隧洞混凝土低强处理施工技术及应用

隧洞混凝土低强处理施工技术及应用刘庆（中国水利水电第八工程局有限公司五分局，成都，）摘要：四川大渡河枕头坝一级水电站江沟弃渣场泄洪洞工程洞室混凝土衬砌施工过程中出现低强现象，对混凝土低强事件进行分析，探究其产生原因，分别采取了相应的处理措施，取得了良好效果，归纳低强产生原因、处理的步骤、防范措施和技术要点，为隧洞混凝土施工处理类似低强提供借鉴。关键词：隧洞施工 低强处理 技术要点 应用 江沟泄洪洞 1 概述江沟弃渣场泄洪洞工程选用低坝挡水泄洪洞方式泄洪，设计洪水标准为30年一遇，相应洪水流量为558m3/s，校核洪水标准取200年一遇，相应洪水流量为816m3/s。江沟泄洪洞断面型式为城门洞型，由进水口段、隧洞段、出口消能段三部分组成，隧洞段总长1879.53m，平均纵坡i=0.052，开挖断面宽7.7m9.9m，高8.3m13.7m，泄洪洞采用C30钢筋混凝土衬砌，设计方量34000m3。我项目部2009年5月4日至7月22日施工的洞身衬砌混凝土经检测发现部分低强，根据业主要求，经业主试验中心检测和我项目部检测，监理单位现场见证，通过各种检测数据的互相印证，发现共计7个底板仓出现低强现象，实测强度为19.823MPa。混凝土低强产生的原因有多种，初步分析砂石骨料不合格是排水洞C30衬砌混凝土产生低强的主要原因。综合考虑各种因素，低强处理本着确保达到设计要求的原则进行。参考类似工程低强混凝土处理方法，我项目部拟定低强混凝土处理方案为凿除低强混凝土表面12cm，再在上面浇筑2122cm（设计底板面以上20cm）C35细石混凝土（一级配）。上、下游端布置2m过渡段。低强混凝土处理方案对原结构有所加强，减小过流面积1.3m2。2 隧洞混凝土低强的原因分析造成隧洞混凝土低强因素很多，有原材料原因，有机械原因，也有人为因素，要防止隧洞混凝土衬砌施工出现低强，首先要做好原材料的控制，选择科学合理的、可控制的混凝土拌合设备，其中最主要的是人的管理。2.1 原材料的原因分析（1）砂石料采用洞挖石渣加工，加工料源为玄武岩，因洞内岩石地质条件较差，多为、类围岩，加工料源不能完全满足加工要求，再者，因筛分工艺不合格，造成部分成品砂石料为混合料，砂石料质量难以保证；（2）水泥采用东森P.O 42.5袋装水泥，通过经销商供应，不排除未检测批次出厂水泥不达标的可能和运输过程中调包以次充好的可能，同时现场随机抽查袋装水泥实际净重量与设计净重量最大偏差达到5%，袋装水泥存在缺斤少两现象；拌合站水泥仓库不能完全遮挡风雨，地板垫高不够，无防潮层（油毡等），仓库外无排水沟，出现了部分水泥在保质期（3个月内）结块的现象；(3) 外加剂为山西黄腾UNF-1高效减水剂，设计每m3用量2.44kg，事实上是有的浇筑仓掺了，有的未掺。现场掺加质、量控制方式是：按每盘用量加入干料，未搅拌成溶液，不符合质量要求；(4) 混凝土拌合用水采用江沟渗水，基本符合质量要求。2.2 拌合设备的原因分析排水洞出口拌合站采用JS750双卧轴强制式搅拌机拌料，PL1200C配料机配料，排水洞进口拌合站采用JS500双卧轴强制式搅拌机拌料，无配料机，在进料斗划刻度控制砂石料用量。水泥每袋50kg，根据施工配合比数袋控制。投料顺序为，先加砂石骨料，再加水泥和外加剂干料，后期改进为在加砂石骨料的过程中加水泥和外加剂干料，使砂石骨料部分盖住水泥和外加剂干料。混凝土搅拌时间60s，符合规范要求。