公路隧道混凝土性能和控制

谢洪

招商局重庆公路工程检测中心有限公司 重庆南岸区 40000

摘 要

公路建设市场的招投标活动通过多年来的实践与探索，其做法与运作程序不断完善和提高，向着更加规范、科学与合理的方向发展，公平、公正的原则得到进一步的体现。随着公路行业的不断发展，公路隧道工程数量增多，为公路隧道混凝土性能的控制带来了挑战和机遇，其中由于公路隧道混凝土比一般混凝土复杂，导致其公路隧道施工难度增加。对此，应将研究重点放在公路隧道混凝土存在的问题，如何更好、更快进行公路隧道混凝土施工，如何保证公路隧道混凝土的性能与施工的效率与成果。

关键词：公路隧道；混凝土；性能；控制

公路隧道混凝土性能和控制

引言

公路隧道在具体施工过程中，需要选择高质量的混凝土材料，这是确保施工质量的重要保障，控制好混凝土施工的质量，整体工程的质量才能得到有效的保证。伴随着现代建筑的不断发展，公路隧道混凝土市场需求日渐增加，通过市场调查可得，公路隧道施工对于混凝土材料配合比例、钢筋绑扎、模板支设、建筑工序提出了更高要求，但是在实际施工中，公路隧道混凝土会出现不同程度的裂缝、变形，降低了建筑工程的安全程度，同时也制约了工程施工进度。这些问题主要表现在：混凝土水化热量；混凝土的收缩变形；外界气温的影响；钢筋约束条件。对此，本文将从以下方面进行分析。

1案例研究

1.1涪丰石高速公路隧道介绍

方斗山隧道是涪丰石高速公路三大控制性工程之一，也是涪丰石高速公路最长隧道，隧道左线长7285米，右线长7310米，属于高瓦斯特长隧道。隧道设计为分离式4车道，进口位于丰都县高家镇太运乡蒋家沟，出口位于石柱下路镇罗林沟之间。

1.2该工程混凝土控制难点

1、混凝土中的水泥发生化学反应产生的裂缝

众所周知，混凝土组成成分不同，不同混合比例的混凝土在搅拌、混合过程中会出现不同程度的化学变化。在混凝土施工的过程中，其因受到温度、外界因素的影响，会不间断发散热量，最终在高温下混凝土才能得以稳定、成形。比起一般的混凝土，公路隧道混凝土更加吸热，同样会导致混凝土层不断加厚，随着时间增加，在各种因素的综合影响下，混凝土会产生各式各样的裂缝。从施工经验来看，混凝土因化学反应等出现的裂缝与其受温程度有密切关系，在施工三天公路隧道混凝土内部升温迅速，五天后高温增速，公路隧道施工进入挑战阶段。裂缝是当前公路隧道施工中最常见的问题之一，下文将会对防止裂缝的对策进行分析。

2、减少温度收缩所致影响方面

从事公路隧道施工的人员都知道，在混凝土浇注之后其会在浇注表层渐渐硬化，混凝土也会发生不同程度的收缩。这就导致很多已经完成建筑结构遇到冷热不均的情况，出现膨胀或者收缩的变形现象。在公路隧道施工过程中混凝土会出现硬化收缩现象，而在这期间，温度差异是对混凝土硬化影响最大的因素，需要施工人员格外注意。如果混凝土热胀冷缩受到其他因素的限制后，内部会产生压强，导致建筑结构破坏或者崩塌的情况。

　　水泥混凝土中，增加钢筋是减少混凝土收缩的一种重要方法。钢筋保护层厚度须满足设计要求。但是多数施工单位在钢筋下面都没有放置保护层的预制垫块（少数施工单位用小石子垫上，也是不符合规定的，因小石子易走位，且保护层厚薄不一）。浇筑混凝土时，为保证混凝土保护层，将钢筋骨架或钢筋网片向上提一提。这种做法是错误的，既不能达到混凝土保护层的要求，又使钢筋骨架或钢筋网走位，更严重的是产生弯曲变形，不能保证质量。在现场施工中，有效的一种方法是制作高强度的圆柱体砂浆垫块。砂浆垫块的半径和设计保护层厚度一样。垫块中空部分和钢筋直径一样。钢筋加工时，将钢筋插入砂浆垫块中空位置，这样，钢筋保护层厚度就能满足设计要求。

