高勝磊

（北京市高強(qiáng)混凝土有限責(zé)任公司，北京 100124）

1 引言

隨著國內(nèi)隧道工程的逐步開展，通過新奧法施工的公路隧道、鐵路隧道、地下管廊等類屬于隧道的工程不斷增多，其對(duì)襯砌混凝土的使用非常普遍。新奧法修建的隧道施工作業(yè)大致可分為開挖、一次支護(hù)和二次襯砌3 項(xiàng)，其中，一次支護(hù)和二次襯砌合稱為復(fù)合式支護(hù)（襯砌）[1]。

北京市國道109 新線高速公路（西六環(huán)路—市界段）工程小龍門隧道上部仰拱通過爆破開挖、C25 細(xì)石噴射混凝土初次支護(hù)、固定防水材料、C45P8F200 或C35P8F200 混凝土二次襯砌進(jìn)行施工。本隧道項(xiàng)目中的泵送C45P8F200 及C35P8F200 二次襯砌混凝土要滿足連續(xù)施工、高工作性、長耐久性等要求，因此，針對(duì)相關(guān)要求進(jìn)行了一系列的試配、試驗(yàn)和研究；在工程實(shí)際應(yīng)用中，及時(shí)總結(jié)分析問題，通過嚴(yán)控原材料、對(duì)配合比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整、與施工方協(xié)商配合等多途徑解決問題，使得本站生產(chǎn)的混凝土滿足了工程的質(zhì)量要求。

2 工程概況

本隧道混凝土施工整體上采用拖泵泵送，拱腳拱墻部位采用泵送及二次溜槽入模的施工方式。階段施工完成后間歇1 h 左右，等待混凝土沉降及更換泵管接頭。仰拱部位采用泵管直接泵送入模施工方式。入模窗口采用振搗棒振搗，臺(tái)車整體采用附著式振搗器振搗。C45P8F200 一次性澆筑混凝土約200 m3，施工時(shí)間約10 h。C35P8F200 一次性澆筑混凝土約160～180 m3，施工時(shí)間約8 h。

技術(shù)要點(diǎn)：（1）大坍落度、高流動(dòng)性。為滿足施工入模要求，到場坍落度要求（200±20）mm。（2）質(zhì)量的穩(wěn)定性。滿足連續(xù)施工、一次性澆筑完成的要求。（3）含氣量控制。為滿足混凝土抗凍性及拌和物工作性要求，含氣量控制標(biāo)準(zhǔn)取4.0%～4.5%。

3 試驗(yàn)部分

3.1 原材料

水泥：金隅琉璃河P·O42.5 水泥，其比表面積370 m2/kg，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量28.2%，3 d 抗折、抗壓強(qiáng)度分別為5.8 MPa、29.2 MPa，28 d 抗折、抗壓強(qiáng)度分別為8.7 MPa、49.8 MPa，初凝時(shí)間183 min，終凝時(shí)間255 min，安定性沸煮法合格。

礦粉：三河市興達(dá)開元S95 級(jí)礦粉，其比表面積426 m2/kg，7 d 活性指數(shù)81%，28 d 活性指數(shù)98%，流動(dòng)度比99%。

粉煤灰：張家口大唐同舟國華F 類Ⅱ級(jí)粉煤灰，其細(xì)度19.3%，需水量比102%，燒失量3.78%。

砂石：遷西縣產(chǎn)2 區(qū)中砂（天然砂），其細(xì)度模數(shù)2.7，含泥量2.8%；淶水縣產(chǎn)5～10 mm、10～20 mm 碎石，級(jí)配合格，其中10～20 mm 碎石壓碎值指標(biāo)13.6%、含泥量0.2%，5～10 mm 含泥量0.8%。

減水劑：采用中建材中巖產(chǎn)ZY-TPC 標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸系高性能減水劑，其減水率28%。

引氣劑：采用北京建研院產(chǎn)AN1 引氣劑，為減少稱量誤差，商定摻量為1.0%。

水：飲用水。

原材料指標(biāo)要求及試驗(yàn)規(guī)程，依據(jù)JTG/T 3650—2020《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》。

3.2 配合比設(shè)計(jì)

參考資料：圖紙對(duì)混凝土耐久性要求；JTG/T 3310—2019《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》；JTG/T 3660—2020《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》；JTG∕T 3650—2020 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》。設(shè)計(jì)依據(jù)：JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》。計(jì)算理論配合比見表1。

表1 理論配合比材料用量 kg/m3

3.3 配合比試配及確定

拌和物性能、力學(xué)性能、抗?jié)B性能檢測依據(jù)JTG 3420—2020《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》；抗凍性能檢測依據(jù)GB/T 50082—2009 《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》。

試配試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2 和表3。由表2 可知，②號(hào)配合比混凝土性能滿足設(shè)計(jì)與施工要求。由表3 可知，⑤號(hào)配合比混凝土性能滿足設(shè)計(jì)與施工要求。

配合比確定：經(jīng)檢驗(yàn)，表2、表3 中②號(hào)和⑤號(hào)配合比，混凝土強(qiáng)度、耐久性檢測結(jié)果均滿足圖紙及標(biāo)準(zhǔn)要求，可生產(chǎn)應(yīng)用。

