浅谈隧洞混凝土质量缺陷修补施工技术

刘清兵

（中国水电十五局第三工程公司 陕西 西安 710068）

1 工程基本情况

1.1 工程简介

老挝南俄5 水电站引水隧洞为Ⅲ级建筑物，设计水流速3.104m/s，引水隧洞全长8756.826m，隧洞开挖为马蹄形断面洞径5.5m，衬砌型式为A、B、C、DA、E、F 六种断面，其中：C 型断面为钢衬（板厚18mm、内径3.8m、回填混凝土70cm），衬砌长度为1283 米；DA 型断面为锚喷和混凝土铺底，衬砌长度为4202 米；A、B、E、F 断面采用钢筋混凝土衬砌（内径4.2m， 浇筑混凝土50cm）， 钢筋保护层厚度5cm， 混凝土标号为C25W6，全断面混凝土衬砌总长度达到3271m。

1.2 混凝土衬砌施工工艺

采用强制式拌和机拌制混凝土，混凝土罐车运输方案，针梁钢模台车和钢拱架、钢模板施工工艺，混凝土泵入仓，附着式振捣器和软轴插入式振捣器。

1.3 混凝土衬砌施工过程及质量缺陷的表现形式

桩号T8+676.8～8+688.8m 为引水隧洞首仓混凝土浇筑段，混凝土浇筑量150m3左右，2010 年10 月28 日8:00 时开盘至10 月30 日10:00浇筑结束，历时50 小时，期间发生了5 次不同程度的泵管堵塞现象，11月2 日晚上脱模以后，发现该衬砌段局部表面有露筋、麻面等缺陷。整个隧洞开始浇筑混凝土到2012 年9 月25 日衬砌结束，历时23 个月，衬砌长度达2760 米（桩号T8+244.8～T8+676.8 和T5+132～T7+457），也出现了不同程度的质量缺陷，如麻面、露筋、蜂窝、错台及表面不平整等现象，经统计需要按照缺陷处理的部位总计达到38 处。

1.4 质量缺陷形成缺陷原因

1.4.1 施工原因

混凝土入仓连续性差，仓面混凝土的和易性和塌落度不能得到有效的控制，是造成局部麻面和露筋的主要原因；其次是该部位混凝土振捣不及时、不到位。

1.4.2 设计因素

引水隧洞B 型衬砌断面，钢筋密度过小，设计环向钢筋净间距为92mm，两层钢筋层距384mm。 有限的空间，施工人员不能进入仓面进行平仓和振捣，钢筋过密也容易使混凝土骨料架空，插入式振捣器被卡现象容易发生。 给施工带来了相当大的难度。

2 混凝土缺陷的分类

引水隧洞混凝土衬砌已经形成的质量缺陷情况统计如下：

2.1 麻面是混凝土表面局部缺浆粗糙或有小凹坑、气泡现象

其主要原因是：模板表面不光滑，有硬水泥浆垢未清除干净；脱模剂涂抹不均；模板补缝不严密而漏浆；混凝土振捣不充分，气泡未排出。

2.2 露筋是混凝土表面有钢筋露出

其主要原因是：钢筋的垫块移位或漏放；振捣棒或泵管等设备损坏了钢筋；骨料粒径偏大，振捣不充分，混凝土于钢筋处架空造成钢筋与模板间无混凝土。

2.3 蜂窝是混凝土结构中局部疏松，骨料集中而无砂浆，骨料间形成蜂窝状的孔穴

其主要原因是：混凝土拌和不均，骨料与砂浆分离；卸料高度偏大，料堆周边骨料集中而砂浆少，未作好平仓；模板破损，漏浆严重；振捣不充分，未达到返浆的程度。

2.4 空洞是混凝土结构中空，局部没有混凝土

其主要原因是：振捣不充分或未振捣而使混凝土架空，特别是在仓面的边角和拉模筋、架立筋较多的部位容易发生；膨胀螺栓孔、接安螺栓孔、模板定位锥孔和预埋灌浆孔等；混凝土中包有泥土。

2.5 混凝土表面不平整，表面缺陷包括：建筑物轮廓线误差；凹凸度超过设计值；横向接缝或模板接缝的错台。

3 修补方法

3.1 凿除和磨平

表面不平整处理：根据平整度控制标准，对升坎高度超过验收标准要求时，先以风镐、手鐟凿除，预留0.5～1.0cm 保护层，再用手持电动砂轮研磨平整；对于凿除超过标准的凹坑，不得用锤击、斧砍，只能用砂轮磨平。

3.2 凿除和抹平

露筋、蜂窝、麻面处理：露筋和数量集中超过验收规定的蜂窝、麻面，先进行凿除，再将填补面清洗干净，保持表面湿润而不积水，涂刷相应的水泥浆，然后将拌好的水泥砂浆抹上，填补后压实抹平。补好的表面应与结构表面平齐光洁，不能出现突变；对于超标准的气泡，先凿成不小于2cm 的坑，再用水泥砂浆填补；对于蜂窝、麻面缺陷的处理原则是“多磨少补，宁磨不凿”，尽量不损坏建筑物表面的完整性，以保工程质量。

