浅析隧道二次衬砌施工工艺及措施

浅析隧道二次衬砌施工工艺及措施

刘泽珺 唐兴爽

中国水利水电建设工程咨询西北有限公司 陕西西安 710000

【摘要】隧道完成初期支护工作后，用混凝土等材料修建内层的衬砌，可以更好地美化外观、加固支护、优化排水系统，有利于后期的通讯设置、监测及照明等诸多方面。本文以新疆某水利工程上坝公路隧道为例，分析了二次衬砌施工工艺及常见的通病，并提出有针对性的措施。

【关键词】隧道施工；二次衬砌；施工工艺

1 工程概述

新疆某水利工程左岸上坝公路3^#隧道、4^#隧道位于R2道路途经中，5^#隧道位于R4道路。其中3^#隧道长204.4m（桩号K1+744.0～K1+948.4），4^#隧道长1418.5m(桩号K3+472.8～K4+891.3）；5^#隧道起点位于左岸上坝公路（R2）桩号K4+522.1，终点至左岸揽机平台，全长495.9m（全部为隧道）。隧道采用单心圆马蹄型断面，衬砌后净宽11.8m，净高6.9m。采用一次喷锚支护与二次钢筋混凝土衬砌相结合的复合衬砌方式，隧道围岩类型为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类，衬砌厚度分别为30cm、40cm、60cm。

根据招标文件以及支洞设计图纸揭示，本工程隧洞岩性为隧道区范围内地层岩性为：第四系全新统坡残积物：以粉土、碎石土为主，下伏基岩为震旦—寒武系喀纳斯群二段，以黑云母石英片岩为主，间有二云母石英片岩，黑云母斜长石英片岩，具鳞片状变（细）晶结构，片状构造。各隧道围岩级别长度见下表：

表1-1隧道设计概况表

2 施工方法及工艺要求

衬砌施工时采用先仰拱施工（IV类)，再进行底部衬砌带矮边墙一次浇筑，最后利用钢模台车衬砌侧墙顶拱的二次浇筑成形施工方法。施工工艺流程如下：仰拱开挖及清理→仰拱防水材料施工→仰拱钢筋施工→预埋管件→仰拱混凝土施工→填充→拱墙防水板施工→拱墙钢筋施工→模板台车定位→施工缝防水系统安装→混凝土施工→拆模、检查预埋管道、混凝土养护。

混凝土衬砌施工方法示意图见下图：

图2-1 混凝土衬砌施工方法示意图

3 施工控制要点

3.1钢筋制作及安装

首先按照要求精确地对钢筋进行加工处理，准确控制拱脚边墙预埋钢筋位置，抓好二次衬砌钢筋就位的源头。其次是钢筋的定位作业部分，一般会通过台车、定位架的辅助完成，以保证钢筋环向的准确性。

3.2防水排水施工

（1）PVC防水板，①二次衬砌前对初支表面进行复喷，保证平顺性。检查洞外防水卷材，对外观及样品进行检验。②做好初期支护止水，采用排水管引排，对渗水部位用堵漏材料进行封堵，必要时可采用注浆堵水的模式。③基面必须清洁干燥、平整牢固、无明水流，钢筋网凸出部分应先切断再用锤铆平。④采用双缝自动焊接机热风铺设，两者粘贴剥离强度不能小于防水板的抗拉强度，防水板之间采用熔接器热熔黏贴，结合部位不能小于100mm，粘贴的强度不能小于母体的拉伸度80%。

（2）止水带，安装埋设止水带时应保障其位置的准确性，中间空心圆环与变形缝重合。中埋式止水带需要固定在挡头模板上，先安装一端，固定时只能在止水带允许的范围上打洞，不能破坏止水带本体部分。

（3）排水管，横向φ110排水管是连接纵向φ400波纹管与环向φ50弹簧排水透水软管的水力通道，其设置应符合设计要求，施工中先在纵向盲管上预留拼接，然后在仰拱及填充混凝土施工前接长至侧排水沟。环向φ50弹簧排水软管直接插入横向φ110排水管端头，用塑料布包裹严实防止漏浆，横向φ110排水管、纵向φ400波纹管连接缝通过套环连接，形成完整的排水系统。

