隧道衬砌混凝土施工质量通病及防治措施分析

唐 迪 许红霞

1 浙江交工金筑交通建设有限公司 浙江 杭州 310051

2 浙江交工集团股份有限公司 浙江 杭州 310051

随着科技发展和社会进步，隧道衬砌建设任务和规模数量也在不断增多，其中存在的问题和缺陷也越来越明显，隧道工程施工建设过程中，应当综合考量一些潜在风险和影响因素，尽可能实现地区经济发展和交通能力提升的多重目标。就隧道衬砌混凝土施工建设而言，其施工水平和建设质量会对隧道整体产生影响和危害，最终造成工程项目使用期限或寿命大打折扣。基于此，施工企业要加强对隧道衬砌工程的重视和关注，从而提高隧道施工建设的质量与水平。

1 隧道衬砌施工的必要性

隧道衬砌施工分为初衬和二衬等多个环节与步骤，与隧道初衬结构相比，隧道二衬更加复杂和繁琐，作用效果也存在明显差异。就一级稳定岩石来说，其结构组成比较牢固，隧道二衬施工主要用来增强防水效果和安全性能，同时提高隧道外观的观赏性，不用考虑围岩产生的压力和负担;就二级坚硬围岩来说，其负担和压力也比较小，不需要考虑围岩承受能力和抗压效果，在实际施工建设过程中需要考虑锚杆钢筋的腐蚀情况，充分考虑隧道初衬的质量与影响，加强隧道二衬施工的重视与关注，增强锚杆或钢筋的支护能力[1]。

2 隧道二次衬砌混凝土施工建设要点

2.1 施工方法的选择

按照施工建设要求和支护理论有关规定，隧道二衬施工需要在初衬基础上加以改进并创新，详细了解施工技艺和流程步骤。就二衬混凝土施工建设而言，由于受到初衬混凝土施工建设的影响，因此混凝土浇筑方法和手段需要谨慎挑选。

2.2 施工时间的确立

隧道二衬施工需要注重时间的选择和确立，施工时间选择不合理会对工程项目整体造成危害与影响。一般条件下，二衬混凝土施工要在初衬和围岩平稳后开始实行，隧道初衬与围岩牢固情况的判断应当符合以下特征：（1）首先是围岩变化情况呈下降趋势；（2）其次是拱脚周边水平收敛量维持在正常范围内；（3）位移发生量要占到总量的近八成左右。位移变化速率和变化程度应当通过具体测算来保障，从工程建设的安全角度出发，拱顶下沉速度与水平位移也要维持在合理范围内，不能过高或者过低[2]。

2.3 混凝土施工

(1) 仰拱混凝土。从混凝土流动情况和作用特征分析，隧道仰拱混凝土施工应当选择合适的坍落范围，同时运用插入式振捣器进行混凝土振捣和搅拌，注意保护防水层或水带等有关设施。仰拱混凝土结构不需要承受过多压力和负担，在浇筑工作完成后就能就行模板拆解工作，然后做好混凝土密封和保湿性操作。

(2) 拱墙混凝土施工。首先要保证坍落度处在健康水平上，选择半径位于5毫米到20毫米之间的碎石作为粗集料。拱墙混凝土施工要参考分层原则和对称要求，运用多种振捣方式完成混合振捣，确保混凝土浇筑的严密性和稳定性不受影响，混凝土浇筑要伴随着施工建设同步进行。混凝土浇筑期间要做好机器设备的管理与维护操作，避免出现混凝土浇筑机器损伤或者停滞现象。

(3) 拱顶混凝土施工。拱顶混凝土施工需要运用大量机器设备和浇筑手段，混凝土应当通过泵送软管有序注入到施工部位及周边，做好混凝土浇筑软管的封闭和排气操作。混凝土浇筑过程中，如果排气管开始出水，则意味着浇筑工作达到饱和状态，此时需要停止混凝土继续输送，同时撤掉相应的机器设备。混凝土在封闭过程中，需要做好空气的排除和控制工作，增强浇筑的严密效果和安全水平。

2.4 回填注浆

通常条件下，隧道二衬施工需要进行回填注浆等科学操作，回填注浆的时间发生在混凝土强度高达八成左右时，注浆材料和注浆压力要合理保障。纵向注浆一般采用半径为20毫米到42毫米的PE管，纵向间距也要合理控制，防水板铺设完成后需要进行注浆管口的确立和修筑。同时做好注浆管口的连接与修复工作，注浆操作完成后运用科技手段进行检测与调整。

