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摘要：本文对深圳地铁6号线隧道二次衬砌（以下简称“二衬”）的混凝土施工进行了初步探讨，以保证隧道二衬混凝土的施工质量。对类似工程施工具有借鉴和参考意义。
关键词：地铁隧道；二衬；混凝土；质量控制
随着我国公共交通事业的快速发展，地铁因为载客量高、输送能力大、速度快、安全性好、舒适方便等优点，已经成为人们主要的出行方式之一。深圳地铁6号线即光明线，是深圳地铁的一条建设中的路线全线共多座隧道。衬砌作为隧道支护体系里重要的一环，必须具有高强度、耐久性和耐腐蚀等特点。下文以大雁山隧道为例，对二衬的混凝土质量控制进行了分析。
一、工程概况
大雁山隧道位于深圳市光明新区上屋北站至长圳站之间。上屋北站～长圳站区间暗挖隧道段穿越大雁山山区，属低丘陵地貌，小里程端与路基联接，大里程端与中间风井联接，地面标高为40～190m。大雁山隧道起讫里程：YDK29+981（ZDK29+982.90）～YDK32+363.1（ZDK32+368.650），隧道长约2382.1m。本区间暗挖隧道采用浅埋暗挖法及喷锚构筑法进行设计，为复合式衬砌结构，即以锚杆、钢筋网、喷射混凝土和钢架为初期支护，以模筑钢筋混凝土衬砌为二次衬砌组成。初期支护与二次衬砌间设全封闭防水隔离层。
二、二次衬砌混凝土质量控制及措施
二衬的混凝土工程混凝土设计强度等级为C35P10，混凝土强度等级和抗渗等级均较高，因此单方混凝土水泥用量较大，给水化热控制带来一定的技术难度。根据省内外众多工程大体积混凝土施工成功案例，结合对外加剂在工程应用中收集的技术数据，提出使用深圳市三绿科技公司聚羧酸系高性能减水剂和II级粉煤灰，采用“双掺”配制生产混凝土的技术方案，同时提出在施工混凝土过程中的技术措施。
1、混凝土配合比设计
按照《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2011)进行，寻找混凝土的流动性、稳定性以及通过钢筋间隙的能力的，从而得出最佳的生产配合比，以便混凝土达到高流动性和高稳定性之间的平衡。
1.1设计要求
混凝土强度等级C35P10，坍落度160±20mm，扩展大于500mm；粗骨料最大粒径不大于25mm，1小时后坍落度损失不大于20mm。
1.2混凝土原材料
（１）水泥的选择
水泥为了达到早强、高强的要求，水泥含碱量越来越高，细度越来越细，含碱量高易引起混凝土的耐久性差，细度大易造成混凝土施工中产生浮浆而出现表面龟裂，同时也增大水化热。通过试验及对技术数据的分析，本工程采用“英德海螺牌”P.O 42.5 水泥，无论是早期还是总水化热都是较低的，这对于控制混凝土的温升是十分有益的。
表1 水泥性能指标 
（２）骨料选择
混凝土中若采用吸水率较大，含泥量较大的骨料，会增大混凝土的干缩性。骨料粒径外形圆润、菱角较少、级配良好，能减少混凝土中的水泥浆用量，降低混凝土干缩率，因此本工程选用东莞东江中砂及深圳平湖5-25mm的碎石。
表2 砂子性能指标
表3 石子性能指标
（３）粉煤灰掺合料
粉煤灰取代部分水泥，掺入粉煤灰能改善混凝土的和易性并能有效降低水化热。另外，优质的粉煤灰需水量较少，可降低混凝土单方用水量，从而减少混凝土自身体积收缩，有利于防裂。本工程选用妈湾电厂F类 Ⅱ级粉煤灰。
表5 粉煤灰性能指标 
（４）外加剂
为了保证混凝土生产过程中的稳定性，防止生产过程中原材料变化对混凝土的影响及计量的偏差，外加剂采用“低浓高掺”的方法控制生产配合比的掺入量。二衬混凝土使用深圳市三绿科技聚羧酸系高性能减水剂，该产品是解决混凝土可泵性的一种良好外加剂。它具有高减水、缓凝、增强、保塑等功能。该产品掺入混凝土中，良好的减水效果能减少单方用水量和单方水泥用量，同时降低了水化热；良好的缓凝效果，延缓了混凝土水化放热峰值的产生，使水化放热峰值趋于平缓；良好的保塑效果改善了混凝土的和易性，减少了混凝土坍落度的损失，满足泵送施工要求。
表6 外加剂性能指标 
（５）配合比设计
根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2011)要求，结合原材料的性能，生产配合比中：总胶凝材料431Kg/m3 ，掺15.1%的II级粉煤灰，外加剂掺量为2.3%，砂率控制在39.5%。
经过大量的试验和试配，最终二衬混凝土的生产配合比如下：
表7 C35P10 混凝土配合比设计报告
二衬混凝土拌合物按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》 （GB/T50080-2016）进行，具体试配数据整理如下表：
表8 试验数据
2、二衬混凝土施工措施
