明挖城市道路隧道工程中高性能混凝土的应用技术.pdf

矗 明 挖 城 市 道 路 隧 道 工程 中高 性 能 混 凝 土 的 应 用 技 术 张 勇， 贾 逸 ( 上海市隧道工程轨道交通设计研究院， 上海 2 0 0 2 3 5 ) 摘要： 通过南京玄武湖隧道、 杭州西湖隧道、 南京九华山隧道、 苏州独墅湖隧道、 无锡蠡湖隧道、 无锡太湖大道隧道等明 挖城市道路隧道工程 ， 分析了高性能混凝土的技术指标和至关重要的作用， 指出混凝土的技术要求及技术措施要根据 工程实际情况来设计、 制定。 关键词： 高性能混凝土； 城市道路隧道； 明挖法； 混凝土外加剂； 耐久性； 抗渗性 文章编号 ： 1 0 0 7 4 9 7 X( 2 0 1 4 ) 一 0 9 0 0 3 0 0 5 中图分类号 ： U 4 5 7 2 文献标识码 ： B Ap pl i c a t i o n Te c h no l o g y o f Hi g h Pe r f o r ma nc e Co nc r e t e f o r U r b a n Ro a d Op e n e x c a V a t e d T u n n e l P r o j e c t s Z h a n g Yo n g ， J i a Yi ( S h a n g h a i T u n n e l E n g i n e e r i n g&R a i l T r a n s i t D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e ， S h a n g h a i 2 0 0 2 3 5 。 C h i n a ) A b s t r a c t ： A c c o r d i n g t o s o me u r b a n r o a d o p e n - e x c a v a t e d t u n n e l p r o j e c t s ， s u c h a s N a n j i n g X u a n w u L a k e T u n n e l ， Ha n g z h o u We s t L a k e T u n n e l ， N a n j i n g J i u h u a Mo u n t a i n T u n n e l ， S u z h o u D u s h u L a k e T u n n e l ， Wu x i L i h u L a k e ， Wu x i T a i h u R o a d L a k e a n d S O o n ， t h e a r t i c l e a n a l y s e s t e c h n i c a l i n d e x a n d i mp o r t a n t f u n c t i o n o f h i g h p e rfo r ma n c e c o n c r e t e ，p o i n t i n g o u t t h a t t h e d e s i g n a n d e s t a b l i s h me n t o f c o n c r e t e t e c h n i c a l r e q u i r e me n t s a n d me a s u r e s s h o u l d b a s e o n a c t u a l c o n d i t i o n o f t h e 、 e ng i ne er i n g Ke y wo r d s ： h i g h p e r f o rm a n c e c o n c r e t e ； u r b a n r o a d t u n n e l ； o p e n e x c a v a t e d ； c o n c r e t e a d mi x t u r e ； d u r a b i l i t y ； i mp e rm e a b i l i t y 0引言 我 国地下工程特别是明挖城市道路 隧道工程 日 益增多， 而对于隧道主体结构的混凝土， 无论是从结 构受力方面来看， 还是从抗渗防水方面来看 ， 其都是 根本。