隧洞襯砌泵送混凝土質(zhì)量缺陷及其預(yù)防

1、隧洞襯砌泵送混凝土質(zhì)量缺陷及其預(yù)防穆愛明黃鵬(陜西水利水電工程集團(tuán)有限公司第四工程公司陜西渭南71400())摘要通過施工實(shí)例，對隧洞襯砌因使用鋼模臺車和混凝土泵送技術(shù)而產(chǎn)生的混凝土質(zhì)量缺陷形成原因進(jìn)行了歸納和分析，對止水帶位置混凝土振搗不足，混凝土蜂窩麻面，施工縫夾砂、漏漿、錯(cuò)臺，骨料分離等質(zhì)量缺陷各提出幾種不同的預(yù)防措施。關(guān)鍵詞隧洞襯砌；泵送混凝土；鋼模臺車；質(zhì)量缺陷中圖分類號：TV431文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B隧洞已經(jīng)成為水利、鐵路、公路、

2、國防工程的重要組成部分，隧洞襯砌技術(shù)也在大量施工實(shí)踐中飛速發(fā)展。近年來，隧洞襯砌模板已經(jīng)普及鋼模臺車，襯砌混凝土多使用泵送混凝土，其施工工藝已經(jīng)比較成熟。但是，因?yàn)樗矶匆r砌使用鋼模臺車和泵送混凝土，容易在施工中卅現(xiàn)一些質(zhì)量缺陷，本文結(jié)合銅川市龍?zhí)端畮鞂?dǎo)流泄洪洞工程施工實(shí)際討論一下襯砌施工中質(zhì)量缺陷及其預(yù)防措施。1工程概況銅川市龍?zhí)端畮鞓屑~工程位于耀州區(qū)境內(nèi)的趙氏河上游，距耀州城區(qū)16km。導(dǎo)流泄洪洞位于龍?zhí)端畮鞓屑~工程大壩右岸，洞身段長

3、492m。泄洪洞為城門洞斷面，成型后設(shè)計(jì)斷面為45m73m(寬x高)。隧洞底板和側(cè)墻下lrl采用HFC40w6F2oo粉煤灰防凍抗?jié)B高強(qiáng)耐磨鋼筋砼襯砌，其余側(cè)墻和拱頂采用C30W6F200防凍抗?jié)B鋼筋砼襯砌，襯砌厚度在Ⅱ類圍巖段為04m，IV類圍巖段為I)6m。該工程施工時(shí)，底板和側(cè)墻下lm采用組合鋼模板，其余側(cè)墻和拱頂使用鋼模臺車，相應(yīng)地，混凝土也以泵送方式分次澆筑成型。使用鋼模臺車澆筑襯砌和混凝土采用泵送，加之表1實(shí)用堰與迷宮堰技術(shù)

4、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比表＼項(xiàng)目溢流量堰頂水頭開挖石方漿砌石鋼筋砼造價(jià)＼堰長(m)溢流系數(shù)堰型＼(I113／s)(m)(m)(132)(ITI)(萬元)實(shí)用堰641140045042142028615451185迷宮堰647()o0450708051231l_68575電至今，前池溢流穩(wěn)定，運(yùn)行良好，每次溢流形成的60多米高山瀑布成為電站的一大景觀。在溢洪道堰型改造設(shè)計(jì)中，需要注意的是，迷宮堰改造后所解決的是縮短堰體長度，增大過堰流量的問題，并不能

5、因此而增大溢洪道泄流能力。因此，采用迷宮堰技術(shù)改造已建水庫溢洪道，要求溢洪道泄槽的泄洪能力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)泄洪量要求，以保證不會因過堰能力增大而溢洪道過流能力不足導(dǎo)致泄槽段出現(xiàn)淹沒流流態(tài)。設(shè)計(jì)常用的方法是加高溢洪道邊墻，這種技術(shù)特別適用于山丘地區(qū)溢洪道泄槽段底坡坡比大于1：10的小型水庫除險(xiǎn)加固工程無閘控制溢洪道改造。用迷宮堰改造：lK庫溢洪道可增加泄流能力，或增加興利庫容，投資省，便于管理，優(yōu)點(diǎn)較多，因此迷宮堰確是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)選堰型。迷宮堰