浇筑边拱混凝土时，应由下向上对称浇筑。从已浇筑方向，向未浇筑方向施工。水平分层，层厚不超过40cm，相邻两层浇筑时间不超过1.5小时，确保上、下层混凝土在初凝前结合好，不形成施工冷缝。左、右侧浇筑交替进行，左、右侧混凝土高差不超过1m，垂直自由下落高度控制不超过2m，边浇筑边振捣，边墙部位混凝土利用两侧边墙预留窗口进行浇筑，由液压泵直接泵送混凝土入模。拱部先采取退出式浇筑，最后用压入式封顶。混凝土用附着式振捣器和插入式振捣器联合捣固，安排专人负责，保证混凝土内部密实，外部光滑。并注意保护好预埋于混凝土内部的注浆管，防止其歪斜和倾倒，以确保二次衬砌后回填注浆能顺利进行。要配足备用捣固机具，防止因捣固机具发生故障，造成漏捣或捣固不实。混凝土浇筑必须连续进行，因故不能连续浇筑，间歇时间超过混凝土初凝时间时，必须按规定进行接茬处理。
（1）准备工作：在混凝土浇筑前，必须检查输送泵是否完好，搅拌站运转情况是否正常，混凝土罐车是否到位，配合比、外加剂是否调整好，各种机具（捣固器等）是否准备好，机械设备是否正常工作。
（2）混凝土浇筑：混凝土浇筑前，先清洗边墙基础顶面，清除杂质，涂界面剂，仔细检查台车模板表面的平整度，整洁情况。
（3）主要技术措施
二衬混凝土采用自防水混凝土，抗渗等级P10。
隧道二衬混凝为使混凝土抗渗等级不小于设计要求等级，达到内实外美，不渗、不漏、不裂和混凝土表面无湿渍的质量标准，施工过程采取以下主要技术措施进行控制。
①、衬砌净空控制
在拱墙衬砌前，对模板架立位置进行测量放样。模板架立位置比设计位置净空大3cm，对模板结构尺寸和衬砌净空进行检查，对模板进行调整，加固。
②、混凝土质量控制
施工中严格按配合比准确计量，严格按配合比拌制混凝土，混凝土的搅拌时间不能少于3分钟；混凝土拌和完成后必须在规定的时间内用完，否则将重新进行试验检验或报废。混凝土浇筑全部采用泵送混凝土入模。脱模时间必须经试验确保混凝土强度达到8MPa以上后才能脱模，脱模后及时进行养护，养护时间不少于14d。
③、拱顶混凝土密实度和空洞解决措施
A.分层分窗浇注
泵送混凝土入仓自下而上，从已浇筑段接头处向未浇筑方向。充分利用台车各层窗口，分层对称浇筑混凝土，在出料管前端加接3～5m同径软管，使管口向下，避免水平对混凝土面直泵。混凝土浇筑时的自由倾落高度不能超过2米，当超过时，采用接长软管的方法解决混凝土落差过高的问题。
B.采用封顶工艺
当混凝土浇筑面已接近顶部（以高于模板台车顶部为界限），进入封顶阶段，为了保证空气能够顺利排除，在预留注浆孔安装排气管（采用φ12.5mm镀锌管），排气管一端尽可能靠防水板顶部。将排气管另一端固定在模板台车内，且固定牢固。随着浇筑继续进行，当发现有水（实为混凝土表层的自由水、稀浆）自排气管中流出时，即说明仓内已完全充满了混凝土，停止浇筑混凝土，疏通排气管和撤出泵送软管。
封顶混凝土时尽量从内向端模方向浇筑，以排除空气。后期（混凝土强度达到设计70%以上）可利用排气管对拱顶因混凝土收缩产生的空隙进行填实，回填灌浆压力控制在0.1～0.5MPa。
C.浇筑过程中派专人负责振捣，保证混凝土的密实，封顶前准确安装拱顶排气管，确保封顶时不出现空洞，并在后期利用此管进行压浆，使衬砌背后充填密实。
④、拆模和养护
混凝土拆模拱墙模板在混凝土强度达到2.5MPa后方可拆模，拆模后进行洒水养护作业，养护期龄为14天。
⑤、其它技术措施
A．严格控制混凝土从拌合出料到入模的时间，当气温20℃～30℃时，不超过1h，10℃～19℃时不超过1.5h。冬、雨季施工时，混凝土拌合运输和浇筑严格按保障措施和规范要求执行。
B.拆模养护：每循环脱模后及时对模板台车进行养护：清刷模板，对变形和麻面处进行整修和打磨，涂脱模剂。当边、拱混凝土强度达到2.5MPa时，方可拆模，拆模时间不可过早。拆模后及时进行洒水养护，养护时间不少于14天。
C.衬砌厚度、密实度及外观检测方法
衬砌外观要目测平顺光滑，无蜂窝麻面。断面尺寸及中线、高程用钢尺配合全站仪、水平仪量测，内轮廓必须符合设计要求。衬砌厚度检查采用雷达检测，其强度检查采用同期制作混凝土试件做抗压强度试验，并且结合混凝土回弹仪进行实体强度检测。
三、结束语
隧道二衬混凝土出现问题不仅会降低结构物的抗渗能力，影响结构物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低结构耐久性，因此要对混凝土的各种问题认真研究、区别对待，并在施工中采取各种有效的措施来预防裂缝的出现和发展，保证结构物安全、稳定的工作。该工程经过以上混凝土配合比设计计算和实际拌和验证步骤后，确定了一组混凝土配合比。在实际施工里，该配合比浇筑的衬砌结构施工质量和外观形貌均良好，衬砌表面没有出现开裂的部位，可见由以上步骤所设计的混凝土配合比既满足设计要求又满足施工要求。
参考文献：
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论文作者:李海伦
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/24
标签：混凝土论文; 隧道论文; 水化论文; 排气管论文; 强度论文; 模板论文; 密实论文; 《基层建设》2018年第6期论文;