隧道拱顶注浆研究论文

高速铁路混凝土常见问题及对策论文

摘要： 混凝土工程质量尤为重要，从设计、施工到运营管理都必须严格控制混凝土施工质量，确保质量零缺陷。但由于施工现场诸多不可预见因素，导致混凝土在施工过程中出现许多质量问题，混凝土施工中出现的质量问题有共性的，还有由于结构特殊性而存在的个性问题。如何在现场及时有效地解决这些问题，对混凝土工程技术人员来讲至关重要。

关键词： 铁路；混凝土；含气量；隧道

混凝土工程在铁路工程中占有很大比重，由于铁路建设标准高、技术要求高、质量目标高，因此，混凝土工程质量尤为重要，从设计、施工到运营管理都应充分重视，特别施工过程中必须严格控制混凝土施工质量，确保质量零缺陷。但由于施工现场诸多不可预见因素，导致混凝土在施工过程中出现许多质量问题，如何在现场及时有效地解决这些问题，对混凝土工程技术人员来讲至关重要。

1共性质量问题及对策

混凝土离析、泌水

铁路混凝土离析、泌水比较常见，其直接后果是混凝土可泵性差，难以振捣密实，对混凝土外观及实体质量影响较大。

混凝土离析、泌水的原因有以下几方面：

（1）水泥、粉煤灰、矿粉等胶凝材料及减水剂、防腐剂等外加剂质量波动较大，导致胶凝材料与外加剂的适应性变差。

（2）粗、细骨料粒形变差，特别是针片状颗粒增多，细骨料细度模数增大10%以上，混凝土问题更加明显。

（3）粗、细骨料含水率变化大，没有按要求正确换算施工配合比，混凝土单方用水量偏大。

（4）混凝土净搅拌时间不足90s-120s，搅拌机拌合叶片上残余混凝土没有及时清理，导致混凝土搅拌不均匀，减水剂性能没有充分发挥。搅拌设备计量偏差大，没有按施工配合比生产混凝土。

（5）混凝土运输中没有转动运输罐，有二次加水现象。

预防及处理措施：

（1）严格控制原材料进场质量，不合要求的原材料禁止进场使用。重点了解掌握粉煤灰、减水剂等原材料的质量特性，含品质指标、质量波动情况。对质量波动大的除按要求做好品质质量检测外，还应每批对减水剂与胶凝材料相互进行适应性验证检测，对适应性差的不应生产混凝土，最好对减水剂予以调整或退换胶凝材料。

（2）对由于骨料原因引起的混凝土离析、泌水的，可通过增加砂率，调整粗骨料各级比例，增加胶凝材料用量等方法解决。实践证明砂率增加3%，粗骨料比例调整，胶凝材料总量在耐久性要求的允许范围内增加对混凝土结构实体强度、耐久性及长期性影响较小。

（3）对粗、细骨料均化处理，避免含水率变化过大。并勤测含水率，及时调整施工配合比。保持混凝土施工用水量与理论配合比相差不宜超过5kg/m3。

（4）定期检查、维护、保养搅拌设备，严格执行混凝土生产管理程序。

（5）加强混凝土运输过程管控，运输车中积水应倾倒干净，不得二次加水。

混凝土坍落度、含气量损失大

混凝土坍落度、含气量损失大也是非常棘手的`问题，如果处理不当，混凝土将无法正常浇注施工，硬化混凝土质量也无法保证。混凝土坍落度、含气量损失大的原因如下：

（1）原材料中粉煤灰吸附性强、水泥C3A含量高、减水剂（含引气剂）保坍保气性能差，粗、细骨料含泥量高。

（2）胶凝材料、骨料温度高，环境温度高，使混凝土中水分蒸发加大加快，从而导致混凝土坍落度、含气量损失大。

（3）施工组织不当，混凝土运输及浇注等待时间过长也是导致混凝土坍落度、含气量损失大的重要原因之一。

预防及处理措施：

（1）避免使用磨细粉煤灰及高C3A含量水泥，减水剂保坍保气性能应满足工程需求，粗、细骨料含泥量应符合标准要求。当胶凝材料、骨料性能难以改变时，应匹配合适的减水剂。并根据原材料性能、混凝土运距、浇注方式、环境气候条件等设计适宜的混凝土配合比，室内配合比设计相关试验指标必须符合设计要求。

