预拌自密实混凝土在隧道联络通道中的应用

何冬明

（上海隧道工程股份有限公司混凝土分公司，上海 200124）

He Dongming

(Shanghai Tunnel Engineer Company. Concrete Branch, Shanghai 200124)

0 前言

自密实混凝土适用于封闭结构、异型结构等振捣困难的混凝土结构（如联络通道）的施工。在上海地区众多软土隧道中，自密实混凝土被广泛用于联络通道的施工。隧道联络通道的顶板与土体紧密接触，空间狭小，混凝土施工时无法振捣，自密实混凝土以其良好的流动性和填充性能够完成这一异性结构的施工。

1 隧道联络通道结构概述

联络通道也称为旁通道，是连接上、下行隧道的地下通道，通常设在隧道最低的部位，在隧道使用过程中起到集、排水的作用，同时当遇到险情时能提供一个安全的横向逃生救援通道，是隧道的重要组成部分。联络通道一般为混凝土结构，由两个与隧道相交的喇叭口和通道组成[1,2]。联络通道一般内径较小，混凝土搅拌车等设备无法进入，且部分内衬为封闭结构，空间狭窄，无法采用常规浇捣方法，因此需使用自密实混凝土进行浇捣[1,2]。

联络通道是隧道施工过程中的最后一道工序，技术施工难度大，尤其在软土地层中，联络通道的施工存在着坍塌的危险。目前较多重大工程均采用冰冻法对土体进行加固处理，即采取特定工艺人为对施工区域内的土体实施冰冻，在冻土中挖掘联络通道，并浇筑混凝土结构，待混凝土强度达到设计要求时，再撤除冷冻设施，最终完成联络通道结构的施工。由于处在冻土包围的环境中，浇筑入模的自密实混凝土一直处于负温的条件下，水化程度和水化速度都会逐渐降低，甚至会停止或被破坏[2,3]。因此，在满足工作性的前提下还须考虑自密实混凝土的抗冻措施[2,3]。

2 自密实混凝土的特性

自密实混凝土[4-6]（Self-Compacting Concrete，简称SCC）是指拌合物具有很高的流动性并且在浇筑过程中不离析、不泌水，能在不经振捣(或略经振捣)的情况下，借重力自行填充模板各个角落的高填充性混凝土。

自密实混凝土与普通混凝土最大的区别在于，它的匀质性、填密性完全靠在自身的重量作用下，能够自流平填密。其主要有以下几个优点：

（1）具有很高的施工性能，坍落度260mm以上、扩展度600mm以上，无离析、泌水现象，不经振捣也能密实成型，可用于难以浇筑甚至无法浇筑的部位，避免了因振捣不足而造成的空洞、蜂窝、麻面等质量缺陷

（2）免振捣，可节约大量劳动力、缩短施工工期，由此带来的经济效益十分可观。

（3）可以消除因振捣而带来的噪音，这在提倡环保、保证居民生活质量的今天，自密实混凝土具有很大的吸引力。

（4）具有较高的抗裂能力和耐久性。

（5）硬化后体积稳定性好，不产生收缩裂缝，尽量避免内部缺陷。

据经验认为：配制自密实混凝土的技术关键是解决新拌混凝土的高流动性与高抗离析性的平衡与制约，并要确保在混凝土浇筑入模前始终保持这种适宜的平衡与制约，然后在浇筑入模后新拌混凝土中砂浆要迅速聚沉凝结，才能确保预拌自密实混凝土的工作质量。对于自密实混凝土的高流动性与高抗离析性的平衡与制约这对矛盾可以用图1表示。

图1 流动性与粘聚性的关系

由图1可见新拌混凝土具有良好填充性的区间是在高流动性与高抗离析性平衡点附近的A区和B区。

3 自密实混凝土在隧道联络通道中的应用实例

由上海隧道工程股份有限公司混凝土分公司所开发生产的预拌自密实混凝土解决了高流动性与高抗离析性平衡与制约的问题，具有较好的流动性和自密实性，并获得测试仪和外加剂的实用新型专利，是上海各类隧道的联络通道顶板无缝连接施工的有效工具。迄今已成功应用于上海地区多个软土隧道的联络通道工程：如长江隧道、大连路隧道联络通道、翔殷路隧道等。通过多个工程实例，SCC的实际应用趋于熟练，在业内享有一定声誉。

3.1 大连路越江隧道

大连路越江隧道是上海市重点工程，其联络通道均位于黄浦江底下。位于浦西岸边的为连接通道一、浦东岸边的为连接通道二。两通道相距约400m。连接通道与东、西线隧道接近正交连接，断面为圆拱形，净高2.70m、净宽1.50m、净截面积3.92m2，结构为单层钢筋混凝土，厚度为500mm。在连接通道与隧道连接处衬砌较厚，呈喇叭口状（见图2）。

图2 联络通道结构图

联络通道采用冻结法施工，即：在隧道内用水平孔冻结加固地层，使连接通道外围土体冻结，形成强度高、封闭性好的冻土帷幕，然后采用类似矿山法进行连接通道的开挖构筑施工。通道开挖过程中受力体系重新分布，由于冻土的蠕变性很好，暴露时间越长，冻土变形越大，快速施工是冻土安全的保证，虽然开挖掘进已采用短段短砌技术进行临时支护，并且及时对暴露的冻土墙进行保温，但通过减少施工工序，亦可大大减少冻土暴露的时间。由于联络通道拱顶部分内衬为现浇混凝土封闭结构，在高度仅50cm的狭窄空间内，无法采用常规混凝土浇捣方法。基于上述施工特点，经过项经部技术部门的讨论与比较，采用强度等级为C30P8的预拌自密实混凝土施工，即可较好的解决施工矛盾。施工时将拱顶与侧墙的内部结构一次浇捣，取消拱顶和侧墙间结构的施工缝，减少结构的渗漏水途径，预拌自密实混凝土较普通混凝土有易于浇注施工、良好的流动性、和易性和自密实特点，因此结构有较好的防水效果。