表2 C35P8F200 混凝土試拌配合比及試驗(yàn)結(jié)果

表3 C45P8F200 混凝土試拌配合比及試驗(yàn)結(jié)果

4 混凝土工程實(shí)體存在問題及控制措施

對(duì)于混凝土工程施工中存在的問題，我國諸多學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)研究。關(guān)于隧道中裂縫分類及原因分析，陳誠[2]進(jìn)行了詳細(xì)論述，并指出拱部和邊墻的縱向和斜向裂縫對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)危害性較大。鄭艷俠[3]從配合比、澆筑方式、模板等方面進(jìn)行了分析，楊忠[4]從含氣量、施工工藝、配合比、模板及脫模劑等方面進(jìn)行了分析。謝生華[5]對(duì)仰斜式結(jié)構(gòu)表面氣泡產(chǎn)生原因及防止措施進(jìn)行了論述分析。徐少波[6]、李俊峰[7]對(duì)色差及倉面浮漿氣泡進(jìn)行了分析論述。本項(xiàng)目在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)際情況，針對(duì)具體問題采取了相應(yīng)的控制措施。

4.1 強(qiáng)度

問題1：實(shí)體混凝土回彈檢測依據(jù)JGJ/T 23—2011《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》。C35P8F200 混凝土較容易達(dá)到設(shè)計(jì)要求，C45P8F200 混凝土短齡期內(nèi)往往達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

問題2：強(qiáng)度分布不均勻，拱腳、拱頂強(qiáng)度普遍比拱墻強(qiáng)度低5 MPa 左右。

控制措施：

1）混凝土方面，控制出機(jī)坍落度（200±20）mm，并保證出機(jī)拌和物工作性的穩(wěn)定性，從而保證強(qiáng)度的勻質(zhì)性。

2）施工方面，拱腳及拱頂部位施工隊(duì)伍未重視施工質(zhì)量。拱腳未按要求加裝附著式振搗器、拱頂部位現(xiàn)場加水沖頂?shù)痊F(xiàn)象易造成強(qiáng)度不均勻。相應(yīng)控制措施應(yīng)針對(duì)此兩處著手實(shí)施。

3）加強(qiáng)灑水養(yǎng)護(hù)。因?yàn)樗淼蓝磧?nèi)交通及空間限制，灑水臺(tái)車往往棄置不用，宜造成C45P8F250 混凝土回彈強(qiáng)度不夠。

4.2 裂縫

問題：縱向及斜向深度大、寬度較寬裂縫大多為受力裂縫。裂縫出現(xiàn)在兩板施工交界處較多且較為嚴(yán)重。環(huán)向裂縫多為溫度或混凝土自身收縮裂縫，出現(xiàn)于板中間位置較多。同地下管廊、地下連續(xù)墻特征裂縫類似。

控制措施：主要針對(duì)縱向及斜向裂縫，從施工方面著手。

1）合理布局爆破點(diǎn)，嚴(yán)格控制圍巖超挖，保證采用細(xì)石噴射混凝土的初次襯砌施工及表面質(zhì)量合格、規(guī)范，防止造成二次襯砌受力不均。

2）下部仰拱及回填保證施工質(zhì)量，將噴射混凝土產(chǎn)生的回彈料、虛渣雜物等處理干凈，防止產(chǎn)生沉降。

3）合理控制拆模時(shí)間、素混凝土適當(dāng)延長拆模時(shí)間。防止因混凝土自重或強(qiáng)度不夠產(chǎn)生受力裂縫。

4.3 氣泡

問題：拱腳氣泡較多，且整體表面缺陷較多。

控制措施：

1）及時(shí)合理調(diào)整施工配合比。混凝土本身黏度高、集料級(jí)配不合理、膠材包裹性差易出現(xiàn)表面質(zhì)量缺陷，合理調(diào)整施工配合比可改善表面質(zhì)量。

2）合理分布加裝附著式振搗器并保證振搗操作規(guī)范。

3）臺(tái)車方面。拱腳臺(tái)車模板弧度對(duì)氣泡的排出影響很大，如果業(yè)主及總包公司同意，宜設(shè)計(jì)成垂直或外弧型，并對(duì)臺(tái)車與混凝土接觸面及時(shí)清理維護(hù)涂刷脫模劑。

4.4 水紋

問題：整體貫通規(guī)律性層狀紋及拱頂黑色紋較多。

控制措施：

1）保證生產(chǎn)過程拌和物的勻質(zhì)性，穩(wěn)定控制混凝土出廠坍落度。

2）施工方面，要防止過振。

3）澆筑拱頂部位時(shí)混凝土連續(xù)供應(yīng)，連續(xù)施工，禁止?jié)仓F(xiàn)場隨意加水。

5 結(jié)論

1）本文設(shè)計(jì)的C45P8F200 和C35P8F200 配合比在實(shí)際生產(chǎn)中能較好地滿足施工要求，且回彈強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

2）施工配合比方面。根據(jù)本站采用的砂、10～20 mm 碎石、5～10 mm 碎石地材質(zhì)量情況，碎石比例按8∶2～7∶3 調(diào)整，相應(yīng)砂率可適當(dāng)降低2%。C45P8F200 合理砂率在42%～45%，C35P8F200 合理砂率在44%～48%。配合比在授權(quán)范圍內(nèi)可根據(jù)材料、氣溫、施工等變化進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)此生產(chǎn)的混凝土能較好地滿足施工要求，減少裂縫，保證回彈強(qiáng)度。

3）強(qiáng)度控制方面。保證拌和物的勻質(zhì)性有利于縮短施工時(shí)間，保證實(shí)體強(qiáng)度。規(guī)范合理的振搗有利于保證實(shí)體強(qiáng)度的勻質(zhì)性。

4）裂縫控制方面。要保證實(shí)體結(jié)構(gòu)抗?jié)B性能，主要需減少應(yīng)力裂縫的產(chǎn)生。規(guī)范施工及延后脫模時(shí)間可減少此種裂縫的產(chǎn)生。