高胜磊
（北京市高强混凝土有限责任公司，北京 100124）
随着国内隧道工程的逐步开展，通过新奥法施工的公路隧道、铁路隧道、地下管廊等类属于隧道的工程不断增多，其对衬砌混凝土的使用非常普遍。新奥法修建的隧道施工作业大致可分为开挖、一次支护和二次衬砌3 项，其中，一次支护和二次衬砌合称为复合式支护（衬砌）[1]。
北京市国道109 新线高速公路（西六环路—市界段）工程小龙门隧道上部仰拱通过爆破开挖、C25 细石喷射混凝土初次支护、固定防水材料、C45P8F200 或C35P8F200 混凝土二次衬砌进行施工。本隧道项目中的泵送C45P8F200 及C35P8F200 二次衬砌混凝土要满足连续施工、高工作性、长耐久性等要求，因此，针对相关要求进行了一系列的试配、试验和研究；
在工程实际应用中，及时总结分析问题，通过严控原材料、对配合比进行适当调整、与施工方协商配合等多途径解决问题，使得本站生产的混凝土满足了工程的质量要求。
本隧道混凝土施工整体上采用拖泵泵送，拱脚拱墙部位采用泵送及二次溜槽入模的施工方式。阶段施工完成后间歇1 h 左右，等待混凝土沉降及更换泵管接头。仰拱部位采用泵管直接泵送入模施工方式。入模窗口采用振捣棒振捣，台车整体采用附着式振捣器振捣。C45P8F200 一次性浇筑混凝土约200 m3，施工时间约10 h。C35P8F200 一次性浇筑混凝土约160～180 m3，施工时间约8 h。
技术要点：（1）大坍落度、高流动性。为满足施工入模要求，到场坍落度要求（200±20）mm。（2）质量的稳定性。满足连续施工、一次性浇筑完成的要求。（3）含气量控制。为满足混凝土抗冻性及拌和物工作性要求，含气量控制标准取4.0%～4.5%。
3.1 原材料
水泥：金隅琉璃河P·O42.5 水泥，其比表面积370 m2/kg，标准稠度用水量28.2%，3 d 抗折、抗压强度分别为5.8 MPa、29.2 MPa，28 d 抗折、抗压强度分别为8.7 MPa、49.8 MPa，初凝时间183 min，终凝时间255 min，安定性沸煮法合格。
矿粉：三河市兴达开元S95 级矿粉，其比表面积426 m2/kg，7 d 活性指数81%，28 d 活性指数98%，流动度比99%。
粉煤灰：张家口大唐同舟国华F 类Ⅱ级粉煤灰，其细度19.3%，需水量比102%，烧失量3.78%。
砂石：迁西县产2 区中砂（天然砂），其细度模数2.7，含泥量2.8%；
涞水县产5～10 mm、10～20 mm 碎石，级配合格，其中10～20 mm 碎石压碎值指标13.6%、含泥量0.2%，5～10 mm 含泥量0.8%。
减水剂：采用中建材中岩产ZY-TPC 标准型聚羧酸系高性能减水剂，其减水率28%。
引气剂：采用北京建研院产AN1 引气剂，为减少称量误差，商定掺量为1.0%。
水：饮用水。
原材料指标要求及试验规程，依据JTG/T 3650—2020《公路桥涵施工技术规范》。
3.2 配合比设计
参考资料：图纸对混凝土耐久性要求；
JTG/T 3310—2019《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》；
JTG/T 3660—2020《公路隧道施工技术规范》；
JTG∕T 3650—2020 《公路桥涵施工技术规范》。设计依据：JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》。计算理论配合比见表1。
表1 理论配合比材料用量 kg/m3
3.3 配合比试配及确定
拌和物性能、力学性能、抗渗性能检测依据JTG 3420—2020《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》；
抗冻性能检测依据GB/T 50082—2009 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》。
试配试验数据见表2 和表3。由表2 可知，②号配合比混凝土性能满足设计与施工要求。由表3 可知，⑤号配合比混凝土性能满足设计与施工要求。
