新型二衬台车在公路隧道施工中的应用

新型二衬台车在公路隧道施工中的应用

陈良杰冯晓标

中交第四公路工程局有限公司北京市100010

摘要：本文以杭绍台高速绍兴金华段HST-TJ04标新型隧道二衬台车的应用为例，分别介绍了隧道二衬混凝土浇筑分层逐窗入模与带模注浆的新工艺原理及工艺亮点，并与传统施工工艺进行对比分析，新型二衬台车值得推广和应用。

关键词：公路隧道；二衬台车；逐窗入模；带模注浆

1隧道二次衬砌混凝土逐窗分层浇筑

1.1隧道二次衬砌混凝土浇筑现状

传统二衬混凝土浇筑采用移动泵管的方式布料的方式较为常见，此种工艺缺点是混凝土容易离析、粗骨料易集中，造成混凝土表面色泽不一致、强度不均匀，骨料集中处易出蜂窝麻面、“人字坡”等质量通病，布料泵管不及时移动的话，会造成二衬台车两侧混凝土上料高度不一致，造成二衬台车变形过大损坏。来回移动布料泵管均靠人工手动达到，存在工人劳动强度大、效率低等缺点；新型混凝土二衬台车逐窗入模优点，可以解决传统工艺中混凝土布料与混凝土强度不均匀的矛盾，并通过合适振捣提高混凝土密度与外观美，浇筑过程中无需工人来回移动布料泵管大大提高了工作效率降低了劳动强度等优点。

1.2工艺原理

采用新型混凝土二衬台车进行衬砌混凝土时，首先通过泵管将混凝土泵送至设置在台车最上端的主料斗（2～3个），然后通过主料斗两侧的主溜槽对称进入分料斗，再通过“三通”分流槽将混凝土进入分流串筒，最后通过入窗溜槽均匀对称的进入台车内；整个过程中工人仅需要简单操作相应的插板和阀门，使混凝土通过设计好的分流路径（如下图所示）流向各指定工作窗口，有效的实现了二衬混凝土的对称均匀浇筑。

设计分流路径

1.3灌注系统探索与改进

通过现场实际勘查，对每层窗口的平面位置和高程进行测量并记录，考虑到分流槽有一定的坡度以便于混凝土的流动，且需要避开二衬台车的桁架、丝杆及液压系统等构件，受公路隧道净高影响，主溜槽及二层窗口分流槽坡度难以达到30°以上，但为确保混凝土能够顺利流动，一方面要求滑槽坡度不得小于25°，另一方面二衬混凝土到场坍落度宜控制在180-200mm之间。

在台车大梁顶均匀布设3个料斗，纵向间距3米（根据台车长度可调整），每个主料斗向二衬台车两侧分设两道人字形主滑槽，使混凝土向两侧均匀分料，混凝土流入分料斗后再通过每个分料斗两侧分别开孔进入次滑槽。主料斗向下依次设置主滑槽→第一层分料斗→次滑槽→第二层分料斗和一级分流槽→分流串筒和二级分流槽→分流串筒和三级分流槽。

锥形料斗、圆弧形滑槽尺寸，料斗上口70*70cm，下口30*30cm，高50cm；滑槽尺寸，上口宽35cm，高15cm的圆弧形，滑槽坡度不小于25°；料斗与滑槽钢板厚度3mm。混凝土坍落度控制在180-200mm之间，混凝土和易性良好。

根据台车分流槽的设计图纸逐层安装分流槽，使得各层分流槽均能到达各工作窗口；同时在相应的窗口位置加设作业平台，便于工人操作。

衬砌混凝土灌注：通过地泵泵管直接接入主料斗，混凝土通过主溜槽进入第一层分料斗，通过次溜槽进入第二层分料斗，关闭一级、二级分流槽挡板，控制混凝土流向三级分流槽，经工作窗入模；关闭一级、三级分流槽挡板，控制混凝土流向二级分流槽，经工作窗入模；关闭二级、三级分流槽挡板，控制混凝土流向一级分流槽，经工作窗入模；振捣、封窗；清洗各级溜槽，最后移动泵管接入拱顶入料孔，浇筑拱顶混凝土。

1.4工艺对比

新工艺：本工艺浇筑过程中仅需移接泵管两次：第一次接入主料斗可浇筑完成第一至第三仓衬砌混凝土，第二次接入拱顶注料孔浇筑剩余拱顶部分混凝土，不用频繁更换泵管，只需工人轻松控制阀门开关即可；采用本工艺浇筑二衬混凝土仅需8人便可完成，以Ⅴ级围岩12m长台车为例，一模二衬130m³，混凝土供应及时的情况下，采用本工艺浇筑一模二衬仅需要8小时左右，只需8个工日。

