浅析隧道拱部衬砌表面水花纹成因与对策

摘要简要分析隧道衬砌使用全自动液压台车拱部表面易出现水花纹的原因及应采取对策。

关键词隧道衬砌水花纹成因对策

Abstract The analysis of tunnel lining with automatic hydraulic trolley arch pattern surface prone to water causes and countermeasures to be taken.

Keywords tread water tunnel lining causes countermeasures

中图分类号：U451.4文献标识码：A

随着隧道施工技术和速度的提高，隧道规模和数量日渐增多。渝怀铁路全长624.523Km，沿线地形、地质复杂，隧道有190座241.042Km，占线路总长的39%。隧道衬砌普遍采用自行式液压整体衬砌台车，泵送混凝土入模，保证了衬砌混凝土的施工质量，大大提高了隧道施工工效。但在整体衬砌台车使用中，发现拱部衬砌表面有水花纹出现而且很难清除，虽然不影响混凝土内在质量，外美却受到了影响。针对水花纹现象，我们从原材料、配合比及施工工艺入手，把它定为一个攻关课题进行试验分析，并取得了一定效果。

1工程概况

渝怀铁路九标段全长9.969Km，其中龙桥隧道全长2989m，衬砌混凝土45600m3，为渝怀铁路的重点工程。开挖采用钻爆法施工，衬砌混凝土使用自行式液压整体台车。Ⅱ级围岩地段衬砌厚度为25cm，Ⅲ级为40cm，Ⅳ级拱部为45cm，Ⅴ级拱部为50cm。衬砌拆模后，发现拱部不同程度出现了水花纹，影响了衬砌整体感观。为实现创优目标，从根本上消除表面水花纹，进行了有效的对比试验分析，找出了成因和克服对策。

2衬砌混凝土工艺流程及施工设备

(1)工艺流程

(2)施工设备

龙桥隧道采用JSY500A型混凝土强制式搅拌站，混凝土运输罐车，HBJ60A混凝土输送泵，输送管径为Φ125mm，12m自行式液压大块钢模衬砌台车，插入式振动器。

3初期配合比设计

(1) 原材料

根据现场调查情况，当地机制砂产量丰富，因此隧道衬砌选用机制砂。碎石母材强度为80～90MPa，5～40mm连续级配。为改善泵送混凝土和易性和可泵性掺用粉煤灰，取代率为30%，超量系数取1.4。为提高早期强度，便利与拆模采用复合早强泵送剂，掺量为1.0%。水泥用32.5级普通硅酸盐水泥。坍落度设计13～16cm，30分钟坍落度损失率不大于15mm，保水性良好。

(2) 配合比选定为1:0.31:2.15:2.86:0.57:0.01

按照上述工艺及配合比在龙桥隧道试浇筑一板，拱部衬砌表面发现有水花纹。水花纹分布形状如图所示：

拱顶中间孔灌筑拱顶双侧孔灌筑

4水花纹成因浅析

使用衬砌台车进行隧道衬砌施工，在隧道拱部混凝土表面普遍存在面积不等的水花纹，影响到混凝土的外观质量。根据现场情况，重点对原材料、施工工艺进行了分析：

(1) 原材料

① 机制砂，粉尘含量在规定10%的临界范围（8～11%）。

② 外掺料——粉煤灰掺量过大，降低了混凝土拌合物粘度。

③ 泵送剂掺量不合理，降低了混凝土流动性。

(2) 施工工艺

① 混凝土拌合时间50～70秒，拌合时间短影响了混凝土的均匀性。

② 泵送混凝土入口位置预留不合理，使混凝土流动距离增大。

③ 输送管与台车拱部预留管刚性连接，受泵送压力作用使混凝土出现过捣现象。

④ 脱模剂涂刷机油，油质脱模剂不溶于水，聚集的油滴无处扩散。随着混凝土的灌筑机油沿混凝土的边缘移动，当混凝土灌筑完成后，沉积到混凝土底部，外观易出现颜色不均现象。

⑤ 浇筑速度慢，不连续，混凝土中空气和游离水集中。

5水花纹消除对策

(1) 原材料选用要严格

① 原材料是决定混凝土品质好坏的物质基础。机制砂要粒径圆滑，级配良好，细度模数控制在3.1～3.3范围内，石粉含量控制在5～6%。碎石级配要控制在中值范围内，石质新鲜，含泥量不大于1%。

② 外掺料粉煤灰要选用Ⅱ级以上的优质粉煤灰。

③ 泵送剂选用除应具备高效减水作用外，还应有良好的可泵性、保塑性、保水性、保坍落度性、缓凝性等。使用前应严格检验，达标合格后按试验确定比例掺合。

(2) 配合比选择要合理

配合比是决定混凝土品质好坏的决定因素。由于拱顶混凝土不能振捣，为降低空气和混凝土的自由水，提高混凝土密实性、可泵性，对原配合比进行调整。砂率调整为45%。粉煤灰的取代率30%降为20%，超量系数取 1.2。泵送剂掺量提高到1.5%。

调整后，配比为1:0.30:3.00:3.90:0.49:0.015

(3) 改善施工工艺

在泵送混凝土施工中，要做到施工机械配套完善，计量器具校核准确。原材料投放计量准确，严格控制水灰比。在此基础上重点进行工艺提高。

① 增加混凝土的拌合时间，一般为90～120秒，使混合料充分拌合均匀，尽量减少混合料中游离状态的水和空气。

② 混凝土入口预留孔少，造成浇筑混凝土分区偏大，制作台车时应尽可能在拱部增设一排混凝土入口，减小灌筑分区面积，从而达到减少混凝土的流动距离。

③ 输送管与台车拱部预留管采用柔性连接，用3m左右钢丝橡胶管作为过渡段，减小对模板的震动，避免过震而使混凝土产生离析现象。

④ 模板表面涂刷脱模剂，脱模剂应避免采用油质材料。

⑤ 加快泵送速度，提高混凝土的流动速度，减少在模板上的滞留时间。

6结语

经过摸索、试验，从提高施工工艺入手，有效地解决了使用整体台车拱部混凝土表面易出现水花纹问题。在龙桥隧道和磨溪一号隧道施工中，衬砌混凝土质量达到了内实外美。也为今后隧道衬砌施工提供参考。