问题：进口拌合站无配料机，控制砂石料用量的方式可操作性差，满足不了百分之二的称量误差要求，外加剂应搅拌成溶液，按每盘用量直接加入搅拌机筒内。拌合站防雨设施不完善。2.3人为因素原因分析（1）施工现场无专门的试验人员，各种试验检验频次不能完全满足规范要求，例如开仓前的砂石骨料质量检测和砂石骨料含水率检测。2009年4月22日配合比申报表（SDBJ/CDDH-ZTBGL/SY01-2009）经监理机构审查同意使用，在施工过程中未按原材料质量波动情况及时调整配合比参数；（2）混凝土配合比一个工程同一种标号混凝土只有一个配合比，甚至是跨年度工程。工程所用材料与做试配用的已经有了很大差别，这也会影响混凝土强度；有时施工配合比直接抄用试验配合比，而没有考虑砂石的含水率，特别是阴雨天，致使水灰比增大，也有为了施工方便而任意加大水灰比的，这些都降低了混凝土强度。2.4混凝土浇筑因素原因分析针对现场回弹检测部分低强的情况，重点从混凝土运输、卸料及泵送入仓、振捣、养护等环节分析了影响混凝土强度的各种情况。（1）混凝土搅拌运输车有漏浆和不转动搅拌筒的现象，司机为节省油耗往往关闭搅拌桶，使其停止运转，从而导致使混凝土在运输过程中配合比发生改变、混凝土坍落度损失过大不易泵送进而导致现场加水，影响了入仓混凝土的强度。（2）混凝土入仓浇筑时，混凝土下落高度过大，比如达到3m以上而未采用溜槽或串桶等辅助，则很容易造成离析。振捣不到位、漏振，甚至混凝土浇筑不连续而形成施工缝等将会引起混凝土强度偏低。（3）拆模过早，方法不当，狠砸猛撬等会使混凝土表面粘结、破损，影响混凝土强度。 （4）养护不到位。洞内较为干燥，未做到常流水养护，养护时间不足，一般均未到到14d；同时洞内温度较低，保温养护方法不好，致使混凝土受冻而降低强度。3 隧洞混凝土低强处理施工技术3.1 执行规范与标准低强混凝土处理必须满足设计标准，除遵循合同文件的规定、设计文件及图纸的要求、监理工程师指示外，各项指标还应满足以下文件、规范的要求：（1）水利水电工程施工质量检验与评定规程（SL176-2007）；（2）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB 50204-2002）；（3）混凝土强度检验评定标准（GBJ 107-87）；（4）水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准（SDJ249-88）；（5）混凝土外加剂应用技术规范（GB 50119-2003）；（6）回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（JGJ23T-2001）；（7）水工混凝土施工规范（DL/T_51442001）；（8）水工混凝土钢筋施工规范（DL5169-2002T）；3. 2 施工程序与方法3.2.1施工程序施工基本程序为：强度检测分析确定处理部位凿除12cm接触面压力水冲洗基面验收C35细石混凝土浇筑。3.2.2施工准备在处理低强混凝土之前，首先完成所使用的砂石骨料、水泥、外加剂的检验工作，现砂石骨料采用深溪沟人工砂石料，利用合格的原材料进行C35混凝土配合比试验，试验报告上报监理工程师审批。对出口拌合站称量系统进行检定，确保称量误差满足规范要求，对进口拌合站进行安装、试运行，对混凝土处理施工要求进行技术交底，对拌合站值班人员和浇筑仓盯仓人员进行安排，储备与施工配合比一致的砂石骨料、水泥、外加剂。