1.3该公路隧道对混凝土性能和控制的要求

第一，混凝土的工作性要满足施工需要。喷射混凝土要符合设计要求。二次衬砌混凝土属于泵送混凝土，坍落度在180～220mm之间，和易性能较好，防止施工中混凝土堵塞泵送管道。仰拱混凝土和调平层混凝土，以及基层混凝土一般坍落度100～120mm，无离析。路面混凝土要易于成型，水灰比较小，坍落度控制在40～60mm.所有混凝土的耐久性必须满足设计要求。

第二，公路隧道浇筑混凝土应连续进行。如必须间歇，其卸料时间应在混凝土初凝时间之前，将混凝土浇筑完毕。在混凝土施工过程中，尽量缩短浇筑与开始养护的时间差。并根据当天天气情况，采取必要的防风等措施，防止砼表面失水。

第三，混凝土入模后，要立即进行振捣。振捣必须密实，不能漏振、欠振，也不可过振，振捣时间宜为15～30秒，以砼开始反浆和不冒泡为准，振捣时要快插慢拔，振点布置要均匀，在施工缝预埋件处，加强振捣，以免振捣不实，造成渗水通道。振捣时应尽量不接触模板、钢筋、止水带，以防止其移位、变形。

第四，对已浇筑的路面混凝土，在初凝前进行二次振捣，二次抹压。以防止表面裂缝出现，终饰抹面要掌握好时间，理论上以砼的凝结时间为准，但由于施工现场白天、晚上以及季节气候的不同，对砼的凝结时间影响很大，因此可用常规方法即按压方法控制。

2案例分析

2.1隧道外界施工环境

隧道施工具有24小时不间断的特点。一般混凝土搅拌站选择就近的原则，这样减少混凝土运距，节约成本。混凝土搅拌机生产要满足现场混凝土需要。混凝土搅拌站计量设备必须强制标定，并须期间核查。在混凝土生产过程中，因为原材料的含水量不均匀，配合比中实际用水量应有所调整。通过该项目施工发现，单位耗水量是影响流动性的最大因素。水的消耗增加了10kg，坍落度增加30mm，即流流动性明显增加，但硬化后混凝土会产生较大的孔隙，从而降低混凝土的强度和耐久性。在这种外界施工条件下，容易使新的混凝土分层、泌水、离析现象，降低了工作性能。因此，在保证混凝土强度和耐久性的情况下，应根据混凝土的流动性来确定单位的耗水量。

2.2隧道混凝土性能影响因素

2.2.1水灰比、水胶比

通常情况下，混凝土水灰比比例不当会降低其施工应用性能，加剧混凝土裂缝的产生，拉低公路隧道施工的安全性能和质量。在进行公路隧道施工之前，必须要进行合理的混凝土配比调试和确定。

2.2.2混凝土结构耐久性

混凝土设计主要控制混凝土配制强度、工作性能。而高性能混凝土不但从强度、工作性能提出高标准、高要求，而且更注重混凝土耐久性的要求。在配合比设计初期，就需要根据工程所处的水文、气候、地质环境等对混凝土可能造成影响，提出了相对应的耐久性指标要求。

对于结构需要自防水部位，提出混凝土抗渗性指标；对主要结构的混凝土，提出电通量、抗碳化、抗裂性能、混凝土总碱量等指标要求；对补偿收缩部位，提出混凝土限制膨胀率的指标。

2.2.3水、水泥、粗、细集料、外加剂

（1）水：符合国家标准的饮用水可直接作为混凝土的拌制和养护用水；当采用其他水源或对水质有疑问时，应对水质进行检验。

（2）水泥：水泥的性能直接影响混凝土的质量，应选择安定性好、质量稳定且与外加剂适应性好的水泥。宜采用强度等级不低于42.5级的低碱普通硅酸盐水泥，化学指标应满足规范和设计要求。

（3）细集料：宜选用级配良好，细度模数控制在2.3～3.0之间的人工砂。级配与细度模数良好、含泥量低的砂在拌制混凝土时能更好的填充骨料间的空隙。

（4）粗集料：应选用强度高、级配良好、含泥量低的连续级配碎石或卵石，粒径以4.75mm～26mm、针片状含量越低越好。粗集料有一个因素容易被轻视，现在大多数石场为降低成本提高产量，其生产的碎石粒型扁平、针片状较多，宜修整。