3 隧道衬砌混凝土施工通病和预防措施

3.1 混凝土强度问题

(1) 混凝土强度不够高

隧道衬砌施工容易出现混凝土强度不够高的现象。具体表现为混凝土抗压能力和坚固程度与预期目标存在很大差距。造成这种现象的原因主要包括以下几点：①水泥失效或者受潮，水泥的活性明显降低；砂、石材料质量规格不达标，不利于施工质量的维护和保障；②混凝土配制比例不科学，由于混凝土配制比例不科学或者不合理造成混凝土强度不够高；③混凝土混合顺序不合理或者搅拌不充分；④施工环境比较寒冷，模板拆解时间不合理；⑤混凝土试块夯实度不够高，后期维护管理不到位，受到外界干扰和影响条件的作用比较明显[3]。

(2) 具体预防措施

①首先要注重施工比例的调整和优化。混凝土附着性、流动性以及保水性是施工比例调整的重要组成部分。含砂率、水泥浆量等会对混凝土上述性质产生明显影响。混凝土施工应当做好比例调整和优化工作，严格按照固定比例进行后续操作。在实际建设过程中，混凝土施工试验比例和实际比例存在很大差距，施工质量和成效也会受到明显影响。有关部门要做好施工比例的调整及优化，在科学要求和安全规定的基础上完成施工比例的控制。不仅如此，通过添加粉煤灰等物质能够提高混凝土的附着性和流动性特质。

②混凝土比例控制与调整。首先是外加剂的调整与控制，混凝土比例的调整与控制可以通过改变外加剂含量来实现，从而增强混凝土的和易性与防渗抗冻效果，确保混凝土质量获得改进与提升。在这种条件下，如果外加剂含量过高也会造成混凝土质量和性能产生明显变化，不利于混凝土表面凝结和坚固程度的把握。基于此，施工企业要做好外加剂质量的控制与稳定工作。其次是水胶比例的控制与调整，水胶比例容易对混凝土强度、抗寒能力和抗压效果产生影响。混凝土搅拌过程中要做好胶、水材料的控制和稳定工作，然后是骨料含水情况控制，如果在阴雨天引进和购置一批骨料，那么需要做好骨料含水情况的检验，确保混凝土施工比例科学完整[4]。

③原材料控制与调节。原材料控制与调节属于隧道衬砌的重要环节，原材料组成结构和质量性能会对整个工程产生决定性影响。因此，原材料的控制与调节应当符合科学要求和建设标准，做好各项施工材料的参数设置和比例优化，确保各施工材料都能满足工程建设的实际要求，确保质量性能都达标后方可投入使用。对于不同规格类型的水泥，应当做好统一调整和测试工作，避免水泥选择不合理给施工建设造成严重危害。不仅如此，施工材料作为工程项目建设的主要参与者和组成部分，应当确保其质量和性能完整情况不受影响。

3.2 隧道衬砌混凝土施工蜂窝麻面

(1) 蜂窝麻面问题

隧道衬砌施工过程中很容易出现蜂窝麻面现象。具体表现为衬砌混凝土表面松散或者脱落，砂浆与石子比例不恰当，同时存在很大的间距空隙。最终形成蜂窝状的孔洞现象。

(2) 具体预防措施

混凝土施工比例要准确计算，确保后期搅拌均匀，坍落情况合理；混凝土浇筑过程也要平稳科学；模板结构要相对稳定科学。避免出现蜂窝麻面现象，针对存在间隙或者孔洞的混凝土要合理去除，直至周围布满严密的混凝土方可停止，去除部位要用清水冲洗，然后自然风干即可。最后用预缩水泥进行补充和填平，等到表面坚硬后方可涂色维护。

3.3 隧道衬砌混凝土施工气泡的产生

(1) 混凝土表面有气泡或者水泡

混凝土表面如果产生气泡或者水泡会对工程质量产生严重影响，具体表现在混凝土表面出现无规则孔洞，并且不具有连续性和区域性，孔洞间隙和距离都比较小。

(2) 具体预防措施

混凝土表面的水泡、气泡一般发生在边顶拱浇筑腰线附近，很少出现在腰线以上。①首先要保证模板表面清洁无污染，然后涂抹专门的保护胶。②保证混凝土坍落度符合科学标准和安全要求，混凝土内部空气含量不能过高。③做好边顶拱反弧区域的振捣操作；振捣要合理有序，振捣时间不能太长或者过短。④清洗混凝土水泡或者气泡并做好风干操作。⑤采用预缩水泥进行补充和填平操作。⑥在混凝土凝结工作完成后，进行保养和维护操作。

3.4 隧道衬砌混凝土施工错台

(1) 混凝土衬砌错台现象

隧道衬砌混凝土施工容易出现错台现象，对工程项目整体产生致命危害，混凝土衬砌错台一般发生在两次浇筑的结合部位，错台现象过于明显会对工程外观形象和质量性能产生双重影响。

