液位报警器在隧道二次衬砌施工中的应用

液位报警器在隧道二次衬砌施工中的应用

李素军

中铁六局北京铁路建设有限公司北京100036

摘要：我国目前正处于高速、高铁、城市地铁高速发展时期，所以隧道施工在工程施工中占尤为重要的比例。隧道二次衬砌施工当中经常出现衬砌背后脱空、衬砌厚度不足的问题，而液位报警器的应用很大程度上减少了这类问题。通过我项目部长时间的经验积累和不断探索实践，通过对液位报警器的工作原理、材料选择、实际应用过程的不断优化，最终投入使用。此工艺从施工源头控制，投入成本低、安装简单、使用方便值得推广。而且从重阳1号隧道的实际应用当中来看，效果明显，有效解决了隧道二次衬砌背后空洞和厚度缺陷整治难的问题，极大地提高了隧道衬砌质量，为后期工程验收顺利通过提供了有力保障。

关键词：二次衬砌；液位报警器；施工工艺；注意事项

1工程概况

新建蒙西至华中地区铁路工程正线长度1814.5公里，途径7个省，是我国“北煤南运”新的国家战略运输通道。全线隧道228座468km，占正线总长的25.8%。重阳1号隧道全长1848m，围岩变更频繁，全隧共计11种围岩级别，施工难度较大。隧道施工中初支面的平整度和二衬脱空缺陷有直接的关系。在二衬浇筑混凝土的过程中冲顶是否冲满又不是很好观察和控制，而液位报警器的使用很好的克服了这两种二衬施工中的困难。

2工艺原理

2.1液位报警器的组成部分

其主要由显示箱、电路板、指示灯、主线（从显示箱引出的预留主线）、拱顶预埋线。如图1所示。

图1部件组成

2.2安装过程

2.2.1主体安装

我们二衬浇筑都是使用模板台车施工，在选择报警器安装的位置时，要安装在台车的主梁上，距离仰拱顶面大概2m的高度（方便安装操作和开关显示箱的门）。并且要安装在显眼容易观察的位置，这样既便于工人在冲顶和带模注浆的时候观察混凝土浇筑的饱和状况也便于旁站人员观察记录。另外显示箱安装的位置要考虑对其设备的保护，最好安装在通过的车辆等机械不会磕碰的位置，并且和配电箱保持一定的安全范围，以免发生连电等用电安全事故。在显示箱安装好合适的位置后要把预留的主线固定在二衬台车的上一版和下一版施工缝的位置，这样便于与预留的预埋线连接。要尽量把主线的头固定在拱顶。在零部件安装好后，下一步就是接电，与我们二衬台车上的配电箱接通，这样液位报警器的主体结构就算安装完成了。

2.2.2预埋线安装

预埋线需要在拱顶防水板铺好后紧接着安装。防水板铺好后我们要把预埋线固定在拱顶的位置，用防水板条带每隔0.5m固定一道，要保证预埋线和防水板紧贴（尤其线头）。如果有钢筋的二衬，我们要在安装钢筋之前安装预埋线。

以重阳1号隧道为例，二衬台车长度为12m，所以二衬每版施工长度为12m。拱顶预埋线预留四根，长度分别为3m、6m、9m、12m，这四根线从上一版施工端头到这一版依次布置。在埋设时，要把四根线绑在一起，尤其把四根线的端头固定在拱顶，不能出现下垂的现象，否则不能发挥它的作用。安装好后四根线头和主线头连接。特别注意的接头接好后，每根线头都得单独用胶布绑好，不能互相有接触现象。如图1所示，具体预埋线的安装如下图所示。

图2预埋线安装示意图

2.3工作原理

因为混凝土为导体，我们在浇筑混凝土的过程就是混凝土面不断升高的过程。所以我们之前已经在拱顶的位置预埋好的四个线头相当于四个双向开关，当与混凝土分开的时候电路中接有绿灯的一路为断开状态，接有红灯的一路为通路状态，此时其中的四个显示灯（上排）均为红灯亮。混凝土与线头接触的时候正好相反，此时其中的四个绿灯（下排）亮。而我们正好通过显示灯的颜色和个数来判断混凝土浇筑的位置也就是拱顶是否浇筑饱满是否还有脱空现象。

2.3.1浇筑混凝土之前

在二衬台车走到位（台车测量定位之前）后，液位报警器的线和电源线接通之后，检查其是否正常工作，具体方法是：合上主箱里边的开关控制器，看上排的四个显示灯是否全亮，且是否全部为红色。如果在浇筑混凝土之前就有下排绿色指示灯亮，说明在连接预埋的四个接头时没有互相绝缘，存在连电的现象，此时要断开电源重新连接接头位置。直到上排四个指示灯都亮且均为红灯为止。