（5）外加剂：应选用合格的减水剂和膨胀剂等，以满足混凝土的和易性，抗渗等性能。外加剂的用量，应通过试验确定。

2.2.4混凝土工艺与施工技术

第一，重点进行隧道二次衬砌的检查工作，为避免大模板在现浇过程中出现严重的漏浆情况，施工人员需要事前在模板底部抹上层砂浆，待砂浆凝固之后再进行模板安装工作。

第二，喷射混凝土施工，宜采用湿喷工艺。不宜使用干喷法。以减少粉尘对工人的伤害，同时减少回弹率，降低施工成本。回弹掉下的喷射混凝土，严禁再次使用。喷射混凝土表面应喷射平整。

第三，控制好混凝土的强度，还需要对后续进行养护，这也是影响建筑工程质量的重要方面，管理人员要明确养护工作的责任人，制定明确的养护制度。

3案例结论与建议

3.1研究结论

公路隧道混凝土与其他施工相比，具有不易散热、容易出现裂缝、混凝土的定性与韧性较差等特点，如果运用一般地质土体混凝土进行施工，不利于施工顺利进行，对公路隧道混凝土结构也会造成危害。本文从公路隧道施工容易出现的问题的出发，从公路隧道混凝土的性能控制等一些列过程控制着手，解决公路隧道施工常见问题。

3.2相关建议

3.2.1加强高性能混凝土的养护

隧道温度比较恒定，适合混凝土自然养护，一般不用特意关注温度变化。在混凝土浇筑完成后，前7天多次浇水养护即可。

3.2.2合理计算混凝土原材料比

第一，高性能混凝土因要求高，自配合比设计开始就应加强质量控制。配合比应根据原材料品质、设计要求，通过计算、试拌、调整等步骤确定。

　　第二，高性能配合比在设计思路。需要按耐久性的要求，根据环境作用等级确定抗冻及电通量指标，由此来选择水胶比、控制胶材用量及掺和料的比例。

　　第三，一般情况下，矿物掺和料掺量不宜小于胶凝材料总量的20%，当大于30%时，混凝土的水胶比不得大于0.45。具体掺量应通过试验确定。

3.2.3科学合理的浇筑

首先，公路隧道施工人员需要明确浇筑砼过程的要点，第一，需要准备好所需工具和材料，包括内外墙支板，地脚螺栓及其配套工具材料；第二，浇筑过程需要借助于爬梯、电钻、吊等，需要做足准确；其次，在浇筑砼的同时，还需要做好分工，将模具、人工、材料进行重新规划和配置。 第三，浇筑砼施工要重视施工工艺及技术组织，在完成每一个流水段的拆模工序之后，保证混凝土不浪费。

3.2.4提高混凝土工艺与技术质量

第一，泥岩地质在进行混凝土施工时，遇到天气干燥时施工条件有利，施工稳定性较高。格外注意雨季施工，采用定期排水、改进工作坑护壁、强化工作坑护壁支撑力度等方式，为施工安全及施工质量保驾护航。

第二，运用经纬仪将轴线进行墙身弹线；抄平工作，即施工人员合理利用水准仪站在正确位置进行模板底标高的检测，严格按照事先做好的墙身规划确定好支设的范围，减少后期施工中存在的误差，也可以减少底板浇筑、灌浆中存在的溢出等情况。在上一工序规划好公路隧道混凝土比例之后，笔者认为还需要做好底板钢筋绑扎，完成机电等设备的预埋之后，施工人员需要反复检查钢筋绑扎，尤其是确保钢筋在绑扎时不被混凝土及其他材料污染。为增加底板钢筋的牢固性，施工人员必须要做好漏浆污染清理工作。

3.2.5其他

①均衡截取止水带，借助于止水带，在边基两侧进行搭接，留足搭接的空间与长度，严格依据边墙位置进行搭接，确保止水带位置正确。

②按照具体流程完成止水带对称安装。这一环节的主要工作为，借助于测量工具，确保安装内外部分均等，采用一隔一的方式进行钢筋固定，形成系统的固定结构，保证止水带的定位准确无误。除此之外，还需要注意止水带处砼的光滑性和平整性。

③工程人员必须要防止混凝土作业时的水流，必要时可采用泡沫等材料，帮助止水带更牢固定位，同时可以确保浇筑的准确完成。进行接头防异物堵塞处理，选择无纺布包裹盲管，促使其在水流流动过程中阻挡混凝土等杂质。

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