青岛地铁8 号线海底隧道高性能二衬结构混凝土抗腐蚀质量控制研究

冯慧君

（中铁发展投资有限公司，山东 青岛266000）

1 引言

海底隧道对二衬结构混凝土的抗腐蚀性能要求较高，而隧道抗腐蚀方面的研究在青岛胶州湾隧道、青岛地铁1 号线海底隧道等施工经验的基础上，积累了一些成功经验，相应的设计标准发生了不同程度的变化。学者张瑞国在文献[1]中提出，二衬混凝土施工质量除了关注主体结构质量以外，更要关注喷射混凝土和锚杆等隐蔽工程，此类支护结构失效，运营阶段是难以发现的，最终会反映在二衬上，出现裂缝、渗漏水等问题，也有很多是内部病害导致。所以要高度重视，进一步加强二衬结构混凝土施工质量控制，选择合理措施践行到实处，为海底隧道工程质量提供保障。

2 工程概况

大洋站～青岛北站矿山法区间长3 869m，其中，陆域段长1 332m、海域段长2 537m，均为马蹄形断面，区间最小曲线半径800m，区间隧道陆域段埋深14～55m，海域段埋深32～55m。洞身主要位于微风化流汶岩、微风化凝灰岩、微风化安山岩地层，围岩级别Ⅲ～Ⅵ级。区间过海海域段为青岛典型的滨海沉积地貌。

大洋站～青岛北站矿山法区间结构的使用寿命为100a，结构的安全等级为一级，海域段海洋氯化物环境作用等级为Ⅲ-E，化学腐蚀环境为Ⅴ-D；陆域段除氯冰盐环境为Ⅳ-C，化学腐蚀环境为Ⅴ-D。海域段二衬混凝土设计要求：强度等级为C50、抗渗等级P12、28d 氯离子扩散系数≤4×10-12m2/s、56d 电通量＜1 000C、水胶比≤0.36、胶凝材料用量：360～480kg/m3，钢筋保护层厚度为60mm、裂缝宽度＜0.15mm，C50高性能二衬混凝土方量约为7×104m3。

3 隧道混凝土结构的防水探究

部分海底隧道在研究中，尝试着选择复合防水技术，选用衬砌防水膜材料来提升海底隧道的防渗漏能力。橡胶止水板中增设夹钢片，可以有效改善混凝土漏水情况，预留嵌缝槽，可以起到规避渗漏情况出现，提升海底隧道混凝土工程防水效果[2]。

我国关于海底隧道的研究中，隧道防水工艺，多采用衬砌结构自防水工艺，通过多种工艺混合使用，规避混凝土渗漏情况出现。防水技术不断推陈出新，防水卷材使用频率不断提升，通过合理工艺选用，可以减少焊缝数量，并通过双缝热合方式来提升隧道工程防水工艺[3]。但是，关于海底隧道二衬结构混凝土的防水性能研究还有所不足，有待进一步深化。

4 海底隧道二衬混凝土质量控制现状

4.1 混凝土中加水

隧道二衬混凝土施工质量控制中，可能存在混凝土中随意加水的违规情况，从源头上埋下质量问题。结合实际情况，以青岛8 号线地铁海底隧道工程为例，所选择的混凝土为C50 高性能商品混凝土，与青岛地铁企业合作时间较久，拥有丰富的混凝土生产经验，并逐步形成完善的质量管理体系。通过现场质量抽检，砂石的含泥量、泥块含量均满足质量标准，但如果现场管理人员把控不严，有可能存在部分操作人员在混凝土中加水的现象。具体表现为二衬混凝土前期施工时，临时停电，或是混凝土供应不及时等，致使混凝土工作性能难以满足施工标准，并造成堵管，施工人员在混凝土中加入不同量的水，影响混凝土的整体强度和耐久性。

4.2 混凝土运输距离过长

混凝土运输距离过长是导致施工现场混凝土供应不充分的主要原因之一。很多混凝土运输到现场后，性能难以满足施工要求，不可避免地出现混凝土离析情况。对于此类情况，多需要经过二次调整施工，最终投入施工用的混凝土强度偏低，对工程整体质量和安全带来极大的不良影响。

