浅谈高速铁路隧道二次衬砌施工组织设计

浅谈高速铁路隧道二次衬砌施工组织设计

康林

康林

【摘要】二次衬砌支护结构在我国高速铁路隧道项目中得到了较为普遍的应用，特别是山区高度铁路建设项目。本文主要论述了二次衬砌支护机理，结合相关实例，讨论了相关衬砌设计原则以及施工质量控制要点。

【关键词】二次衬砌；支护；设计；施工；控制

铁路隧道是我国交通网中重要的交通结构物，隧道结构物的建设主要是为了克服地形障碍，能够避免不良地质对线路产生的不利影响，能够进一步促使线路更加平直，有效提高线路标准，并缩短线路长度，对我国的交通网络发展有着重要的社会意义和经济意义。这是经济迅速发展的需要，是对交通运输提出更高要求的必然结果。本文对隧道二次衬砌施工组织设计以及施工要点进行了探讨。

一、二次衬砌支护机理

在许多发达国家，例如日本、美国，他们对于隧道的支护结构设计通常采用单层衬砌作为隧道施工的永久性支护结构，并且为该技术的实施设置了详尽的设计和施工规范。单层衬砌作为永久性支护施工方式在我国一些隧道工程中也有良好的应用。但对于我国某些地段的特殊地质，许多地区必须采用复合式衬砌支护模式。二次衬砌作为隧道复合式支护结构中重要的组成部分，其在隧道开挖和使用过程中扮演着十分重要的角色，其主要可归纳为一下几个方面：

一方面，但隧道项目地区的围岩岩体出现地质条件差的情况下，为了提升整体围岩段结构的整体安全系数，并且考虑到初次衬砌支护会在隧道的后期使用中出现支护结构的腐蚀或者老化现象，因此，采取设置二次衬砌支护机构作为安全结构的储备，能够有效提升隧道支护结构的安全性能。另一方面，对于公路隧道的支护体系来说，初次衬砌施工后会对周围围岩所受到的压力产生影响，并且初次衬砌结构难以承受这一压力变动，设置二次衬砌支护则能够提供更多的支撑力来缓解这一压力变动。

二、高速铁路隧道二次衬砌施工组织设计——以杭黄铁路站许家隧道为例

1.项目概况

杭黄铁路站许家隧道所辖区段起于淳安县临岐镇石岭后村，经由鲇鱼形后、何家、粗龙源，止于淳安县屏门乡，标段起讫里程DK181+456.06～DK191+130段，全长9.67km，包含实体工程如下：许家隧道7026m（DK181+460～DK188+486），路基59m（DK188+486～DK188+545），2-5m框架涵16m（DK188+518），屏门隧道1389m（DK188+545～DK189+934），路基29m（DK189+934～DK189+963），1-3.5m框架涵23.78m（DK189+947），河浦隧道进口端1165m（DK189+965～DK191+130）。

其中隧道工程包含有隧道2.5座，长度9.58km，占分部线路长度的99.07%。其中中长隧道1.5座，长隧道1座。隧道内轮廓采用“通隧（2008）0201”中的衬砌内轮廓，轨面以上有效净空面积为92m2，隧道内线间距为4.6m，隧道采用复合式衬砌，初期支护采用喷锚支护。

2.二次衬砌混凝土施工组织设计

隧道支护结构设计过程中首先要考虑到隧道区域内组成岩体，不同岩体的结构特性不同，在隧道施工发生大变形时，隧道围岩变形特征不同。经过前期地质水文的勘测，隧址区域构造作用强烈，形成一系列线性、紧密、同斜倒转褶皱及逆冲和斜冲断层，并伴随有较强烈的岩浆活动。许家隧道断层见表1。

由表1可知，本次项目实施区域的岩体多属于破碎型岩体。破碎型岩体在隧道变形过程中，主要以松动塌落变形和流变变形为主，破坏形式主要有顶板冒落、两帮片落鼓折、大变形量的顶板及两帮收敛变形。本次项目中隧道工程支护结构采用复合式衬砌，初期支护采用喷锚支护。针对这种岩体，主要的支护原则包含两个重点，一是要从整体上去提升岩体的整体强度，加固岩体结构面，二是要设置高强度的支护结构，适当的让压。主要的设计主要包含以下几个方面：