6、的折線泄水前沿比同等寬度的直線堰長數(shù)倍，從而具有在相同水頭下，其泄洪能力比直線堰大得多，且施工簡便，工程量相對少，運(yùn)行營理方便的優(yōu)點(diǎn)，特別是它能在較低水頭時(shí)渲泄較大的流量，因此特別適用于溢流寬度受限的水利樞紐或者改建已有的溢洪逾。由于迷宮堰的經(jīng)濟(jì)、高效、方便布置以及便于運(yùn)行管理等諸多優(yōu)點(diǎn)，在今后的水利工程建設(shè)中將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前，國家“十二五計(jì)劃”的大力實(shí)施，加涅了水利建設(shè)投資，我省正在全面實(shí)施的病險(xiǎn)庫除險(xiǎn)加固工程，電站增容

7、改造工程，其原工程由于各種原因，存在設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)偏低或洪水計(jì)算過小、溢洪道的泄洪能力不足，電站增容改造，引水加大，前池加高，溢流能力不足等水利改造工程，將已有溢洪道改建成迷官式溢洪道比傳統(tǒng)的在其他位置再修建一個(gè)溢洪道的方案明顯優(yōu)越。如能在加固擴(kuò)建中設(shè)計(jì)推廣迷宮堰，必將帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。西水利(責(zé)任編輯：黃靈芝)(二=o(OcC混凝土分兩次澆筑，在襯砌澆筑初期出現(xiàn)如漏漿、夾砂、蜂窩麻面等較難解決的混凝土質(zhì)量問題。2隧洞襯砌施工

8、特點(diǎn)隧洞襯砌在結(jié)構(gòu)、材料、工藝、施工機(jī)械和環(huán)境方面具有以下主要特點(diǎn)：①隧洞斷面形狀主要有圓形、矩形、城門洞形(圓拱直墻式)、馬蹄形等，一般情況下隧洞斷面形狀不改變，可使用定型鋼模或鋼模臺車。②隧洞混凝土襯砌厚度較小，～一收不超過1m。③隧洞襯砌大多采用鋼筋混凝土，混凝土配筋率較高，鋼筋雙層布囂，直觀的表現(xiàn)是鋼筋密集。混凝土一般采用流動(dòng)性較大的混凝土，便于入倉和振搗。近年來，泵送混凝土已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于隧f|4襯砌。④焰條隧洞需留多條昆凝土

9、伸縮縫，伸縮縫處設(shè)置整圈形狀與隧洞斷面相似的止水帶。⑤采用鋼模臺車須先澆筑隧洞地板和下部約lm高側(cè)墻，后澆筑側(cè)墻和頂拱。⑥定型鋼模臺車板面積較大，混凝土人倉和振搗必須在板而開孔。⑦隧洞內(nèi)空間狹小，鋼模臺車面板伸縮范圍有限。⑧模板只需安裝單面，模板堵頭一端必須與凹凸不平的巖石而或噴射混凝土面接觸。⑨大面積模板遮擋施1：人員視線，不利于混凝土入倉、振搗問題的發(fā)現(xiàn)。3缺陷形成原因及其預(yù)防措施銅川市龍?zhí)端畮鞂?dǎo)流泄洪洞襯砌使用鋼模臺車和混凝土泵澆

10、筑，施工中現(xiàn)了混凝土缺陷，筆者在施工過程中通過不斷實(shí)地試驗(yàn)和總結(jié)，找了防止質(zhì)量缺陷的薄弱環(huán)節(jié)，并針對性的采取了預(yù)防措施，保證了施工質(zhì)量。(11止水帶周圍混凝土不能振搗密實(shí)及其預(yù)防措施。該導(dǎo)流泄洪洞為城門洞形(圓拱直墻式)，混凝土襯砌厚度較小，加之鋼筋密集，鋼模臺車開L面積很小，對側(cè)墻止水帶部位混凝土振搗非常閑難，振搗棒很難伸入止水帶附近，拐角和曲線段止水帶兩側(cè)混凝土一般成為振搗薄弱部位，容易現(xiàn)質(zhì)量問題。要使止水帶處混凝土振搗密實(shí)，應(yīng)在鋼