4.3 技术人员素质水平问题

二衬混凝土施工中，导致施工质量缺陷的一个主要因素则是有的技术人员素质水平不高，缺少具有高技术操作人员，未能充分把握技术要点，导致操作流程不规范，影响混凝土的施工质量。对于此类问题，可以通过有效养护，满足技术规范要求，为二衬混凝土施工质量提供保障。

5 海底隧道高性能二衬结构混凝土质量控制方法

海底隧道工程施工中，二衬结构混凝土施工质量高低，很大程度上决定了工程的整体质量和安全。二衬结构混凝土施工技术的应用，可提升施工质量和安全，改善海底隧道工程外部美观度。需要注意的是，海底隧道工程中喷射混凝土、锚杆等隐蔽工程，但是在运营阶段却未能充分能发挥支护结构效应，致使隧道病害逐渐暴露出来，出现裂缝、渗水问题，破坏衬砌结构。所以，针对其中的问题，应结合作业环境，考量混凝土结构耐久性、钢筋材料特性和使用环境侵蚀性，优化设计、施工和管理，便于提升二衬结构混凝土施工质量。

5.1 加强原材料质量控制

海底隧道二衬结构混凝土施工难度较大，专业性较强，需要运用大量的原材料，而原材料质量控制，对于后续工程整体质量和使用寿命有着至关重要的作用。所以，应深入市场调查，把握不同材料的性能和价格，选择合格的材料。对青岛地区来说，尤其需要注意砂石料，对含泥量超标的必须禁用。水泥优先选用P·042.5 型号；严格控制用水量，混凝土搅拌用水pH 值不小于4；控制骨料质量，综合考量品种、最大粒径、岩性和级配等参数，选择最佳的原材料等。

5.2 优化混凝土配合比，保障混凝土质量

为了保证海底隧道二衬结构混凝土施工质量，可以选择粉煤灰+矿渣粉的组合形式。加强混凝土配合比设计，混凝土受压承载力设计值6 917.134kN，受弯承载力237.65kN，保证后续工程施工质量。针对施工人员私自在混凝土中加入水的问题，合理配备技术人员、管理人员和试验员在现场，强化惩处力度，制定有效措施来规避混凝土质量问题出现。制定合理的质量控制标准，避免混凝土开裂。现场的管理人员需要协调各环节顺利开展，应结合实际情况制定合理的质量控制标准，配备专门人员负责混凝土拌和站监督管理，按照标准充分搅拌，并合理安排工序，规避早晚高峰阶段运输混凝土，将混凝土运输时间控制在合理范围内，避免混凝土离析影响施工质量。

5.3 加强施工工艺控制

为了打造高质量的海底隧道工程，应把握二衬结构混凝土施工质量要求，加强施工工艺控制，强化施工人员教育培训力度，定期学习专业知识和技能，养成良好的质量控制意识。配置钢筋的二衬结构，在普通混凝土40cm 厚二衬抗弯要求，选择厚度为25cm 的高强混凝土，达到普通混凝土45cm和50cm 厚二衬抗弯要求，提升混凝土施工质量。混凝土采用插入式振捣充分振捣密实，并加强带模注浆环节质量控制。安装RPC 管，做好穿入长度标记和测量；浇筑混凝土，观察注浆孔是否漏浆，混凝土是否达到注浆管出浆口位置；完善相关设备和注浆件，安装注浆管，电源连接；制浆，水灰比0.18 比例进行制备；注浆，按照注浆顺序进行，注浆结束后及时关闭止浆阀门；注浆机、注浆管和接头充分清理干净，台车脱模后敲断外面的PRC 注浆管。

6 结语

综上所述，海底隧道高性能二衬结构混凝土施工中，施工质量影响因素多样，无论是混凝土配合比、人员技术能力还是质量控制能力高低，直接影响着海底隧道工程整体施工质量。这就需要提升相关人员专业能力，预测和分析质量问题，选择合理施工技术运用到实处，最大限度地规避质量问题出现，延长海底隧道使用寿命。