（2）高温季节做好胶凝材料储备，避免使用高温胶凝材料，对粗、细骨料洒水降温处理，使用低温地下水，错开高温时段施工。

（3）强化施工组织，混凝土拌合站与浇注现场应加强沟通协调，杜绝混凝土运输及等待浇注时间过长。

（4）未雨绸缪，混凝土在搅拌站拌合生产时，根据实际情况（运距、气温、浇注时长等）将混凝土坍落度较设计增大5%-10%，可通过增加减水剂掺量解决。

（5）一旦混凝土出现坍落度、含气量损失过大，无法满足浇注施工，而废弃处理成本损失又较大时，可采取如下处理措施：①在现场混凝土入泵口（泵送设备搅拌锅中）采用雾化装置均匀加入减水剂，严禁加水。②将混凝土运回搅拌站，按照理论配合比相同的掺合料掺量、水胶比二次加入混凝土车中剩余混凝土浆体总量3%-5%的浆体，加入浆体的同时应高速搅拌罐车直至混凝土均匀。如还不能满足要求，再加入减水剂。③对二次处理后的混凝土浇注部位，应做好详细记录，并增加检查试件数量，及时对混凝土实体质量进行验证。

实践证明，混凝土二次处理中，增加5%的胶凝材料浆体和的减水剂掺量对混凝土实体质量影响较小。

混凝土含气量不符合要求

因结构耐久性要求，《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010对混凝土含气量做了明确的规定，见表1。

在施工现场混凝土含气量不符合要求的也屡见不鲜，但大多数人都没有引起足够重视，更谈不上如何去应对处理。实际上含气量是混凝土拌合物性能中重要指标之一，其对混凝土的浇注、力学、耐久及长期性影响较大，如处理不当会留下质量隐患。

混凝土含气量不符合要求的原因分析如下：

（1）粉煤灰质量波动大，玻璃珠颗粒数量及形态变化都可导致含气量的变化。水泥质量波动大，引气剂质量差，减水剂与胶凝材料适应性差。

（2）粗、细骨料含泥量、粉尘含量高，颗粒级配变化大。

（3）混凝土拌合物坍落度控制不严，与设计范围值偏差过大。

预防及处理措施：

（1）对重要结构如梁体、轨道板等混凝土正式生产前，应采用现场原材料进行试拌，实测混凝土拌合物的含气量及经时损失，不符合要求的应调整外加剂组分。

（2）随时关注粗、细骨料含泥量、粉尘含量及级配变化情况，对变化幅度大的应及时调整混凝土配合比，如增减减水剂掺量等。

（3）严格按设计要求控制混凝土坍落度。

（4）实践证明，实际施工中混凝土含气量低于最低限值1%，梁体、轨道板混凝土含气量在对施工浇注及工程质量影响较小。

混凝土粘稠、内聚力大

混凝土粘稠、内聚力大在施工现场也较常见，其直观症状可通过坍落度试验表征出来，即混凝土铲装困难，坍落度桶提起后混凝土流动缓慢，20s-30s才能静止（正常状态混凝土5s-10s后静止即可量测坍落度及扩展度），并且混凝土可塑性差，呈粘底状。此类混凝土虽然拌合物性能指标符合要求，但其可泵性较差，容易堵管，不易振捣，对工程质量及进度影响较大。

