及班组长进行交代，所承担的工程数量、要求期限、图纸内容、测量放样、施工方法、质量标准、技术措施、操作要求和安全措施等方面技术交底工作。

施工员向班组的交底工作是各级技术交底的关键。施工员向班组交底时要求结合具体操作部位，贯彻落实上级技术领导的要求，明确关键部位的质量要求、操作要求及注意事项，制定保证质量、安全的技术措施，对关键性项目、部位、新技术的推行项目应反复、细致地向操作组进行交底、必要时应做文字性交底或示范。

1.3 衬砌台车质量和安装定位要求

衬砌台车结构一般分为车体、模板、液压或丝杠支拆模系统，由工厂根据施工图纸订制后运至现场拼装。

车体一般采用桁架结构，必须满足刚度和稳定性要求。模板宜采用厚度为10mm、宽150cm冷轧钢板。模板加工时卷制半端端部拱顶曾设支撑，以防台车上浮造成拱部错台、漏浆等现象发生。在曲线段施工时应考虑通过调整左右侧搭接长度来平衡内外弧长差，调整应保证弧线圆顺。值得一提的是，在施工过程中，丝杆要反复的拆装，台车和丝杆之间起固定作用的销钉易滑落丢失，工人为了图方便就用一般的钢筋代替。在混凝土浇筑过程中，钢筋受力变形导致台车加固不牢靠，极为影响混凝土的外观质量，销钉较小不易被发觉，所以施工之前要特别检查。

1.4 模筑混凝土施工工艺控制要点

原材料必须经检验合格后方可使用，混凝土坍落度边墙宜小，拱部的宜偏大。在保证混凝土可泵性的情况下，宜尽量减小混凝土的坍落度，并

提高混凝土的和易性、保水性，避免混凝土泌水，一般选16cm左右。

为改善混凝土的和易性，增加其流动性，可适量掺加高效缓凝型防水剂；在衬砌混凝土中掺加粉煤灰有利于提高混凝土的和易性、保水性和密实度，有利于二衬的外观质量。

混凝土灌注采用分层、左右侧交替对称浇筑，每层浇筑厚度宜不大于1m台车前后混凝土高差不超过60cm，左右两侧高差控制在50cm以内，以防止侧压造成台车侧移及台车上浮。浇筑过程要连续。混凝土振捣应定人、定点、分区进行，一般采用插入式振动棒应保证二衬接缝不外露同时要严格控制振捣时间，一般控制在20s～30s。现场拼装完成后，应进行检查校正，最后对模板板块拼缝进行焊接并将焊缝打磨平整，应优先使用大块模板，以有效抑制翘曲变形。

台车以12m为宜，台车长度过短会造成衬砌环形接缝过多，既影响混凝土外观质量，有影响进度。台车模板与上一环混凝土表面的搭接长度以15cm为宜，搭接长度过小，宜将上一环搭接部位的混凝土顶裂，过大侧搭接处不易灭贴，易造成环形接缝处漏浆。

台车行走轨道应铺设于路面混凝土调平层上，保证台车的平稳，标高准确，轨道中心尽量与隧道中线平行，偏差宜控制在2cm范围内。

台车拼装后首次使用必须进行调试，调试主要内容有：衬砌台车现场拼装完成后，必须在轨道上往返走行3次~5次后，检查台车各部位连接件，紧固螺栓，加强焊接以提高其整体性；检查台车模板尺寸是否准确，其两端的结构尺寸相对偏差宜不大于3mm，否则需进行装修；衬砌施工前应对钢模板表面采用抛光机进行彻底打磨。清除锈斑，涂油防锈；一般情况下，每施作衬砌300m左右或有异常情况时，应对台车全面校验一次。

台车定位推荐采用五点定位法，以衬砌圆心为原点进立平面坐标系。台车行走至立模位置后，先利用竖向、横向和侧向丝杠调整期其标高及平面位置，使模板中心线与隧道中线重合。在用五点定位法复测台车模板两端断面，并用拉线法检查模板是否翘曲或扭动，直至准确为止。建议采用3个30t耳朵千斤顶在台车前板。

在混凝土浇筑的过程中，顶撑模板的丝杆会应为混凝土的侧压力和振捣等原因而收缩，因此要在混凝土的浇筑过程中要边施工边扭转丝杆才能保持台车的原位，才能避免出现错台和跑模。特别注意的是一定要在还没出现错台是就加固，否则等到错缝已明显就为时已晚了。

衬砌混凝土封顶，当灌注混凝土达到拱顶封闭顶部时，应加大泵送压力（一般为5MPa~6MPa），当挡头平板振捣器，保证顶部混凝土的密实性，同时应注意进行二次混凝土补压有利于防止拱顶空隙。