11、模臺車靠近兩端止水帶處留人倉孑L或振搗孔，便于振搗棒對止水帶周圍混凝土振搗。同時(shí)，對振搗棒不能觸及部位可人工手持鋼筋棒捕搗?？臻g太小振搗器不能插入和人工振搗也有困難時(shí)可截?cái)嗌倭夸摻睿糇闳?二和器具操作空間。施】人員進(jìn)入襯砌鋼筋網(wǎng)內(nèi)反復(fù)振搗止水帶兩側(cè)，確保止水帶安裝質(zhì)量和混凝土振搗密實(shí)。(2)昆凝土現(xiàn)較多蜂窩麻面及其預(yù)防措施。蜂窩麻面也是龍?zhí)端畮鞂?dǎo)流泄洪隧洞襯砌出現(xiàn)的質(zhì)量問題之一。究其原因筆者認(rèn)為主要有以下幾個(gè)方面：①鋼模臺車板面開孔數(shù)

12、量較少、間距大，襯砌鋼筋密集，混凝土振搗器觸及不到位。②模板表面粗糙不光滑、未涂刷脫模劑，混凝土中氣泡不能排出也是出現(xiàn)蜂窩麻面的重要原因。③混凝土用水量過大，水分在混凝土凝結(jié)過程中聚集在模板與混凝土交界面，造成混凝土表面蜂窩麻面。④混凝土振搗方法、振搗順序、澆筑厚度也對混凝土蜂窩麻面形成具有重要影響。根據(jù)上述對使用鋼模臺車和泵送混凝土澆筑的隧洞襯砌混凝土蜂窩麻面形成原因的分析，可采取下面具體措施減少蜂窩麻面：①減小鋼模臺車襯砌側(cè)墻模板面

13、開孔間距或者增加開孔密度。在縱向和豎向增加開孑L數(shù)量，縮小各開孔振搗覆蓋面，使混凝土振搗器能夠很容易地振搗任何部位。確保不留振搗死角，以有效減少襯砌面蜂窩麻面。②在鋼模臺車組裝或使用前對臺車模板面進(jìn)行徹底打磨除銹，保證模板面光滑無雜物粘附。打磨除銹之后在模板與混凝土接觸面涂刷脫模劑，首次使用必須涂刷多次，脫模劑涂刷全面均勻，無遺漏部位和脫模液匯集現(xiàn)象。鋼模臺車每使用一次都必須檢查清理模板表面，保證下次使用效果。③加強(qiáng)施工過程質(zhì)量控制，嚴(yán)

14、格按照施工配合比配料，在混凝土攪拌、運(yùn)輸、泵送、入倉、振搗等各個(gè)環(huán)節(jié)禁止為提高混凝土的流動(dòng)性隨意在混凝土中加水，或者為降低成本隨意減少水泥用量。因?yàn)榧铀蜏p少水泥用量相當(dāng)于增大混凝土的水膠比，超量水分聚集在模板表面，混凝土硬化后形成蜂窩麻面。④混凝土振搗棒操作按照快插慢拔的方法進(jìn)行，棒體傾斜于混凝土表面，由深向淺緩慢從倉面一端向另一端依次振搗，不可跳躍隨意振搗。⑤混凝土分層澆注，下層混凝土振搗完畢后才準(zhǔn)澆筑上層混凝土，一次澆筑厚度不宜大

