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隧洞衬砌泵送混凝土质量缺陷及其预防 穆 爱明黄 鹏 ( 陕西水利水电工程集团有限公司第四工程公司 陕西 渭南 7 1 4 0 0 ( ) ) 摘 要 通过施工实例 ， 对隧洞衬砌 因使用钢模 台车和混凝土泵送技术而产生的混凝土质量缺 陷形成原 因进行 了归纳和分析， 对止水带位置混凝土振捣不足， 混凝土蜂窝麻面， 施工缝夹砂、 漏浆、 错 台， 骨料分离等质量缺陷各提出几种不同的预防措施。 关键词 隧洞衬砌； 泵送混凝土； 钢模台车； 质量缺陷 中图分类号 ： T V 4 3 1 文献标识码 ： B 隧洞已经成 为水利 、 铁路 、 公路 、 国防 工程 的重要组 成部分 ，隧洞 衬砌 技术也在 大量施工实践中飞速发展。近年来 ， 隧洞衬 砌模板 已经普 及钢模 台车 ，衬砌混凝土多 使用 泵送混凝 土，其施 工工艺已经 比较成 熟 。 但 是 ， 因为隧洞衬砌使用钢模 台车和泵 送混凝 土 ，容 易在施 工中卅现一些质量缺 陷 ，本 文结合 铜川市龙潭 水库导流泄洪洞 工程施 工实际讨论一下衬砌施工 中质量缺 陷及其预防措施 。 1工程概 况 铜川市龙潭水库枢纽工程位于耀州区 境 内的赵 氏河上 游 ， 距耀州城 区 1 6 k m。导 流 泄洪 洞位 于龙 潭水 库枢 纽工 程 大坝 右 岸， 洞身段长 4 9 2 m 。 泄洪洞为城门洞断面， 成型后设计断面为 4 5 m 7 3 m ( 宽 x 高) 。 隧洞底板 和侧墙下 l r l 采用 H F C 4 0 w6 F 2 o o 粉煤灰 防冻抗渗 高强 耐磨 钢筋砼 衬砌 ， 其 余侧墙和拱顶采用 C 3 0 W 6 F 2 0 0防冻抗渗 钢筋砼衬砌，衬砌厚度在 类 围岩段为 0 4 m， I V 类 围岩段为 I ) 6 m。 该工程施 工时 ， 底板 和侧墙下 l m采 用组合 钢模板 ，其余 侧墙和拱顶使用钢模台车， 相应地 ， 混凝 土也以泵送方式分 次浇筑成型。使用钢 模台车浇筑衬砌和混凝土采用泵送， 加之 表 1 实用堰与迷宫堰技术经济指标对比表 项目 溢流量 堰 顶水头 开 挖石 方 浆砌石 钢筋 砼 造价 堰长( m) 溢流系数 堰型 ( I1 1 3 s ) ( m) ( m ) ( 1 32 ) ( IT I ) ( 万元 ) 实用堰 6 4 1 1 4 0 0 4 5 0 4 2 1 4 2 0 2 8 6 1 5 4 5 1 1 8 5 迷宫堰 6 4 7 ( ) o 0 4 5 0 7 0 8 0 5 1 2 3 1 l _ 6 8 5 7 5 电至今 ， 前池溢流稳 定 ， 运 行 良好 ， 每次溢 流形 成的 6 0多 米高 山瀑布成 为电站 的一 大景观。 在溢洪道堰型改造设计 中，需要 注意 的是 ，迷宫堰改造后所解决 的是缩 短堰 体 长度 ， 增大过堰流量 的问题 ， 并不能 因此而 增大 溢洪 道泄流 能力 。因此 ， 采用迷 宫堰 技术改造已建水库溢洪道，要求溢洪道 泄槽 的泄洪能力应满足设 计泄洪量要 求 ，以保证不会 因过堰能力增大而溢洪 道 过流 能 力不 足导致 泄 槽段 出现淹 没流 流态 。