图3浇筑混凝土前状态

2.3.2浇筑混凝土过程中

在混凝土浇筑到接近拱顶的位置或者在冲顶的时候就安排专人开始观察液位报警器指示灯的工作状态。随着混凝土面上升的不同位置以及不同的前后位置，混凝土和线头接触的先后顺序也会不同，我们把拱顶预埋线头以及指示灯做如下编号。

图4预埋线及指示灯编号

1#预埋线和A指示灯接连，2#预埋线和B指示灯连接，3#预埋线和C指示灯连接，4#预埋线和D指示灯接连。因此我们可以根据A、B、C、D四个指示灯的工作状态来判断混凝土的浇筑位置和高度，以及准确找到脱空位置。比如A指示灯已经亮了，那么说明在二衬上版浇筑的端头和1#预埋线之间已经浇筑满混凝土。另外说明一下，在重阳1号隧道二衬施工工艺中，有带模注浆工艺，也就是在冲顶完成后会通过拱顶提前预埋的注浆管注浆。因为冲顶工艺不能保证一次性浇筑饱满，所以在冲顶完成后往往这四个绿色指示灯不会全部都亮。在注浆的过程中下排未亮起的指示灯也会逐渐亮起来。

图5浇筑过程中指示灯工作状态

2.3.3浇筑混凝土完成

如果在冲顶（极少数情况）或注浆过程中下排这四个绿灯全部亮说明注浆已经完成，混凝土面已经紧贴防水板（拱顶），拱顶无脱空现象。此时二衬整个浇筑过程就算完成。

图6浇筑完成后指示灯工作状态

3此项工艺的优越性

首先在成本方面这一套设备几千块钱，并且可以重复使用并不是一次性的。再者其组装安装比较简单，一次安装好后不用请专业人员来操作，在安装完成后只要给二衬班组做简单的培训加现场指导，工人便可正确使用设备。也不用投入太多的人力来操作，在混凝土浇筑过程中只需安排一人观察指示灯的工作状态即可。在使用过程中出现故障，维修和保养费用也很经济。

4注意事项

①主箱应该安装在二衬台车的主梁上，并安装牢固以免坠落；另外应安装在过往车辆等机械不会碰撞到的地方；安装高度宜控制在1.5m～2.0m范围内，便于观察和操作；

②主线安装时，最好把接头设置在二衬端头顶端，这样可以很大程度上减少预埋线的浪费；

③每版二衬都得提前预埋预埋线，且预埋线的起始端头下垂长度必须大于二衬实际厚度（更大于设计厚度）；

④主线和预埋线连接好后，必须保证每根线之间都相互绝缘；特别注意的是，拱顶预埋线线头不能用绝缘的物体遮挡或包裹起来，如果哪个线头遮挡对应的绿色指示灯在整个二衬浇筑的过程中都不会亮；

⑤拱顶预埋线必须紧贴防水板，尤其线头的位置更得紧贴；预埋线可以和拱顶预留注浆管一起用防水板条带固定在拱顶；

⑥在二衬设计有钢筋的地段注意，必须保证预埋线线头和钢筋分离，否则绿色指示灯会提前亮，这样液位报警器起不到应有的作用；

⑦在二衬正常浇筑完成后，要把液位报警器主箱里边的电源开关关掉；

6结束语

在现在这种施工质量要求越来越高的大环境下，隧道二次衬砌施工完后的缺陷处理几乎伴随着每个施工单位。缺陷不但会影响施工质量，更会直接影响我们后期工程验收的进度，并且缺陷处理在人力和财力投入方面也很大。而液位报警器装置的引进使用正好从源头极大减少或杜绝了这种缺陷的发生，为施工单位解决了隧道衬砌拱顶脱空及混凝土厚度不足等质量问题。并且此工艺操作安装简单、投入成本低、后期维系保养费用低，所以很有推广价值。本文就蒙华铁路重阳1号隧道的实际应用得出的结论出发，在项目部不断探索与实验的基础上，最终此项工艺投入使用。相信随着这一工艺的不断成熟，不断改进必将会更多地应用于隧道工程施工中，更加有效的提高工程质量，为我国高铁隧道建设保驾护航。

参考文献：

[1]张梅；采用先进技术和装备确保铁路隧道施工安全与质量［Ｊ］.现代隧道技术，2009，46（３）：１．

[2]蒙华铁路（重载）站前工程技术标准：Q/MH0001-2007[S].北京：中国铁道出版社，2007.

[3]张华；隧道衬砌逐层逐窗浇筑及带模注浆技术的应用[j]《隧道建设》2017年第37卷第12期.