笔者所在单位主持设计的城市道路隧道， 多下 穿城市中心的湖? 白、 江河等水系， 因此对结构混凝土 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 3 一 l 1 作者简介： 张勇， 男， 高级工程师， 本刊签约作者。联 系地址： 2 0 0 2 3 5上海中山西路 1 9 9 9号申隧设计大厦 1 6楼上海市隧道 工程轨道交通设计研 究院。 的要求相对较高 ， 设计要求结构采用高性能混凝土作 为最根本的防水防线 。 目前 ， 在国际工程界 ， 对于高性能混凝土的理解 莫衷一是。但在地下工程，特别是明挖隧道的结构 中， 设计工程师一般都希望采用具有高耐久性、 高工 作性和高体积稳定性的混凝土，这也是 C E C S 2 0 7 2 0 0 6 ( 高性能混凝土应用技术规程 对高性能混凝土 的要求。 现以笔者单位设计的一些隧道工程为例， 来介绍 近年来 国内城市 明挖隧道工程高性能混凝土技术 的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 地铁与隧道防水 的品种与用量 ( 尤其是矿渣含量 ) 。 从此条隧道开始 ， 在隧道工程的设计 中提出了混 凝土渗透系数和氯离子扩散系数的检测指标， 用来反 映混凝土的抗渗性及耐久性 。 氯离子扩散系数检测方法主要有 自然扩散法和 快速电迁移法( R C M法) 。 其中， 自然扩散法测定的指 标值较为接近工程实际 ， 但检测周期漫长 ； R C M法测 定指标检测周期短， 更能满足施工工期的要求， 但要 有相对多的样本和经验。 3 南京九华山隧道 九华山隧道是南京城市快速内环东线的一个重 要节点 ， 图 4所示为该隧道峒 口。九华 山隧道全长约 2 8 k m，包括 明挖 段和山岭隧道暗挖 段 ，本文只讨论明 挖法区段。本隧道 于 2 0 0 5年 1 0月通 车。 九华山隧道同 图4 九华山 隧道峒口 样于南京玄武湖下穿过 ， 在参考南京玄武湖隧道设计 经验的基础上 ， 根据当时的技术发展 ， 又作了以下调 整 ： 1 ) 取消了膨胀剂 ， 采用新型的聚羧酸系高效减水 剂作为外加剂 ； 2 ) 以横向施工缝为分隔， 采用“ 跳仓” 的方式浇筑 混凝土 ， 进一步减少混凝土收缩对结构的影响。 高性能混凝土外加剂 的选择是混凝土成败 的关 键因素之一 。以往的隧道工程 ， 混凝土外加剂通常采 用膨胀剂 ，利用补偿收缩来减少混凝土收缩裂缝 ， 然 而膨胀剂对养护要求极高， 这与日益严峻的工程进度 要求相悖 。本隧道首次采用 了聚羧酸 系高效减水剂 作为混凝土外加剂， 该外加剂集减水、 保坍、 减缩等功 能于一体 ，有延缓水泥水化放热和降低放热速率峰 值、 降低内部收缩应力的功效。与膨胀剂及一般的萘 系减水剂相比， 其具有以下优势： 1 ) 减水率大。混凝土的用水量大大下降， 使得混 凝土结构更为致密， 提高了混凝土抗渗性能； 另外 ， 碳 化深度等指标也大大降低。 2 ) 表面张力小。 可以大幅度降低混凝土毛细管的 表面张力， 从而降低混凝土的干燥收缩。 3 )大的减水率和低的表面张力还使得混凝土具 有高强度( 减水性降低用水量 ， 低的表面张力改善硬 化混凝土的孔结构) 。不但早期增强效果很明显， 而 且中后期强度增长也很稳定， 混凝土的收缩率比基准 都有降低。 聚羧酸系高效减水剂的应用， 从很大程度上解决 了混凝土由于多余的水而引起的各种病害。 4 苏州独墅湖隧道 苏州独墅湖 隧道为全 长 3 5 k m 的城 市道 路隧 道 ， 是苏州工业 园区南环路东延工程东西 向穿越独墅 湖的重要节点 ， 于 2 0 0 7年 l O月通车。图 5为独墅湖 隧道主线横断面图。 图 5 独墅湖隧道主线横断面图 本隧道的防水设计充分考虑了软土地基、 水头压 力高、 隧道体量大、 工程建设周期短等各种不利因素。 在混凝土自防水设计中，设计具体提出了抗渗等级、 强度等级、 长期致密、 抗氯离子侵蚀 、 抗碳化等要求。 