拆模采用最后一盘封顶混凝土试件现场试压达到的强度来控制，拆模时要小心，以防损坏混凝土边角。

1.5混凝土表面颜色形成机理

混凝土的形成过程为:水泥加粗细骨料加水再掺加一定的外加剂经过拌和、浇筑、振捣、养护成型。在混凝土内起着填充作用的胶凝材料—水泥包裹着整个骨料。混凝土构件表面充满了水泥浆。因此水泥的本色就是混凝土构件表面的颜色，这是基色。普通混凝土以灰色为主。基色的深浅通过用水最、水泥的成分以及施工措施和环境的变化来实施。

1.6混凝土表面颜色的影响因素及防治措施

1.6.1原材料

1.6.1.1水泥

由于各水泥厂家生产工艺不同、水泥成分各异导致水泥的顺色有很大的理异。所以使用过程中要做到水泥同一厂家、同一品种以确保混凝土颇色的一致。

防治措施:

l)严格控制水泥来源，避免不同厂家的水泥混用。所以尽量选用生产工艺先进、产量大、质量可靠、信誉高的大厂。

2)加强对进场水泥颜色的检验。常有同种水泥不同批次的颇色却有很大差异的现象发生有时呈灰色、有时呈青灰色、有时又呈黑色。这种现象在一些大厂也没有很好的杜绝。因而工地每进一批水泥应对其倾色进行目测或用比色卡对比。如发生较大变化应退场或禁止使用。

1.6.1.2粗细骨料

砂石原材料产地必须固定，同时严格控制针片状含最和含泥最。针片状石子含最大将会影响混凝土的流动性及混凝土表面颜色的不均匀。含泥量大将会使混凝土的颜色加深。

1.6.1.3配合比

1)水灰比变化的影响，由于对用水量掌握不准。混凝土时干时稀一般情况下水灰比小的混凝土干硬后多呈青灰色。颜色相对较深。水灰比大的混凝土干硬后多呈灰白色。颇色相对较浅。

2)混凝土内部质地不均。混凝土拌和质量不良影晌了混凝土内部各处均匀性发生变化。极易造成颇色上的差异。这是为什么同一盘混凝土浇筑的结构物表面颜色会出现明显差异的原因。

防治措施:

1)混凝土搅拌站应做到混凝土配合比各原料计且准确，特别是用水量的准确。确保水灰比在极小范围内波动，理论上只要能满足施工的振捣要求。混凝土坍落度越小混凝土的泌水越少，气泡也越少。建议非泵送混凝土的坍落度控制在8cm一10cm泵送混凝土控刹在16cm,同时应采取措施保证坍落度损失值。

2)严格控制混凝土的拌和质量。适当延长混凝土的拌合时间。确保拌和质最稳定。

3）掺入优质粉煤灰可改善混凝土的和易性便于浇筑成型。但掺量过大将造成混凝土表面倾色缺乏光泽。色泽不均。因此应严格控制粉煤灰的梅量。经过试验粉煤灰的掺量应控制在水泥用量10%以下较好。

1.6.1.4模板脱模剂

混凝土成型必须使用符合要求的模板。而施工中除了在模板上使用隔离剂外难免会依附其他各种物质。但是在混凝土达到一定强度以后，这些物质也便依附于混凝土构件表面，形成各种难看的污点。严重者将直接影响构件的外观质量。当然在模板比较光洁的情况下。混凝土表面的颜色不仅表现为基色，而且由子受脱模剂的影响，在混凝土构件表面将同时突出地表现出来因此对脱模剂的选用尤为要。

由于模板之间很难做到整体性，因此模板之间也就存在接头。由于制造、使用、保养等原因造成模板之间的接缝不密贴。在混凝土浇筑过程中，透过不密贴的部位出现漏浆、漏水;由于水泥浆的流失和随着混凝土养生的进行水分的蒸发。在接缝不密贴部位就形成麻面、翻砂或呈青黑色或者是花斑毛面状。

防治指施:

1）模板表面应光洁平整、尽量减少接缝。

2）对施工用模板的涂刷应及时均匀，并且使用质量好的脱模剂。如环氧树脂型脱模剂等。以阻止锈源的产生

3）一但混凝土出现锈斑，应及时处理。通常表面积小可用钢刷刷除。范圈较大则采用1: 10的草酸溶液进行擦洗后再进行砂轮机打磨以还原混凝土本色。

1.6.1.5夹层水线

通常施工缝的附近混凝土颜色深。且多呈条带状斑块，俗称水线。与混凝土浇筑的分层厚度基本一致。特别影响混凝土的外观形象，其主要形成原因为:

1）工地浇筑作业不连续。

2）由干混凝土的泌水、离析或施工中遇到雨水等原因造成混凝土局部表面有积水现象。在振均过程中振动棒有时会碰到模板，模板的振动会产生缝隙，积水就沿着缝隙往下流。从而形成带走水泥浆只剩下砂子和石子就形成了一条条松弱的流水痕迹就是水线，还有如果模板接缝不严就会漏浆。漏浆带走砂浆和水泥浆也会造成水线的现象。