设 计常 用 的方法 是 加高 溢洪 道边 墙 ，这种技术特别适用于山丘地 区溢洪 道 泄槽 段 底坡 坡 比 大于 1： 1 0的小型 水 库 除险加 固工程 无 闸控制 溢洪道改 造 。用 迷宫 堰改 造： lK库 溢洪 道可 增加 泄 流能力， 或增加兴利库容， 投资省 ， 便于 管 理 ， 优点 较多 ， 因 此迷 宫堰 确是 经济 实 用 的优 选堰 型。 迷宫堰 的折线泄水前沿比同等宽度 的直线堰长数倍 ， 从 而具 有在相同水头下 ， 其泄洪能力 比直线堰 大得 多 ， 且 施工简便 ， 工程量 相对 少 ， 运行营 理方便 的优点 ， 特别 是它 能在较低 水头 时渲泄较 大的流 量 ， 因 此特 别适用 于溢流宽度受 限的水利枢纽或 者改建 已有的溢洪逾。由于迷宫堰 的经济 、 高效 、方便 布置以及便 于运行管理等诸 多 优点 ，在今后 的水利工程 建设 中将会得到 越来越 广泛 的应用 。 目前 ， 国家“ 十二五计 划 ” 的大力 实施 ， 加 涅 了水利 建设投 资 ， 我 省正在全面 实施 的病 险库 除险加 固工程 ， 电站增容改造工程 ， 其原工程由于各种原 因 ，存 在设计 洪水标 准偏 低或洪水计算过 小 、溢洪道 的泄洪能 力不 足 ，电站增容改 造 ， 引水加 大 ， 前池 加高 ， 溢 流能 力不足等 水利改造工程 ， 将已有溢洪道改建成迷官 式溢 洪道比传统的在其他位置再修建一个 溢洪道 的方 案明显优 越。如能在加 固扩建 中设计 推广迷宫堰 ，必将 带来可观 的经济 效益和社会效益。 西水 利 ( 责任编辑 ： 黄灵芝 ) (二 = o ( Oc C 混凝土分两次浇筑 ， 在衬砌浇筑初期出现如 漏浆 、 夹砂、 蜂窝麻面等较难解决的混凝土质 量 问题 。 2隧洞衬砌施工特点 隧洞衬砌 在结构 、 材料 、 工 艺 、 施 工机 械 和环境方面具有以下主要特点：隧洞断面 形状主要有圆形 、 矩形、 城门洞形( 圆拱直墙 式 ) 、 马蹄形 等 ， 一 般情况 下隧 洞断 面形状不 改变 ， 可使用定型钢模或 钢模 台车 。隧洞混 凝土衬砌厚度较小 ， 一 收不超过 1 m。 隧洞衬 砌大 多采用钢筋混凝 土， 混凝 土配筋率较高 ， 钢筋双层布嚣 ， 直观的表现是钢筋密集。混凝 土一般 采用 流动性较大 的混 凝土 ，便于入仓 和振捣 。近年来， 泵送混凝土 已经被广泛应用 于隧 f|4 衬砌。焰条隧洞需留多条 昆 凝土伸 缩缝 ，伸缩 缝处设置整圈形状 与隧洞断 面相 似的止水带。采用钢模台车须先浇筑隧洞 地板 和下部 约 l m高侧墙 ，后浇筑 侧墙 和顶 拱。定型钢模台车板面积较大， 混凝土人仓 和振捣必须在板而开孔。隧洞内空间狭小， 钢模台车面板伸缩范围有限。模板只需安 装单 面 ，模 板堵头一端必 须 与凹凸不平 的岩 石而或喷射混凝土 面接触。大面积模 板遮 挡施 1 ： 人员视线 ， 不利于混凝土入仓 、 振 捣问 题 的发现。 3缺陷形成原因及其预防措施 铜川市龙潭水库导流泄洪洞衬砌使用钢 模台车和混凝土泵浇筑 ， 施工中 现了混凝土 缺陷 ， 笔者在施工过程中通过不断实地试验和 总结 ， 找 了防止质量缺陷 的薄弱环节 ， 并针 对性的采取了预防措施 ， 保证了施工质量 。 ( 1 1 止水带周 围混凝 土不能振捣密实及其 预防措施。 该导 流 泄洪 洞 为城 门洞 形 ( 圆拱 直墙 式 ) ， 混凝土衬砌厚度较小 ， 加之钢筋密集， 钢 模 台车开 L 面积很小 ，对侧墙 止水带部位混 凝土振 捣非常闲难 ，振捣棒很 难伸入止水带 附近 ，拐角和曲线段止水带两侧混凝土一般 成为振捣薄弱部位， 容易 现质量问题。要使 止水 带处混凝土振捣密 实 ，应在钢模 台车靠 近两 端止水带处 留人仓孑 L 或振捣孔 ，便 于振 捣棒对止水带周围混凝土振捣。同时 ， 对振捣 棒 不能触及部位 可人工手持钢筋棒捕捣 。空 间太小振捣器不 能插入和人工振捣也有 困难 时可截断少量钢筋 ，留足人1 二 和器具操 作空 间 。施 】 人员进入衬砌 钢筋网 内反复振 捣止 水带两侧 ，确保止水带 安装质量 和混凝 土振 捣密实。 ( 2 ) 昆 凝土 现较多蜂窝麻面及其预防 措施 。 蜂窝麻面也是龙潭水库导流泄洪隧洞衬 砌出现的质量问题之一。究其原因笔者认为 主要有以下几个方面： 钢模台车板面开孔 数量较 少 、 间距 大 ， 衬砌钢筋 密集 ， 混凝 土振 捣器触及不到位。模板表面粗糙不光滑、 未 涂刷脱模剂，混凝土中气泡不能排出也是出 现蜂窝麻面的重要原因。混凝土用水量过 大，水分在混凝土凝结过程中聚集在模板与 混凝土交界面， 造成混凝土表面蜂窝麻面。 混 凝土振捣方法 、 振捣 顺序 、 浇筑厚度 也对混 凝 土蜂窝麻面形成具有重要影 响。 根 据上述对使用钢模 台车和泵送混凝 土 浇筑 的隧洞衬砌混凝 土蜂 窝麻面形成原 因的 分析， 可采取下面具体措施减少蜂窝麻面： 减小钢模台车衬砌侧墙模板面开孔间距或者 增加开孔密度 。在纵向和竖 向增加开孑 L 数量 ， 缩小各开孔振捣覆盖面，使混凝土振捣器能 够很容易地振捣任何部位。确保不留振捣死 角， 以有效减少衬砌面蜂窝麻面。在钢模台 车组装或使用前对 台车模 板面进行彻底 打磨 除锈， 保证模板面光滑无杂物粘附。打磨除锈 之后在模 板与混 凝土接 触面涂 刷脱 模剂 ， 首 次使用必须涂刷多 次 ， 脱模剂涂刷全 面均匀 ， 无遗漏部位和脱模液汇集现象。钢模台车每 使用一次都必须检查清理模板表面，保证下 次使用效果。加强施工过程质量控制， 严格 按照施 工配合 比配料 ， 在混凝 土搅拌 、 运 输 、 泵送、 入仓 、 振捣等各个环节禁止为提高混凝 土的流动性随意在混凝土中加水 ， 或者为降 低成本 随意减 少水泥用量 。因为加水 和减少 水泥用量相当于增大混凝土的水胶比，超量 水分聚集在模板表面，混凝土硬化后形成蜂 窝麻面。混凝土振捣棒操作按照快插慢拔 的方法进行 ， 棒体倾斜于混凝 土表面 ， 由深 向 浅缓慢从仓 面一端 向另一端依 次振捣 ，不 可 跳跃随意振捣。混凝土分层浇注， 下层混凝 土振 捣完毕后才准浇筑上层 混凝土 ，一 次浇 筑厚度不宜大于4 0 e ra， 振捣器应深入下层混 凝土深度不少 于 5 e ra，保 证深层混凝土 内气体 振捣排 出。 ( 3) 侧墙一二期混凝土接 缝夹砂 、 漏 浆和 错 台及预防措施 。 隧洞衬砌使用钢模台车必须首先浇筑隧 洞地板和部分底部侧墙 ，为台车运行提供良 好场地。 