混凝土粘稠、内聚力大的原因有以下几点：

（1）粗、细骨料含泥量、粉尘含量大，使用磨细粉煤灰，减水剂与胶凝材料适应性差。

（2）胶凝材料用量大，砂率大，水胶比低。

（3）混凝土含气量低，坍落度低。

预防及处理措施：

（1）严格控制粗、细骨料含泥量及粉尘含量，尽量不使用磨细粉煤灰，减水剂与胶凝材料应匹配使用。

（2）在满足混凝土性能的基础上，尽量降低胶凝材料用量和水泥用量。混凝土砂率应合理，避免盲目选用低水胶比。

（3）在允许范围内通过调整减水剂来增加混凝土含气量及坍落度，以减轻混凝土粘稠、内聚力大的症状。

（4）调整粗、细骨料的级配比例，降低粒形差颗粒含量。

2个性质量问题及对策

由于结构部位的特殊性，如按常规来控制生产混凝土，其工程实体质量不一定满足要求。下面对隧道初支、二衬拱顶混凝土予以总结。

隧道初支混凝土

现今隧道初支湿喷工艺已普遍推广应用，但其回弹量大、早期强度（特别是1天强度）低、功效低一直困扰着我们，导致很多单位继续使用干喷工艺。分析其原因有以下几方面：

（1）液体速凝剂与减水剂适应性差，混凝土凝结时间长。

（2）混凝土坍落度较大，大部分160mm以上。二次加水现象较多。

（3）配合比设计不当，混凝土细料偏少。

（4）速凝剂用量不准确，风管风压不合适等。

（5）操作工人技术水平不高，喷射角度、距离、顺序把握不当。

预防及处理措施：

（1）避免使用缓凝型减水剂，速凝剂应与减水剂相容性良好。

（2）严格控制混凝土坍落度不宜超过160mm，不得现场二次加水。

（3）设计合理的配合比，混凝土细料（小于5mm颗粒）质量不少于材料总量的55%—60%。添加增强增韧复合型掺合料。

（4）确保喷浆设备正常工作，速凝剂计量、风管风压等满足要求。

（5）使用熟练操作工人并及时总结改进。

隧道二衬拱顶混凝土

对已建和在建铁路隧道二衬无损检测质量统计发现，有近30%隧道二衬拱顶出现混凝土不密实、脱空等质量缺陷，给隧道缺陷整治和交验带来了不少麻烦。究其原因，有施工工艺方面，也有混凝土质量方面的。对于混凝土质量方面的有以下几点：

（1）在拱顶混凝土灌注过程中，盲目加大混凝土坍落度，导致混凝土匀质性变差，浆体流失，混凝土收缩变形大。

（2）坍落度偏小，无法满足“冲顶”及混凝土自密实的需求。

（3）“冲顶”时混凝土供应不连续，间隔时间长，没有一气呵成。

（4）混凝土泵车压力不足，泵送困难。

预防及处理措施：

（1）在二衬“冲顶”时，宜适当调整混凝土施工配合比，增加1%-2%砂率，必要时增加3%-5%的胶凝材料，增加坍落度10mm-20mm，使混凝土匀质性及自密实性能良好。

（2）搅拌站混凝土生产供应应连续，避免“冲顶”时出现断料现象。

（3）确保混凝土泵车等设备正常工作。

路基边坡防护骨架混凝土

路基边坡防护骨架混凝土施工质量控制一直是个薄弱环节，有不少混凝土存在裂纹、蜂窝麻面、不密实甚至空洞等质量缺陷。原因有两方面，一是管理及施工人员思想意识上没有引起重视，没有把边坡防护当作主体工程来施工。二是施工工艺存在一些问题。关于施工工艺方面的有以下问题：

（1）混凝土坍落度偏大，导致混凝土在振动力的作用下易溜坍，不易定型。

（2）没有分层浇注或层厚偏大。

（3）模板安装质量不符合要求，接缝不严实。

（4）基底处理不到位，混凝土由于基底不密实而产生沉降裂纹。

预防及处理措施：

（1）提高管理及施工人员的质量意识，要形成铁路工程没有主体与附属之分的理念。

（2）严格控制混凝土拌合物质量，坍落度不宜大于140mm，初凝时间不宜大于4h。

（3）混凝土层厚不宜大于15cm，由下至上分层循环浇注。

（4）确保模板安装质量满足要求，接缝应严实。

（5）处理好基底，不得有虚碴层，保证其密实。

3结语

混凝土质量问题特别是拌合物性能问题，一直是施工现场需要面对和及时解决的。而影响混凝土拌合物性能的因素很多，也很复杂，有原材料、配合比方面的，也有施工工艺控制和试验检测及施工技术管理方面的，广大工程技术人员应不断学习总结，努力提高现场解决问题和保证工程质量的能力。