鐵路隧道二次襯砌工程的施工質(zhì)量控制

吳聲宏（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)建筑工程科學(xué)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830054）

馬紅宇（新疆昆侖監(jiān)理公司，新疆 烏魯木齊 830054）

改革開放以來，我國鐵路建設(shè)取得了重大成果，鐵路基礎(chǔ)建設(shè)碩果累累，高鐵建設(shè)技術(shù)也日漸成熟，達(dá)到或領(lǐng)先國際鐵路建設(shè)先進(jìn)水平。 隨著國家對鐵路建設(shè)的大幅度的增加，鐵路隧道工程也愈來愈多，隧道工程的施工質(zhì)量一直是鐵路工程建設(shè)所關(guān)注的重點(diǎn)，而隧道二次襯砌工程更是關(guān)注的重中之重。下面，就某隧道二次襯砌工程的施工實(shí)例，談?wù)勮F路隧道二次襯砌工程的施工質(zhì)量控制。

1 工程概況

該隧道全長2390 m，寬6.9m，高7.65m。隧道洞身采用復(fù)合式襯砌，二次襯砌采用C35 鋼筋混凝土。由于本工程工期緊迫、質(zhì)量要求高、地質(zhì)復(fù)雜(均為V級軟弱圍巖)、埋段(最低埋深只有3.4m)、圍巖軟弱變化頻繁等特點(diǎn)，因此如何確保隧道二次襯砌工程的施工質(zhì)量成為了本工程施工控制的重點(diǎn)。

2 施工準(zhǔn)備

1) 根據(jù)工期、運(yùn)輸?shù)缆非闆r及原材料供應(yīng)能力制定實(shí)施性施工組織措施。施工設(shè)備、機(jī)具、人員按施工組織方案準(zhǔn)備到位。

2) 襯砌施工前，根據(jù)每循環(huán)工程數(shù)量配置混凝土攪拌設(shè)備(或提出廠拌混凝土運(yùn)輸方案)、模板、施工人員，并進(jìn)行工藝試驗(yàn)，制定襯砌施工作業(yè)指導(dǎo)書，明確施工質(zhì)量檢驗(yàn)方法。

3) 施工前對襯砌斷面進(jìn)行檢查和復(fù)核，隧道襯砌中線、水平、斷面尺寸和凈空大小均須符合設(shè)計要求，以確保襯砌不侵入隧道建筑限界。

3 二次襯砌工程的施工技術(shù)要求及工藝流程

1)襯砌臺車應(yīng)滿足的要求

(1)襯砌臺車的外輪廓在澆筑混凝土后應(yīng)保證隧道凈空，門架結(jié)構(gòu)的凈空應(yīng)保證洞內(nèi)車輛和人員的安全通行。襯砌臺車的設(shè)計制造外輪廓尺寸應(yīng)比隧道凈空斷面大，一般半徑加大3～5cm 為宜。

(2) 襯砌臺車宜采用43kg/m 以上或剛度足夠大的型鋼為行走軌道。

(3) 襯砌臺車長度宜為9～12m。臺車長度短(有時為了適應(yīng)曲線半徑)，生產(chǎn)效率低，接頭多；臺車太長，移動不方便，而且因混凝土的溫度收縮、干燥收縮，易發(fā)生環(huán)狀裂紋。

(4)襯砌臺車墻部作業(yè)窗宜分層布置，層高不宜大于1.5m，每層宜設(shè)置4～5個窗口，其凈空不宜小于45×45cm，兩端設(shè)檢查孔，并設(shè)有相應(yīng)的混凝土輸送管支架或吊架。

(5)隧道內(nèi)采用機(jī)械通風(fēng)的，襯砌臺車上應(yīng)留有通風(fēng)管的穿越通道，或固定的硬風(fēng)管，前后兩端能與通風(fēng)軟管相連的接頭，以便襯砌臺車移動時不影響隧道施工通風(fēng)。

(6)襯砌臺車應(yīng)設(shè)置足夠的承重螺桿支撐和徑向模板螺桿支撐。襯砌臺車在澆筑混凝土期間，重量達(dá)200t 以上，臺車除調(diào)整液壓千斤頂外，應(yīng)設(shè)承重的豎向螺桿和模板徑向螺桿，當(dāng)臺車就位后，應(yīng)用螺桿將臺車和模板鎖定。

(7)襯砌臺車拱頂宜設(shè)2～3個混凝土的澆筑口，一般采用的形式有油缸活塞式、百頁窗式、潛望鏡式，以便澆筑完成后封孔。拱頂?shù)臐仓谝嗽O(shè)在襯砌臺車的兩端，在坡道上澆筑混凝土有利于高端的灌滿。檢查孔的設(shè)置在拱頂沿中線上每2～3m 設(shè)一孔。