3）相邻两层混凝土施工存在较长的时间间隔，在混凝土浇筑过程中。一般在一定厚度分层施工己达到振倒密实的效果。在第一层振倒完毕后顶面部分的混凝土将会有较多的砂浆。时间一长使该部分混凝土处于半初凝状态。流动性差、当第二层继续浇筑施工时。就很难将该部分夹层中较多的砂浆均匀上提。从而使这部分混凝土中砂浆含量较多。因砂浆不易硬化且产生颜色较深。所以就会在该层留有施工缝色差。

2.隧道衬砌钢筋保护层

2.1衬砌钢筋保护层超厚或过薄的原因分析

1）现场施工负责人、技术人员对钢筋保护层垫块设置的重要性认识不到位，检查制度执行不严，没有把保护层垫块作为质量主控项目进行控制。

2）钢筋保护层垫块安装数量不足，没有按照梅花形布设，特别是拱顶部位保护层垫块数量严重不足或未安装垫块，造成保护层厚度不够。

3)二衬钢筋在安装绑扎过程中，拱顶内层钢筋限界直接侵入保护层范围，造成钢筋没有保护层。

4)钢筋绑扎完成后，检查钢筋净空满足限界要求，但在混凝土浇筑过程中，拱顶钢筋存在下沉变形的现象，加之拱顶未安装保护层垫块和布设不当，造成保护层厚度不足。

3处理办法

3.1混凝土保护层作用

保护层最小厚度的规定是为了使混凝土结构构件满足的耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求。

1）混凝土结构中，钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种不同材料组成的复合材料，两种材料具有良好的粘结性能是它们共同工作的基础，从钢筋粘结锚固角度对混凝土保护层提出要求，是为了保证钢筋与其周围混凝土能共同工作，并使钢筋充分发挥计算所需强度。

2）钢筋裸露在大气或者其他介质中，容易受蚀生锈，使得钢筋的有效截面减少，影响结构受力，因此需要根据耐久性要求规定不同使用环境的混凝土保护层最小厚度，以保证构件在设计使用年限内钢筋不发生降低结构可靠度的锈蚀。

3.2垫块的选用

隧道二衬施工的过程为：清理尖锐的钢筋、锚杆、导管端头—清除初支明显不平整的部位—固定环向排水管和纵向排水管—挂设土工布、防水板—焊接或绑扎衬砌钢筋—焊接定位钢筋—台车就位—封闭当头模板—浇筑混凝土—拆除模板。

塑料垫块布置图

隧道断面多为圆弧形，采用垫砂浆土垫块固定衬砌钢筋，在混凝土的泵送浇筑过程中，要求左右侧及前后分次对称浇筑，流动的混凝土对钢筋产生侧压力以及在振捣混凝土时极易使垫块易滑落导致垫块的作用失效，最终导致钢筋保护一侧超厚一侧过薄或者拱顶过薄俩侧超厚的现象。砂浆

垫块仅有抵抗朝向模板的力而不能解决径向向外半径的力，所以不可取。

采用定位钢筋要求在台车就位之前提前焊接，导致其在台车就位以后钢筋实际保护层的尺寸难以把握，还容易将以挂设好的防水板戳通导致二衬渗水。

采用42*4钢管或钢筋保护层塑料垫块施工，固定效果好，受力面积均匀,特别是塑料垫块，圆形、卡在纵向钢筋上，与环向钢筋平行有利于混凝土的流动性建议采用。

塑料垫块布设图

3.2施工工艺控制

3.2.1定位、钢筋焊接及绑扎

在上一模与下一模交接处钢筋的保护层位置通过上一模已成型的混凝土面(沿着二衬的边缘)固定环向钢筋确定保护层的厚度。另一端，用全站仪在仰拱上放样左、中、右三个点，通过隧道中线点的高程和平面位置确定起拱线（即圆心）用线环弧确定环向筋的位置，将环向筋沿着弧线位置固定在焊接或绑扎钢筋的架子车上，起到确定保护层的作用。让后用7根纵向钢筋连接两圈环向筋起其他环向筋的定位线，以此为基础焊接环向主筋，最后绑扎纵向钢筋和箍筋就完成了钢筋工程。

上一模与下一模交接断面图

焊接或绑扎钢筋的架子断面图

3.2.2布设塑料垫块；焊接外侧定位钢筋及做好防水板的保护

完成钢筋工程后，就准备就位衬砌台车了。在此之前，在已绑扎好的纵向钢筋上纵、环向两每米安设塑料垫块，呈梅花形布置起到控制钢筋保护层的作用。行走台车及台车就位。从档头处和台车的窗口中检查钢筋保护层的情况，塑料垫块的设置有效的解决了钢筋保护不够的情况；但也存在钢筋保护层过厚和保护层厚度不均匀的情况，此时只有通过加设的定位钢筋顶在防水板上防止钢筋出现外移而导致保护层过厚和不均匀的问题。施做此工作一定要注意，防止将防水板戳通而留下隐患。

3.3.7浇筑混凝土

在混凝土的浇筑过程中要尽量避免震动棒打在二衬钢筋上，边浇筑边检查特别是在开启附着是振动器时，要仔细检查衬砌台车是否有跑模情况，及时加固。