浅谈铁路隧道二衬混凝土强度控制

马亚辉

【摘要】随着铁路运行速度越来越快，对隧道施工质量的要求也越来越高，作为隧道主要受力体的二衬，不同地区地材差异以及各施工环节的不确定性，造成目前二衬施工中混凝土强度的控制难度较大，混凝土达到龄期后因强度不足返工的现象大量存在，造成大量施工成本流失。因此，对二衬混凝土的强度控制显得愈发重要，本文以大临铁路乐秋隧道为例，研究提高二衬混凝土强度的措施，希望能够为今后的隧道施工提供参考。

【关键词】二衬混凝土;保证强度

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.08.068

1、工程概况

新建大理至臨沧铁路乐秋隧道位于云南省大理州南涧县境内，隧道起止里程DK68+423～DK72+745，全长4322m，为单线隧道，洞身设计为曲墙复合式衬砌，按新奥法原理组织施工。IV级围岩衬砌厚度40cm，V级围岩衬砌厚度45cm，全隧地下水侵蚀等级为H2，衬砌混凝土强度等级为C40，混凝土抗渗等级不低于P10。

2、施工情况

隧道开工以后，对共浇筑的16模衬砌进行强度检测，检测结果显示混凝土强度虽然合格，但普遍处于临界值附近，强度超出的不多，在后续施工中可能会出现强度不足的情况。为了保证混凝土强度完全达标，项目部制定内控强度标准为C45，已施工的二衬均未达到内控标准。

3、采取措施

针对混凝土强度达不到内控标准的情况，项目部召开了质量分析会，对各个环节进行了原因分析，并采取了针对性的措施。主要在以下几个环节进行了控制：

3.1 配合比设计

①配合比严格按照图纸及设计文件要求试配，同时满足现行标准和规范要求;②重点结合滇西地区水泥特点对配合比进行了优化;③充分考虑附近砂石料供应现状，在满足工程质量的前提下，尽量选择供应稳定、运距近、单价低的砂石料，以利于节约施工成本;④选择配料应满足骨料的最大粒径与输送管内径之比符合要求，碎石不大于1：3;⑤通过0.315mm筛孔的砂不应少于15%，砂率控制在40%～50%，采用河砂+机制砂的组合;⑥最小水泥用量宜为300kg/m;⑦混凝土的坍落度为160～200mm。

3.2 材料环节控制

1.水泥：①水泥进场后应按品种、标号、出厂日期分罐存放，并作好标志，防止混用;②水泥各项指标检测合格后方可使用。

2.细骨料：河砂采用澜沧江河砂，砂偏细，细度模数低，含泥量偏大，混凝土强度不易保证。通过配合比优化设计，使用河砂配机制砂的方式，机制砂产量充足、质量稳定、各项指标均符合验标和规范要求，同时也节约了施工成本。在细骨料进场检验方面，严格把控细度模数、含泥量、有害物质含量等项目;加大检验频率，拌和站对进场材料做到每车必检。

3.粗骨料：①粗骨料选用粒型规则、针片状含量较低、压碎值较小、含泥量较小的材料;②选用检测项目稳定、母材稳定的粗骨料，以避免因粗骨料品质波动造成混凝土品质差引起的混凝土强度不足;③结合本地砂石料含泥量普遍偏大的现状，对进场的粗骨料用洗石机进行二次清洗，确保含泥量符合要求，同时粗骨料清洗完后要等到含水量降低后方可使用;⑤保证粗骨料最大粒径不大于结构截面最小尺寸的1/4，不超过钢筋最小净距的3/4。

4.水：要求水中不含有影响水泥正常硬化的有害杂质。如污水、工业废水及pH值小于4的酸性水和硫酸盐含量超过水质量1%的水不得用于混凝土中。

5.减水剂：①减水剂与水泥的适应性要好，每批次进场前进行检测试验，根据结果调整减水剂用量;②减水剂优先选用保坍性能好、混凝土收缩率低的类型，避免混凝土运输至现场过程中坍落度损失过大导致出现工人加水现象;③减水剂在环境低温时混凝土有坍落度增大现象;高温时，混凝土坍落度有损失现象，因此要根据环境温度变化适当调整减水剂掺量。

3.3 混凝土生产环节控制

①原材料必须检验合格后方能使用，严禁未检先用，水泥进场后需存放降温后使用;②每次生产混凝土前，要根据原材料的含水率，将理论配合比转换成施工配合比，拌和站根据配料单生产;③生产的第一盘混凝土要取样检测和易性及坍落度，根据结果及时调整配合比;④混凝土生产前要将罐车内的洗车水和雨水排放干净，搅拌机内的冲洗用水也要排放干净。

3.4 混凝土运输环节控制

①混凝土罐车运输时要低速平稳行驶，以减少运输时的振荡;②混凝土罐车运输时做到每车必润湿但不可蓄水;③混凝土搅拌运输车在运送混凝土时搅动转速保证为2～4r/min以内，整个输送过程中拌筒的总转数应控制在300转以内;④从搅拌运输车运卸的混凝土中分别取1/4和3/4处试样进行坍落度试验，两个试样的坍落度值之差不得超过30mm。