该工程现场施工效果良好，减少分次施工工序，简化了施工工艺流程，降低了劳动强度，节省了劳动力、振捣机具和能耗，拱顶及侧墙混凝土内实外光，墙面无裂缝。28d混凝土抗压强度达到43.9MPa，达到原设计强度C30的146.3%，抗渗达到P8要求。

根据大连路隧道联络通道施工实际情况，我们认为预拌自密实混凝土性能良好，能完全实现自流平，混凝土胶结性能良好，骨料分布均匀，抗压强度及抗渗性能良好。

3.2 翔殷路越江隧道工程

翔殷路越江隧道是上海市重点工程，其联络通道均位于黄浦江底下。位于浦西岸边的为连接通道一、浦东岸边的为连接通道二。连接通道与东、西线隧道接近正交连接，断面为圆拱形，结构为单层钢筋混凝土。在连接通道与隧道连接处衬砌较厚，呈喇叭口状。联络通道采用冻结法施工，由于联络通道拱顶部分内衬为现浇混凝土封闭结构，在高度仅50cm的狭窄空间内，无法采用常规混凝土浇捣方法。基于上述施工特点，经过项经部技术部门的讨论与比较，采用标号为C40P10的预拌自密实混凝土施工，即可较好的解决施工矛盾。施工时将拱顶与侧墙的内部结构一次浇捣，取消拱顶和侧墙间结构的施工缝，减少结构的渗漏水途径，预拌自密实混凝土较普通混凝土有易于浇筑施工，良好的流动性、和易性和自密实特点，因此结构有较好的防水效果（见图3）。

图3 联络通道浇捣横断面图

该工程现场施工效果良好，减少分次施工工序，简化了施工工艺流程，降低了劳动强度，节省了劳动力、振捣机具和能耗，拱顶及侧墙混凝土内实外光，墙面无裂缝。28d混凝土抗压强度达到48.4MPa，达到原设计强度C40的121%，抗渗达到P10要求。

3.3 上海长江隧道工程

上海长江隧道工程属于超大直径盾构法隧道，采用两台15.430m泥水加气压平衡盾构推进施工[7]。隧道长约8.9km （其中江中段7.5km），在东线隧道和西线隧道之间每隔830m左右设置1条连接通道，全线共设置8条连接通道。连接通道由与隧道钢管片相连的喇叭口和水平通道构成（见图4）。连接通道结构标准段设计内径2.74 m，外径3.34m，通道段钢筋混凝土支护厚度300mm，采用抗渗等级P10C40混凝土；喇叭口段内径2.74m，外径3.94m，钢筋混凝土支护厚度600mm，采用抗渗等级S10C40混凝土。连接通道工程采用水平冻结法加固地层，矿山暗挖法施工。

图4 连接通道结构示意图

联络通道的顶板与土体紧密接触，浇筑混凝土部位为封闭结构，空间狭小，混凝土施工时无法振捣，因此需使用自密实混凝土。此外，由于整个隧道尺寸的超长、超大和位置的超深，因此冰冻法施工中，冷冻机的温度特别低。据测，木砖内冻土帷幕的平均温度为-13℃。且由于工期要求，60d内混凝土在负温状况下强度需达到C40的要求。针对工程实际要求，本公司在普通自密实的基础上，采取混凝土自身防冻和添加防冻剂结合的方法增强混凝土的抗冻性，据此研制出防冻自密实混凝土。从工程应用情况来看，此混凝土不仅流动性好、满足施工要求，而且能在低温下不受冻害，在工程规定龄期内达到结构强度规定值，并通过采用合理的工艺措施，最终保证了联络通道混凝土顺利浇捣，耐久性达到100年的设计要求。

4 结语

通过各类工程施工，自密实混凝土的实际应用基本已趋于熟练。根据多个工程实践的成功实例，我们认为自密实混凝土在隧道联络通道工程中推广应用的前景非常好，将为我国的建设做出巨大的贡献。

[1]王志良，申林方，李明宇.冻结法施工的地铁旁通道实测数据分析[J].地下空间与工程学报，2010, 1(6): 138-143.

[2]颜晓芳.双层越江公路隧道联络通道冻结法施工技术[J].上海公路， 2007, 4: 40-43.

[3]李欢欢.高强负温自密实混凝土的配制技术研究[J].商品混凝土，2010, 8: 36-38.

[4]林政，林莺等.预拌自密实混凝土工作质量控制技术研究[A].“高强与高性能混凝土及其应用”专题研讨会论文集[C].2002：154-160.

[5]林政，林莺，冯圣清等.预拌自密实混凝土工作性控制技术研究[J].混凝土与水泥制品，2001,1(117): 6-9.

[6]李欢欢，徐海涛，何冬明等.上注式预拌自密实混凝土在外环线沉管隧道接头中的研究与应用[A].第五届高强与高性能混凝土及其应用学术讨论会论文集[C]，2004,4:260-265.

[7]孙威，陈向科，陈绍剑.上海长江隧道连接通道水平冻结法施工[J].地下工程与隧道，2009, 1: 20-24.