15、于40era，振搗器應(yīng)深入下層混凝土深度不少于5era，保證深層混凝土內(nèi)氣體振搗排出。(3)側(cè)墻一二期混凝土接縫夾砂、漏漿和錯(cuò)臺及預(yù)防措施。隧洞襯砌使用鋼模臺車必須首先澆筑隧洞地板和部分底部側(cè)墻，為臺車運(yùn)行提供良好場地。底部側(cè)墻以組合鋼模為模板澆筑，待混凝土硬化拆除模板后再使用鋼模臺車澆筑側(cè)墻和拱頂混凝土。襯砌側(cè)墻使用不同模板分兩次澆筑成型，必然會在一二期混凝土交界面留下施工縫。施工縫處通常成為襯砌側(cè)墻質(zhì)量問題匯集點(diǎn)，主要有接縫夾砂、漏

16、漿掛簾、錯(cuò)臺等影響混凝土外觀和內(nèi)在質(zhì)量的缺陷。接縫夾砂，是在施工縫夾層處混凝土或砂漿中的沙礫表面附著的水泥漿被水沖刷后裸露出沙礫原貌的現(xiàn)象。接縫夾砂形成原因主要有三點(diǎn)：①一期混凝土表面鑿毛處理后，在澆筑混凝土前用水沖洗和濕潤混凝土面時(shí)留下積水，倉面鋪填砂漿時(shí)排擠出的積水沖刷砂漿，使砂漿中的水泥漿脫離沙礫表面形成夾砂現(xiàn)象。②混凝土泵內(nèi)的清洗水不能清除干凈，隨泵送前沿混凝土一起進(jìn)人混凝土倉面，沖刷掉接縫處砂漿和混凝土內(nèi)沙礫表面的水泥漿形成夾

17、砂。③混凝土出現(xiàn)的泌水沿施工縫外滲時(shí)沖刷掉沙礫表面的水泥漿形成夾砂層。要克服夾砂現(xiàn)象，必須采取綜合措施。①在倉面鋪填砂漿前清理倉面積水。②不將混凝土泵內(nèi)用于潤管的砂漿泵入倉面內(nèi)，以免裹挾泵管中清洗水的漿體進(jìn)入倉內(nèi)，造成夾砂。③使用保水性好的水泥或者調(diào)整混凝土的和易性，減少混凝土的泌水，防止泌水沖刷砂礫形成夾砂。側(cè)墻施工縫漏漿和錯(cuò)臺形成原因主要是側(cè)墻底部和上部使用不同模板，施工精度和模板適應(yīng)性不同，二期混凝土使用的鋼模臺車不能很好地貼合一

18、期摻合面，混凝土漿在施工縫漏漿和形成錯(cuò)臺。解決的根本辦法是提高施工精度，嚴(yán)格控制側(cè)墻底部混凝土模板的安裝精度，使成型后的側(cè)墻底部混凝土面平整規(guī)正，有利于上部鋼模臺車面板貼合嚴(yán)密，不漏漿不錯(cuò)臺。在一、二期混凝土摻合面黏貼泡沫膠帶，也能有效減少漏漿掛簾和錯(cuò)臺。(4)混凝土骨料不均勻及預(yù)防措施。襯砌使用鋼模臺車時(shí)混凝土入倉孔位置固定，而且數(shù)量少、間距大，混凝土在倉內(nèi)的布料基本依靠自流。但是倉面密集的鋼筋阻礙了混凝土的流動(dòng)，特別是阻礙粒徑較大的

19、骨料運(yùn)動(dòng)，使得混凝土粗細(xì)骨料分離并導(dǎo)致混凝土骨料的分布不均，這種骨料的分布不均一般成為襯砌混凝土質(zhì)量的隱性缺陷。嚴(yán)重時(shí)，粗骨料、細(xì)骨料和水泥漿分離堆積，直觀的表現(xiàn)是混凝土表面在粗骨料聚集處出現(xiàn)稠密的蜂窩麻面，這種蜂窩麻面分布不均，無規(guī)律。鷦決混凝土骨料分布不均，就要縮短混凝土自由流動(dòng)的路程和減小混凝土流動(dòng)中的障礙。可采取以下幾個(gè)措施：①在鋼模臺車面板上入倉孔數(shù)量增加。縮短卸料點(diǎn)間距。②倉內(nèi)卸料著落點(diǎn)固定在鋼筋密度較小的襯砌雙面鋼筋網(wǎng)中間