3.3 凿毛和填平

空洞处理，先将缺陷部位凿成规则形状，立模用修补的混凝土进行回填。修复时首先清除缺陷直至密实的混凝土并保证表面不能有尖角，然后将表面清洗干净并保持湿润而不能积水，涂刷相应的水泥浆，再用修补混凝土回填， 回填部分必须与老混凝土结合好并保证密实，对突出于结构外表面的部分应凿掉和磨平； 当修补面积大于1m2 或修补深度大于8～10cm 时，为确保修补材料与基材粘结牢靠，可考虑打插筋（锚固筋）或加焊层面钢筋网。

4 修补材料及施工工艺

4.1 混凝土修补材料的选择

4.1.1 干硬性预缩砂浆

即普通水泥砂浆拌好后，码堆存放预缩0.5～1.5h，使其体积预先收缩一部分，以减少修补以后的体积收缩，避免与基材脱开；又因水灰比小，故强度较高。预缩砂浆的配合比按：水：水泥：砂＝（0.28～0.32）：1：（2.0～2.5）。

4.1.2 预缩混凝土

当修补厚度大于8cm 时，除表层4cm 外，内部填补预缩混凝土，即在砂浆中均匀加入适量的0.5～2.0cm 小石子。

4.1.3 材料配合比拌制预缩砂浆的水泥必须新鲜、无结块。 砂子需要筛去1.6mm 以上的粗砂和0.15mm 以下的细砂，细度模数控制在1.8～2.0 之间。

4.2 质量缺陷修补施工工艺

填补前，先对基面凿毛，清污、冲洗、湿润，使其处于饱和面干状态，接着，刷一道水灰比为0.4～0.45 的浓水泥浆做黏结剂，再分层填补预缩砂浆。每层厚4～5cm 用木棒或木锤捣实，直至泛浆。各修补层间，用竹刷或钢刷刷毛，以利结合。 当修补大于厚度8cm 时，除表层4cm以外，内部应填补预缩混凝土，修补完以后，用草袋（或麻袋）覆盖保温、保湿。

5 混凝土缺陷修补及质量控制

缩砂浆砂的材料及配合比由试验室根据现场情况试验确定，现场施工人员按照实验室提供的配合比将砂与水泥混合， 反复搅拌3～4次，使之均匀混合，再加水翻拌3～4 次。 拌出的砂浆以手握成团、手上有湿痕而无水膜为宜。 拌好的砂浆归堆存放0.5～1.0h 进行预缩，用塑料布遮盖，防止水分蒸发。

预缩砂浆修补的原混凝土基面进行凿毛处理，清除已凿松裂的混凝土等残留物、边缘最小深度大于2.0 cm，并冲刷干净。 修补面保持湿润，但不能形成水膜或残存积水。 修补时在修补基面涂一层厚约1 mm，水灰比为0.4～0.45 的水泥浆，分30～50 mm 层厚填入预缩砂浆。 用木锤拍打捣实至表面出现少量浆液为止，层间用钢丝刷或竹刷刷毛，逐层连续作业直至修补工作完成。 修补外露面用铁抹反复压实抹光，并与原混凝土接头平顺密实。 拌制好的预缩砂浆控制2 h 内使用完毕。修补完成后4～8h 内有专人养护，保湿养护7d。养护期满后对修补部位进行磨光处理。

6 混凝土浇筑质量控制的经验总结

6.1 提高钢筋保护层厚度措施

提高安装钢筋放样精度，保证架立钢筋布设的准确性，严格按照施工规范控制钢筋安装质量；仅靠预埋灌浆钢管控制混凝土保护层厚度还不够， 现场可以根据实际情况在架立钢筋和主筋上电焊钢筋头，钢筋头伸入保护层4cm 左右，用来保证钢筋保护层厚度。

6.2 减小麻面，提高平整和光洁度措施

针梁钢模台车进入钢筋笼以前，必须将面板清理干净，涂刷脱模机，并防止二次污染；充分利用针梁台车的窗口和溢流管进行混凝土入仓，保证仓面混凝土均匀上升；必须合理的利用针梁台车附着式振捣器，既要及时开启附着式振捣器，把砂浆提至混凝土表面，排出面板上的气泡。又要防止过振使已经凝固的混凝土表面流入新的浆液现象发生。

7 结束语

老挝南俄5 隧洞混凝土衬砌工程， 对出现的混凝土质量缺陷，按照上述修补施工技术，混凝土表面和内在质量均达到设计要求，得到了现场监理和业主的认可， 为同类工程的混凝土浇筑提供了经验借鉴。