对处理施工所需的管理、技术人员进行落实，对各项工序施工所需的专业工种、普工进行落实。对已有施工机械的进行工况鉴定，进行维护保养，对缺少的进行补充。3.2.3主要施工方法（1）低强混凝土凿除低强混凝土按照确定的仓号组织凿除，首先在凿除仓两侧进行标识，划定凿除范围。凿除低强混凝土表面12cm，凿除边墙与C35细石混凝土结合部位表面12cm。（2）基面清理满足凿除要求后，采用压力水冲洗工作面，确保建基面无污物、无残渣、无松动块，无积水，经“三检”合格，报监理工程师验收。（3）钢筋安装首先在凿除后的混凝土面上布置插筋，手风钻造孔，C35细石混凝土灌孔固定插筋，插筋同时作为面层钢筋网的架立筋。C35细石混凝土面层钢筋网保护层厚度为5cm，上游过渡段钢筋网平行坡面布置，上游端凿除要露出原底板面层钢筋，并与C35细石混凝土面层钢筋网焊接。1+1731+197底板浇筑时须形成图中的下游过渡段，设计钢筋保护层厚度不变，对原底板面层钢筋作局部调整。（4）混凝土浇筑混凝土分层、分块C35细石混凝土一次浇筑到顶，跳仓浇筑。分块长度按照原浇筑块长度分仓。混凝土拌制、运输和入仓仓面验收合格，各项准备工作完善后，经监理工程师签证同意后开浇混凝土。混凝土由进出口混凝土拌合站提供，拌合站采用自动称量系统精确称量，人工拆包加水泥、外加剂。施工配合比按照整包水泥进行确定，并考虑袋装水泥误差，拌合站专人值班，杜绝任何违规违纪行为。混凝土运输采用6m3、3m3搅拌车运输，直接为混凝土输送泵供料，输送泵泵送入仓。混凝土平仓及振捣混凝土采用50软轴振捣器、平板振捣器平仓振捣，底板混凝土自一端向另一端推进。 混凝土养护底板混凝土浇筑完成后立即拉线标识，避免在强度较低时人员进入仓内，且禁止在强度不足的混凝土面上堆放材料、机具。混凝土采用洒水、喷水养护，系统养护时间不低于14天，并在整个施工期进行持续养护。4 隧洞混凝土低强防范措施4.1进、出口堆料场地做好标记，明确划分砂、小石、中石三种骨料的堆放位置，规范堆放，严禁混合、错位堆放；4.2在出口拌合站集料斗中间增设隔板，并且加高，并限制堆料高度，防止在骨料堆积过高时，落入其它仓位出现混料现象，保证计量的准确性，确保混凝土按照配合比要求配制；4.3进口拌合站重新检定计量刻度，安排专人拌合站处盯守，对混凝土拌制各种原材料用量进行严格控制，包括粗细骨料、水泥、外加剂、水等用量。4.4全部采用外购深溪沟砂石加工系统高质量骨料拌制混凝土，且根据现场骨料实际情况重新设计混凝土配合比，同时对新进场原材料必须在监理在场的情况下取样抽检。4.5对参与混凝土拌制的施工人员进行质量培训，提高质量意识，对故意偷工减料或者违反操作规程行为将严惩不待。4.6现已购置混凝土回弹仪，以后将按照要求对排水洞浇筑的每一仓混凝土进行多龄期多阶段回弹试验自检，及时发现，尽早处理；4.7现场增派质检员，对进出口拌合站配料情况进行检控，并做好相关记录，发现不合格及时更正并对拌制过程中出现违规操作的施工人员进行处罚； 4.8 浇筑混凝土期间，质检员现场盯仓，严禁在混凝土输送泵料斗处擅自加水，若有运输途中塌落度损失，施工人员需征询质检人员，采取合适办法解决。未征得质检人员意见擅自随意加水，给予严惩。4.9混凝土浇筑期间施工人员加强指导，对混凝土的浇筑质量控制严格把关，按照要求适度振捣，避免漏振、过振等现象发生，仓