3.5 混凝土浇筑环节控制

①台车模板要及时打磨光滑，浇筑混凝土前台车模板要涂刷清洁机油，防止混凝土发生粘模现象;②严格执行“三逐两孔两振”工艺，台车配备自动布料系统，做到混凝土分层浇筑、分层振捣，边墙窗口以振动棒为主、附着式振动器为辅，拱腰及拱顶以附着式振动器为主、振动棒为辅的振捣方式;③混凝土左右浇筑要对称，台车前后混凝土高差不超过0.6m，左右侧混凝土高差不大于0.5m，边墙部分浇筑速度不宜过快，以免发生台车上浮现象;④台车定位完成后，模板要加固牢固，丝杆均需上紧，模板的缝隙用止浆条填塞密实，避免浇筑过程中出现漏浆;⑤混凝土浇筑过程中必须有专人盯守，防止工人往混凝土里加水，如果出现坍落度损失过大的现象，需有试验人员适当添加减水剂或运回拌和站加水泥砂浆调整;⑥对于有钢筋或预埋件的部位要加强振捣，同时注意尽量避免碰撞钢筋和预埋件，保证混凝土振捣充分;⑦输送泵管要做接头抗拉和水密试验，对存在砂眼的泵管要及时更换，防止混凝土泵送过程中漏浆和堵管;⑧浇筑混凝土时应控制混凝土的倾落高度，一般不应超过2m，以不发生离析为度，超过2m时应通过串、溜管或振动溜管等设施下落;⑨混凝土浇筑要连续，混凝土的运输、浇筑及间歇时间总和不能超过混凝土的初凝时间，否则应予以废弃。见图1、图2。

3.6 二衬脱模环节控制

①侧模应在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆模板而受损坏时，方可拆除;②底模应在与结构同条件养护的试块达到规定强度后，方可拆除;③严格遵循先支后拆、后支先拆、先非承重部位、后承重部位以及自上而下的拆模顺序，事前制定详细的拆除方案;④拆模时不可用力过猛过急，严禁用大锤和撬棍硬砸硬撬，以避免混凝土表面或模板受到损坏。

3.7 养护环节控制

①混凝土强度达到8MPa之后方可拆模，拆模后立即进行洒水养护，采用二衬喷淋养护台车养护，也可采用雾炮或高压水枪养护，根据现场情况选择合适的方法;②建立混凝土养护制度，填写养护记录表，每2h喷水养护一次，以整个衬砌表面湿润为准，养护范围为衬砌台车向后三个浇筑段;要求养护用水与拌和用水一致;③养护龄期不小于14d，并根据现场二衬强度增长情况适当增加养护时间。

3.8 管理措施

①严格执行原材料进场检验制度，经检验合格的原材料方能用于生产混凝土;②加强试验人员和搅拌机操作手的培训，严格按配料单生产混凝土，不能随意更改施工配合比，混凝土生产后经检测和易性及坍落度符合要求后方可运输至现场使用;③加强对二衬工班的教育培训，提高工人的质量意识，明确操作规程;④建立管理人员现场盯控制度，做到每模二衬旁站，每车混凝土旁站，严禁工人现场加水，严格执行“三逐两孔两振”工艺，混凝土振捣到位，不漏振、不少振;⑤达到龄期的混凝土及时检测强度，根据检测结果进行质量分析，以便指导下一步施工。

4、取得效果

通过采取各项控制措施，乐秋隧道的二衬混凝土强度得到了提高，在后续的二衬施工中所有衬砌强度均满足设计要求，其中80%以上的混凝强度达到了C45以上，达到了预期效果，确保了衬砌的实体质量。以下为乐秋隧道部分衬砌强度统计表。

结语：

随着隧道衬砌施工质量的控制标准的不断提高，确保隧道衬砌混凝土强度一次合格，是决定项目施工成本和企业信誉的关键。在施工过程中项目部结合滇西南地区地材的特点，通过对衬砌混凝土施工各个环节的关键点采取针对性措施，明显提高了混凝土的强度，保证了衬砌混凝土质量合格，对今后铁路隧道衬砌施工如何保证二衬混凝土强度达标有很好的借鉴意义。

参考文献：

[1]王小东.关于混凝土配合比选择方法的讨论[J]. 建筑工程技术与设计，2017（16）：2028-2028.

[2]姚亚灵.机制砂与天然砂掺配用于衬砌混凝土的配合比设计实例分析[J].商品与质量，2019（8）：83.

[3]蔺鑫磊，陈勇.高速公路隧道二次衬砌混凝土逐窗入模技术研究[J].施工技術，2018（17）：79-82.

[4]张文玉，周金奎.浅谈高铁隧道二衬混凝土的质量控制[J].交通工程建设，2017（002）：48-50.

[5]何忠海.铁路隧道二衬混凝土施工质量控制的关键技术研究[J].建材发展导向，2018（6）：202-203.

[6]王作群.隧道二衬混凝土浇筑质量控制分析[J].广东建材，2021（5）：16-17，58.

[7]周平，仲甡，周自强，等.隧道二衬混凝土自动喷淋养护系统设计与应用[J].施工技术，2019（48）：711-714.

[8]郭忠.试论隧道二衬混凝土质量通病成因及防治[J].建材与装饰，2019（34）：258-259.

[9]芮正雄.隧道二衬混凝土质量通病成因及防治研究[J].工程设备与材料，2019（9）：113-114.