传统工艺：传统工艺浇筑过程中需频繁多次移接泵管，浇筑二衬混凝土至少需要10人完成，同样以Ⅴ级围岩12m长台车为例，混凝土供应及时的情况下，采用传统工艺浇筑一模二衬需要12小时左右，即需要7个工日。

实践证明：采用该新工艺工效提高进40%，且大大降低了工人劳动强度。

工艺改进前后二衬混凝土外观质量对比

2隧道衬砌带模注浆

2.1工艺技术

隧道衬砌带模注浆工艺流程如下：

（1）台车注浆孔制作

二衬台车在使用前，首先对二衬台车拱顶进行改造，在衬砌台车模板顶部设置注浆孔及排气孔，共设置3个注浆孔（如下图所示）和1个排气/观测孔：注浆孔孔编号为1#～3#，排气/观测孔为4#孔；其中主注浆孔（1#孔）距二衬端模0.6～1.0m，排气/观测孔（4#孔）距开放端模1.0～1.5m，2#、3#孔在拱顶沿纵向均匀布置；每个改造孔均可通过法兰连接注浆阀门。

注浆孔预留位置

（2）安装PVC注浆管

在二衬台车定位后，在改造孔穿入PVC注浆管，并在PVC管埋入端切割“十”字溢流槽，深度不小于5mm，便于浆体顺利排除，并量测埋入长度，可以判断衬砌厚度是否达标；溢流槽端紧贴防水板；安装连接法兰及注浆阀，固定注浆管，开始浇注衬砌混凝土。

（3）注浆

制备与二衬混凝土同强度的浆液，注意浆体初始流动度控制在10-17s；待二衬混凝土初凝之后终凝之前，进行拱顶注浆，首先通过1号主注浆孔进行注浆，注浆压力控制在0.5MPa～0.7MPa，依次观察2号、3号、4号孔及二衬端模出浆情况，当端模出浆或者压力表读数超过1.0MPa时移至2号、3号注浆孔继续注浆。4号孔及端模出浆方可可结束注浆；同时做好时间、浆体稠度及注浆用量等指标的原始记录。

（4）清理并撤离

每个注浆孔注浆结束后，关闭止浆阀门，拆除注浆软管，清洗注浆制浆机、搅拌锅、注浆软管等设备；待浆液初凝后卸除并清洗止浆阀，周转使用避免浪费。

（5）脱模及衬砌养护

二次衬砌混凝土强度达到拆模要求后，切断混凝土体外PVC注浆管，并将注浆孔处混凝土用环氧树枝砂浆进行涂抹，最后移动台车进行下一模二衬浇筑。

养护采用多功能喷淋养护台车，该台车由行走装置、增压水泵、输水管道、轻钢骨架和雾化喷淋系统组成，可以对二衬进行全范围喷淋养护。

多功能二衬喷淋养护台车

2.2工艺亮点

（1）通过省略拱顶沿隧道纵向布置预埋注浆管工序，简化工艺流程；待浇筑的衬砌混凝土初凝之后终凝之前（浇筑完成后等待3-5小时），及时进行拱顶带模注浆，有效预防衬砌拱顶“脱空”缺陷；

（2）由于及时注浆，浆体与混凝土结合完整，传统注浆工艺需要等衬砌混凝土强度达到设计值后再进行拱顶注浆，衬砌结构完整性不好；

（3）利用衬砌台车的支撑，混凝土浇筑完及时注浆。施工时间短，不影响其它工序，同时节省了注浆台车的投入。

2.3应用效果

通过泉井山隧道左线ZK40+599～ZK40+275、右线K40+545～K40+445里程段5条雷达测线检测二衬混凝土背部空洞缺陷，共计扫描424米，结果显示拱顶混凝土空洞仅有1处（长度约1m，起始深度22cm，最大深度45cm），整体性较好，衬砌厚度满足设计要求，实体质量合格。

2.5工艺对比

带模注浆工艺：（1）有效预防隧道二次衬砌拱顶“脱空”，解决衬砌厚度不足，使得衬砌结构整体性较好；（2）同时弥补修复施工中间断形成的施工缝；（3）混凝土浇筑完毕之后即可注浆，每模二衬注浆2个小时左右，不占用其它工序时间，节省了注浆台车设备的投入。

传统注浆工艺：（1）衬砌混凝土强度达到后注浆，浆液与原衬砌混凝土形成“两层皮”，二次衬砌的整体性较差；（2）通常一次无法饱满，须多次注浆；（3）衬砌混凝土达到100%设计强度后，须额外搭设台架，影响后续工序及施工进度。

参考文献：

[1]公路隧道施工技术规范（JTGF60-2009）

[2]公路隧道施工技术细则（JTG/TF60-2009）

[3]杭绍台高速HST-TJ04标施工图设计《隧道设计通用图》

[4]《浙江省高速公路施工标准化管理实施细则》第五分册隧道工程施工标准化