3.3混凝土施工

（1）拌和，混凝土所用的原材料必须经检测合格后方可使用；拌制混凝土的自动计量装置应定期检定；严格按照试验室出具的配合比进行计量，计量精度必须满足验标要求，即粗、细骨料计量偏差控制在2%以内，水泥、外加剂、水计量偏差控制在1%以内，保证混凝土质量满足要求。

（2）浇筑，浇筑作业通过泵送方式将混凝土输送到边墙入模，仰拱处理采用滑槽入模的方式。在浇筑作业前先输送一些配比相同的水泥砂浆润滑管道。泵送作业时为避免产生气泡，混凝土应连续输出。泵送开始后，中途一般不能停机，如果必须停机，停机时间不能超过30min，炎热环境停机时间不能超过10min。在中途停机过程中，为防止混凝土凝固堵塞管道，需要间隔一段时间振动几次。在罐车将混凝土运输到施工区域后，尽快浇筑入模，同时应严格把控混凝土的均匀性和密实性，尽量使混凝土充满所有的角落。现场负责人员应根据工程量进行估算，在混凝土将浇筑满时缓慢浇筑，并密切注意台车模板及端头模板的震动，在端头模板顶部缝隙出水或出浆时应停止浇筑。

（3）振捣，混凝土振捣采用附着式与插入时相结合的方法，第一层窗口以下采用φ50mm软管震动棒插入振捣，第一层窗口以上采用附着式振捣器振捣。插入式振捣器应符合下列规定：移动间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍，插入下层混凝土内的深度宜为5～10cm，以保证上下层结合良好，振捣器应尽可能垂直地插入混凝土中。

（4）养护，隧洞衬砌混凝土则应喷水养护，使表面保持湿润状态。养护应在混凝土浇筑完毕后12～18h内开始进行，其养护期时间不低于14天。养护用水与拌制用水相同。

4 施工难点及措施

4.1施工作业空间有限

过长的混凝土输送距离，再加上较大的隧道埋深，导致常常形成30～40ｍ厚隧道覆土层，在此情况下输送混凝土的过程中就很容易发生离析，在空间受限的空间中进行二次衬砌混凝土施工非常不便，并且具有较大的安全风险。对此需合理路线规划及严格控制混凝土运输时间。

4.2拱顶易脱空

在隧道施工过程中，很容易出现二次衬砌拱顶混凝土欠饱满问题，原因主要包括两个方面：①在施工过程中未完全排出拱顶施工缝位置的空气，在此情况下就会形成空腔；②在浇筑混凝土的过程中，因为一些不可预知的意外原因导致拱顶未填充饱满而出现空洞问题，如管道堵塞等。对此可采取一些预防措施，如将排气管设置在拱顶处，同时还能够对拱顶的排气情况进行观察，施工过程中如果观察到灰浆从排气管中流出，那就说明拱顶的混凝土已经浇筑饱满。也可使用强度与刚度均较高的模架体系，在施工过程中通过较强的混凝土泵压将拱顶中浇筑的混凝土压实。另外还可将强度等级与结构相同的砂浆通过预留注浆管注入到拱顶，从而填筑密实拱顶空腔。

4.3开挖与衬砌交叉进行

为确保隧道结构的稳定和安全，仰拱施工时浇筑部分边墙，以利墙拱衬砌台车进行施工。由于出渣运输及喷砼罐车与仰拱施工存在干扰，无法正常作业。为了保证安全，有时不得不停止掘进而进行混凝土仰拱作业，这又延长了施工工期。对此应合理调解好开挖及初支和衬砌的时间，若恰好同时进行，可错开打料时间，为此采取防干扰仰拱栈桥做为过渡通道，安排专人指挥通过，以保证掌子面正常施工。

5 结语

公路隧道二次衬砌施工作业需要严格重视发现的问题，并根据问题采取有效的应对措施，不断创新施工工艺，改善施工质量。对突发状况采取有效的应对措施，应提前做好应急方案，避免对施工安全带来影响，因此，一定要重视加强工程施工各个环节的管理工作，从而保障隧道二次衬砌施工作业质量，保障行车安全和隧道使用寿命。