施工中， 严格控制混凝土的胶凝材料、 粗细骨料、 水等 原材料的质量， 采用优质磨细粉煤灰等活性粉料作掺 和料并严格限制水胶比( O 4 5 ) ； 添加聚羧酸系高效 减水剂 ， 同时对混凝土施工提出了具体的控制温度、 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 地铁与隧道防水 土地层明挖隧道的工程实例， 本隧道也试验性地提出 气体渗透系数检测要求 ， 气体渗透系数指标值定为 4 O l O 一 ”mV s 。 7结语 1 )地下工程结构商I生 能混凝土不能简单地视为 普通商品混凝土， 应根据工程实际情况， 设计、 制定混 凝土技术要求及技术措施 ， 经专题研究后才能由混凝 土搅拌站生产、 施工。 2 ) 高性能混凝土的检测应予以高度重视 ， 要根据 不同的工程， 制定不同的检测指标 ， 这是结构混凝土 评价乃至主体结构评价的重要依据。至于混凝土强 度 、 抗渗等级等 ， 已经不是高性能混凝土的主要控制 指标了。 3 )高性能混凝土外加剂的选择、模板技术的应 用， 是高性能混凝土成败的主要决定因素。这两方面 要认真设计， 并在施工阶段贯彻执行。混凝土的施工 广告 性能 ， 要特别引起参 建各方的重视 ， 只有 良好的施工 性能， 才能保证结构混凝土的高质量、 高性能。 4 ) 加强施工现场的监管力 度 ， 从工序 、 工艺两个 方面进行混凝土质量控制 ， 往往能够收获事半功倍的 效果。 参考文献 ： 1 】 刘家彬 ， 郭正兴 ， 杨亮， 等 南京玄武湖隧道外侧墙无对拉 螺栓 支模技术【 J 】 施 工技 术， 2 0 0 2 ， 3 1 ( 1 1 ) ： 3 4 3 6 2 】 邵臻 九华山隧道明挖区段 防水设计介绍 J 】 中国建筑防 水 ， 2 0 0 6 ( 3 ) ： 2 7 2 9 3 张勇 苏州独墅湖隧道 防水设计 J 中国建筑防水 ， 2 0 0 8 ( 5 ) ： 2 7 - 3 0 【 4 侯海龙， 李记军 清水混凝土在蠡湖隧道工程中的应用【 J 隧道建设 ， 2 8 ( 3 ) ： 1 0 1 1 0 3 ， 1 4 4 5 】 张勇， 姚宪平， 贾逸 无锡太湖大道隧道防水设计及结构设 计与施工探讨 J J 中国建筑防水， 2 0 1 2 ( 5 ) ： 1 7 2 3 稚 万泓石化 Wo x r t n 咖啪 d 【 n - m 州 佛 山市顺德 区万泓贸易有限公司 万泓石 化是 一 家集科研 、 开发 、 生产 和销 售 于一体 的经 营新 兴石 油 产品 的企 业 ， 主 营 泓孚 ” 牌 防 水卷 材 专 用环保 型 橡胶 软 化 油 ， 已在 全 国各 个地 区众 多防 水卷 材 厂 广 泛使 用 ， 效果 显著 ， 极 受欢迎 。 闪点：2 O O 0 橡皎 倾点： | 5 适用于创c古 、 S B S 、A P P等防水 才 o 颜色：黑褐色 闪点：2 O O 1 2 1 橡皎软化油 倾点： 加 适用于反应粘等商眭能自 粕防水卷材。 颜 绿褐色 闪点：1 9 0 e 6 0 倾 ： 2 5 适用于爿 罐 嚣 反应粘翎 6 默 颜 黄色 闪点：2 2 0 1 2 1 伽 倾点： 3 o 适用于彩色、非沥薛离 料 韩 ( ； 参 防。 颜 无麟 其他系 蜗 ： 轮胎、橡嘧勰 撇芳图闯 鼢 b 等。 产品性 能特点 ： 1 、能显著提 高卷材低 温柔 性 ， 改善 剥 离性 能 ； 2 、 增 加撕 裂 强度 ， 增 强耐 老化性 ； 3 、 可明显提 高 自粘 性 ； 4 、 品 质稳 定 ， 加 量 少 ， 可 降低成 本 。 电话 ： 0 2 0 8 2 3 7 6 3 6 7 8 2 3 7 6 0 6 2 传真 ： 0 2 0 8 2 3 7 6 8 0 9 网址 - ww w g d h o # u l 1 c o m 邮箱 ： wa n g c h u h a o 1 6 3 c o m 广 州地址 ： 广东省广州市黄埔区信华路 1 6 3号 A 4 0 3 佛 山地址 ： 广东省佛 山市顺德 区伦教 三洪奇工业区 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m