第一，初次衬砌支护一般采用大于20CM的钢支撑，并且支护结构需要施工一次成型，对于个别特殊的支护结构采用先喷一层素混凝土，再复喷SFRC钢纤维混凝土。

第二，钢支撑形式有格栅钢架和型钢如I16、I20b、H-250、Mu-29、H175等型钢，部分隧道还采用了可缩式支撑，使用间距多采用0.8m～1.0m。

第三，隧道设计规范中所规定的隧道预留变形量往往不能够满足大变形隧道的要求

3.二次衬砌混凝土施工质量控制要点

在隧道修建的复合衬砌中，监控量测必须列入施工组织计划，并在施工中认真实施，确保二次衬砌施工质量达到支护设计标准。二次衬砌施工方法示意图如下图1所示。

图1二次衬砌施工方法示意图

二次衬砌混凝土施工主要质量控制要点包含以下几点：

（1）混凝土施工质量控制

在二次衬砌施工过程中，如果混凝土施工质量不好，会使得臣妾表面产生一些蜂窝麻面的现象，为了避免这种现象，在二次衬砌混凝土施工过程中，需要保证混凝土的配合比科学合理，分封浇筑以及掌握正确的振捣方式。在混凝土浇筑之前，前期混凝土选料、各类混料成分配比、用水量都需要经过科学的设计，以及优中选优的方式确定最优配比。同时在施工过程中，实际配比还需要根据施工机具、气候等条件的改变做出合理的调整。在泵送混凝土过程中，应该采用封层浇筑沪宁图，并且两侧轮流浇注或采用对称地连续全断面泵送灌注，防止偏压使模板变形。在浇筑过程中，要正确把握振捣方式、振捣时间。一般来说，振捣棒与模板控制在十公分左右，插入深度应该不小于五十公分，保证振捣密实。

（2）模板质量控制

先挑选拱顶左、右块板叠加对比，再挑拱脚左、右块板叠加对比，找出基本相同或差别最小的模板安装在台车两头，以保证衬砌混凝土接头平整顺畅。当台车就位后，由施工工班自检。拱顶高程、方位、中线、宽度，合格后报驻地测量监理复查，现场监理也从挡头板和各窗口、管口检查衬砌厚度、预埋件位置、预留洞位置，合格后才准许承包单位上挡头板、止水带，准备模筑。二模后，督促施工工班校核台车尺寸，有无变形，保证隧道衬砌内轮廓符合没计要求。浇筑前，检查挡头板封堵是否严密、牢固，止水带位置是否适中，长短是否合适，安装是否可靠。用高压水冲洗旧混凝土面（已凿毛）不留泥土、石屑、木屑、油污、棉纱，保持湿润，并拌和同标号水泥砂浆，浇筑在冲洗干净的旧混凝土面上，既润滑了泵管（尽管原浇筑完混凝土后已清洗过）又保证了新“旧”混凝土充分结合，少留缝隙。台车窗口少，离地2.5m～3m高，要在泵管头绑一节“软管”。浇筑混凝土，左右两侧对称分层交错进行，直到拱顶，以免产生偏压变形。

（3）脱模质量控制

二次衬砌混凝土达到一定强度后，才能进行拆模，一般情况下，拆模时间控制在一模浇筑完工后两天内。在拆模过程中，应该首先检查拱顶档头板有无空隙，然后逐步往下拆，并试凿毛、放松油压千斤顶、手动大丝杠，经检查不会发生挂、碰撞混凝土时，才能移到下一模已经全面检查合格的位置，进行下一模混凝土浇筑前各项准备工作。

结束语

对于隧道工作者而言，加强二次衬砌的施工质量是达到高速铁路隧道减少质量问题的关键所在。而二次衬砌的质量的关键主要在于前期的施工设计以及后期的施工组织，因此，作为施工单位我们应该进一步加强隧道工程中二次衬砌施工设计水平、施工质量水平、施工管理水平，极大对衬砌技术的投入，以进一步提升我国高速铁路隧道施工水平。

参考文献：

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