底部侧墙以组合钢模为模板浇筑， 待 混凝土硬化拆除模板后再使用钢模台车浇筑 侧墙和拱顶混凝 土。衬砌侧墙使 用不 同模板 分两次浇筑成 型 ，必然会在一二期混 凝土交 界面 留下施 工缝 。施工缝处通 常成为衬砌侧 墙质量 问题 汇集点 ， 主要有接 缝夹砂 、 漏浆挂 帘 、错 台等影 响混凝土外观和 内在 质量的缺 陷 。 接缝 夹砂 ， 是在施工缝 夹层 处混凝土或砂 浆中的沙砾表面附着的水泥浆被水冲刷后裸 露出沙砾原貌的现象。接缝夹砂形成原因主 要有 三点 ： 一期混凝 土表 面凿毛处理后 ， 在 浇筑混凝 土前用水 冲洗 和湿 润混凝土面时 留 下积水 ， 仓面铺填砂浆时排挤 出的积水冲刷 砂浆，使砂浆中的水泥浆脱离沙砾表面形成 夹砂现 象。混凝土泵 内的清洗水不 能清除 干净 ，随泵送前沿混凝土 一起 进人混凝 土仓 面 ，冲刷掉 接缝处砂浆和混凝 土 内沙砾 表面 的水泥浆形成夹砂。混凝土出现的泌水沿 施工缝外渗时冲刷掉沙砾表面的水泥浆形成 夹砂层 。 要克服夹砂现象 ， 必须采取综合措施。 在仓面铺填砂浆前清理仓面积水。不将混 凝土泵内用 于润管 的砂浆泵入仓面 内， 以免裹 挟泵管中清洗水的浆体进入仓内， 造成夹砂。 使用保水性好的水泥或者调整混凝土的和 易性 ， 减 少混 凝土的泌水 ， 防止泌水 冲刷 砂砾 形成夹砂。 侧墙施工缝漏 浆和错 台形成 原因主要 是 侧墙底部和上部使用不同模板， 施工精度和模 板适应性不同 ， 二期混凝土使用 的钢模 台车不 能很好地贴合一期掺合面， 混凝土浆在施工缝 漏浆和形成错 台。解决 的根本 办法是提 高施 工精度， 严格控制侧墙底部混凝土模板的安装 精度 ，使成 型后的侧墙底部混 凝土面平 整规 正， 有利于上部钢模台车面板贴合严密， 不漏 浆不错台。在一 、 二期混凝土掺合面黏贴泡沫 胶带， 也能有效减少漏浆挂帘和错台。 ( 4 ) 混凝土骨料不均匀及 预防措施 。 衬砌使用钢模 台车时混 凝土入仓 孔位置 固定 ， 而 且数量 少 、 间距 大 ， 混凝 土在仓 内 的 布料基本依靠自流。但是仓面密集的钢筋阻 碍了混凝土的流动 ， 特别是阻碍粒径较大的 骨料 运动 ，使得混凝 土粗细骨料 分离并导致 混凝土骨料的分布不均，这种骨料的分布不 均一 般成为衬砌混凝 土质量的隐性 缺陷 。严 重时 ， 粗 骨料 、 细骨料 和水 泥浆分 离堆积 ， 直 观的表现是混凝 土表面在粗骨料 聚集处 出现 稠密的蜂窝麻面 ， 这种蜂窝麻 面分布不均 ， 无 规律 。 鹪决混凝 土骨料分布 不均 ， 就要缩短混 凝土 自由流动 的路 程和减小混凝 土流动 中的 障碍 。 可采取以下几个措施： 在钢模台车面板 上入仓孔数量增加 。 缩短卸料点间距 。仓 内 卸料着落点固定在钢筋密度较小的衬砌双面 钢筋网中间， 以减少混凝土流动中的障碍。 在狭小的衬砌仓面内人工平仓 ， 严禁远距离 以 振捣代替平仓。 4结语 铜川市 龙潭 水库导流 泄洪洞在 对各个质 量衬砌混凝土质量缺陷形成原因进行分析之 后 ， 采取 了上述相应 的有效措施 ， 消除 了困使 用钢模台车和泵送混凝土造成隧洞衬砌质量 缺陷， 取得良好的效果， 为同类工程施工提供 很好的借鉴。陕西水利 ( 责任编辑 ： 黄灵芝 )