(2) 具体预防措施

做好隧道衬砌错台现象的控制与管理工作，对容易发生错台现象的位置区域加强管理，加强对钢模台车的重视与关注，避免混凝土浇筑期间出现模板移位和偏离。做好钢模台车轨道建设及固定，台车底脚要做好水平支撑和防护操作；钢模台车和仰拱衬砌混凝土边缘要保持严密性和紧凑性，降低人为错台因素的干扰和危害。混凝土错台一般表现为：边顶拱和抑拱浇筑纵向缝施工错台、边顶拱浇筑环向缝施工错台。对于错台现象不严重的情况，一般运用磨光机进行打磨，直至仰拱面和边顶拱面平滑后方可停止，然后用水清洗并自然风干，涂抹好颜料后方能开展养护操作[5]。对于错台现象比较明显的情况，需要先做好水润操作，然后寻找切割角度和位置，用无齿锯进行斜坡凿设，然后清除边坡内的混凝土残渣，最后用清水冲洗晾干，用预缩水泥进行补充填平，然后涂抹相应颜色，色彩风干后进行保湿维护工作。边顶拱浇筑的环向施工缝与台车上浮或偏移有关，此时只要用磨光机打磨平整即可。

3.5 隧道衬砌混凝土施工裂缝

(1) 混凝土裂缝、开裂现象

混凝土裂痕不明显或者开裂范围比较小的情况能够忽略不计，有关部门不能以此来评价混凝土施工质量和水平。

(2) 具体预防措施

首先要严格限定水泥用量，水泥规格类型需要合理挑选并谨慎确立，做好骨料含泥量的控制预防工作。合理振捣能够确保混凝土严密紧凑，从而增强混凝土防渗、抗压效果。针对已经成形的冷缝，需要抠出一道宽度适中的凹槽，然后进行凹槽清洗和风干操作，待凹槽表面自然风干后，用清水进行表面浸润，然后选择合适的填充材料混合均匀，进行混凝土表面裂缝的修复和填补，提高混凝土表面的完整性和健康程度，为隧道衬砌施工创造有利条件。

4 隧道二次衬砌混凝土施工注意事项

4.1 混凝土收缩现象

混凝土收缩包括干收缩和自收缩两种形式，它能对隧道衬砌质量产生严重危害，具体表现为隧道内部混凝土开裂，然后出现漏水渗透事故。干收缩主要体现在混凝土维护管理操作结束时，在高温干燥环境下的混凝土内部吸水能力减弱，然后造成体系变大的现象；自收缩是在一定条件水平上，混凝土由于凝胶水化出现收缩的现象，这两种情况都可能造成混凝土开裂现象的发生。调查数据显示：如果混凝土水灰比低于0.35，那么干收缩与自收缩的危害程度基本相同；如果水灰比高于0.5，那么混凝土主要以干收缩为主，自收缩影响能够忽略不计。因此，隧道衬砌施工混凝土裂缝控制和管理要加强对干收缩的预防。混凝土干收缩为单向反应，最严重的影响就是混凝土开裂。混凝土环境湿度越低，毛细管水因蒸发效果越明显，随着管道负压的增大，混凝土出现收缩现象。隧道二衬施工混凝土含水量比较高，浇筑操作完成后会迅速失水，混凝土强度也会大大减弱，如果维护管理不到位，就会造成混凝土开裂现象的发生，隧道二衬模型拆解容易发生开裂的原因也是如此，因此，提高混凝土维护管理的重视性和关注度对隧道衬砌施工具有积极推动作用。

4.2 混凝土温裂现象

温度对混凝土产生的影响和危害主要表现在环境温度和内部水化作用两个层面。具体包括：(1) 环境温度的影响，就地下组成结构来说，由于环境温度变化差异不是很明显，因此环境温度产生的影响也能忽略不计，就隧道洞口而言，环境温度的差异比较大，隧道二衬施工需要充分考虑环境温度的变化影响，注意高温季节和寒冷季节混凝土变化情况，避免混凝土由于受热不均匀出现不同程度的收缩或者膨胀现象。(2) 水化热作用与影响。水化热对混凝土组成结构的影响十分重要，受传统观念的影响和束缚，混凝土浇筑和施工容易造成水泥用量大等危害现象发生，同时也会增加混凝土内部水化热的反应和作用强度。我国政府对水泥用量和标准提出严格限定，国内水泥生产量和规模处在产能过剩的情形，由于水泥市场供需不均衡，因此很多生产厂商通过调整和创新改变水泥生产形式，部分生产厂商为了扩大经济利益巩固市场地位，选择不合规格的水泥进行生产建设，水泥水化热现象明显加深，隧道衬砌施工也容易受到混凝土水化热现象的影响，出现质量和性能下降的趋势。

5 结束语

综上所述，在我国经济发展和社会建设的影响作用下，隧道衬砌施工数量和规模都在不断扩大，在这种条件下，隧道衬砌混凝土施工会出现蜂窝麻面、水泡、气泡、错台、裂缝等危害情况，给隧道质量和使用性能造成严重干扰，稍有不慎就会引发更严重的事故危害，不利于隧道安全水平和使用效果的增强，因此加强混凝土施工建设的研究与管理显得十分重要。