配合比确定：经检验，表2、表3 中②号和⑤号配合比，混凝土强度、耐久性检测结果均满足图纸及标准要求，可生产应用。
表2 C35P8F200 混凝土试拌配合比及试验结果
表3 C45P8F200 混凝土试拌配合比及试验结果
对于混凝土工程施工中存在的问题，我国诸多学者已经进行了相关研究。关于隧道中裂缝分类及原因分析，陈诚[2]进行了详细论述，并指出拱部和边墙的纵向和斜向裂缝对衬砌结构危害性较大。郑艳侠[3]从配合比、浇筑方式、模板等方面进行了分析，杨忠[4]从含气量、施工工艺、配合比、模板及脱模剂等方面进行了分析。谢生华[5]对仰斜式结构表面气泡产生原因及防止措施进行了论述分析。徐少波[6]、李俊峰[7]对色差及仓面浮浆气泡进行了分析论述。本项目在总结前人经验的基础上，结合工程实际情况，针对具体问题采取了相应的控制措施。
4.1 强度
问题1：实体混凝土回弹检测依据JGJ/T 23—2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》。C35P8F200 混凝土较容易达到设计要求，C45P8F200 混凝土短龄期内往往达不到设计要求。
问题2：强度分布不均匀，拱脚、拱顶强度普遍比拱墙强度低5 MPa 左右。
控制措施：
1）混凝土方面，控制出机坍落度（200±20）mm，并保证出机拌和物工作性的稳定性，从而保证强度的匀质性。
2）施工方面，拱脚及拱顶部位施工队伍未重视施工质量。拱脚未按要求加装附着式振捣器、拱顶部位现场加水冲顶等现象易造成强度不均匀。相应控制措施应针对此两处着手实施。
3）加强洒水养护。因为隧道洞内交通及空间限制，洒水台车往往弃置不用，宜造成C45P8F250 混凝土回弹强度不够。
4.2 裂缝
问题：纵向及斜向深度大、宽度较宽裂缝大多为受力裂缝。裂缝出现在两板施工交界处较多且较为严重。环向裂缝多为温度或混凝土自身收缩裂缝，出现于板中间位置较多。同地下管廊、地下连续墙特征裂缝类似。
控制措施：主要针对纵向及斜向裂缝，从施工方面着手。
1）合理布局爆破点，严格控制围岩超挖，保证采用细石喷射混凝土的初次衬砌施工及表面质量合格、规范，防止造成二次衬砌受力不均。
2）下部仰拱及回填保证施工质量，将喷射混凝土产生的回弹料、虚渣杂物等处理干净，防止产生沉降。
3）合理控制拆模时间、素混凝土适当延长拆模时间。防止因混凝土自重或强度不够产生受力裂缝。
4.3 气泡
问题：拱脚气泡较多，且整体表面缺陷较多。
控制措施：
1）及时合理调整施工配合比。混凝土本身黏度高、集料级配不合理、胶材包裹性差易出现表面质量缺陷，合理调整施工配合比可改善表面质量。
2）合理分布加装附着式振捣器并保证振捣操作规范。
3）台车方面。拱脚台车模板弧度对气泡的排出影响很大，如果业主及总包公司同意，宜设计成垂直或外弧型，并对台车与混凝土接触面及时清理维护涂刷脱模剂。
4.4 水纹
问题：整体贯通规律性层状纹及拱顶黑色纹较多。
控制措施：
1）保证生产过程拌和物的匀质性，稳定控制混凝土出厂坍落度。
2）施工方面，要防止过振。
3）浇筑拱顶部位时混凝土连续供应，连续施工，禁止浇筑现场随意加水。
1）本文设计的C45P8F200 和C35P8F200 配合比在实际生产中能较好地满足施工要求，且回弹强度满足设计要求。
2）施工配合比方面。根据本站采用的砂、10～20 mm 碎石、5～10 mm 碎石地材质量情况，碎石比例按8∶2～7∶3 调整，相应砂率可适当降低2%。C45P8F200 合理砂率在42%～45%，C35P8F200 合理砂率在44%～48%。配合比在授权范围内可根据材料、气温、施工等变化进行调整，经此生产的混凝土能较好地满足施工要求，减少裂缝，保证回弹强度。
3）强度控制方面。保证拌和物的匀质性有利于缩短施工时间，保证实体强度。规范合理的振捣有利于保证实体强度的匀质性。
4）裂缝控制方面。要保证实体结构抗渗性能，主要需减少应力裂缝的产生。规范施工及延后脱模时间可减少此种裂缝的产生。
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