(8)襯砌臺車上安裝的附著式振動器應(yīng)能單獨(dú)啟動。襯砌臺車的混凝土澆筑時間較長，附著式振動器不宜并聯(lián)共振，整個襯砌臺車的振動會對已初凝的混凝土產(chǎn)生不利的影響，單獨(dú)啟動振動器，影響范圍較小，還可通過作業(yè)窗用插入式振搗器進(jìn)行搗固。

(9)襯砌臺車必須驗(yàn)收合格后方可投入使用。

2)混凝土澆注時應(yīng)注意的事項(xiàng)

(1)混凝土自模板窗口灌入，應(yīng)由下向上，對稱分層，傾落自由高度不超過2.0m。在混凝土澆筑過程中，觀察模板、支架、鋼筋、預(yù)埋件和預(yù)留孔洞的情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有變形、移位時，應(yīng)及時采取加固措施。施工中如發(fā)現(xiàn)泵送混凝土坍落度不足時，不得擅自加水，應(yīng)當(dāng)在實(shí)驗(yàn)人員的指導(dǎo)下用追加減水劑的方法解決。

(2)施工現(xiàn)場應(yīng)配備必要的備用機(jī)械設(shè)備，確?；炷翝仓B續(xù)進(jìn)行。當(dāng)因故間歇時，其間歇時間應(yīng)小于前層混凝土的初凝時間或能重塑的時間。當(dāng)超過允許間歇時間時，按接縫處理，襯砌混凝土接縫處必須進(jìn)行鑿毛處理。

(3)混凝土澆筑分層厚度(指搗實(shí)后厚度)宜為振搗器作用部分長度的1.25 倍，但最大攤鋪厚度不宜大于600mm。在新澆筑完成的下層混凝土上再澆筑新混凝土?xí)r，應(yīng)在下層混凝土初凝或能重塑前澆筑完成上層混凝土。

(4)澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)填寫混凝土施工記錄。

3)拆模及養(yǎng)護(hù)要求

(1) 二次襯砌拆模時間應(yīng)符合下列規(guī)定：

①在初期支護(hù)變形穩(wěn)定后施工的，二次襯砌混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到8.0MPa 以上；

②初期支護(hù)未穩(wěn)定，二次襯砌提前施作時混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的100%以上；

③拆模時混凝土內(nèi)部與表層、表層與環(huán)境之間的溫差不得大于20，結(jié)構(gòu)內(nèi)外側(cè)表面溫差不得大于15；混凝土開始降溫前不得拆模。

④特殊情況下，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)及監(jiān)控量測結(jié)果確定拆模時間。

(2)混凝土澆筑完畢后，混凝土養(yǎng)護(hù)的最低期限應(yīng)符合表1的要求，且養(yǎng)護(hù)不得中斷?；炷琉B(yǎng)護(hù)期間，混凝土內(nèi)部溫度不宜超過60℃，最高不得超過65℃，混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度之差、表面溫度與環(huán)境溫度之差不宜大于20℃，養(yǎng)護(hù)用水溫度與混凝土表面溫度之差不得大于15℃。澆水次數(shù)應(yīng)能保持混凝土處于濕潤狀態(tài)。當(dāng)環(huán)境氣溫低于5℃時不應(yīng)澆水。

表1 混凝土養(yǎng)護(hù)的最低期限

4)二次襯砌工程的施工工藝流程

隧道襯砌采用液壓整體式襯砌臺車進(jìn)行二次襯砌，采用拱墻一次性整體澆筑施工。襯砌施工工藝流程見圖1。

圖1 襯砌施工工藝流程圖

4 襯砌施工控制要點(diǎn)

1)襯砌臺車走行軌道的中線和軌面標(biāo)高應(yīng)準(zhǔn)確，臺車就位后啟動微調(diào)裝置，用儀器校正模板外輪廓與設(shè)計凈空相吻合，并鎖定臺車。

2) 灌筑前，應(yīng)清除防水層表面灰粉并灑水潤濕，模板內(nèi)的積水和雜物應(yīng)清理干凈。

3) 模板安裝必須穩(wěn)固牢靠，接縫嚴(yán)密，不得漏漿。模板與混凝土的接觸面必須清理干凈并涂刷隔離劑。

4) 鋼筋綁扎在移動臺架上進(jìn)行，綁扎鋼筋時必須支撐牢固，以保證施工安全。

5) 鋼筋混凝土二次襯砌地段，須用與二次襯砌混凝土相同配合比的細(xì)石混凝土或砂漿制作墊塊，確保鋼筋保護(hù)層的厚度，主筋保護(hù)層尺寸不小于30mm、迎水面主筋保護(hù)層不小于50mm。

6) 混凝土運(yùn)到場后應(yīng)作坍落度檢查，泵送混凝土一般以15～18cm 為宜。

7) 混凝土應(yīng)對稱、分層澆筑，分層搗固。搗固宜采用插入式振動器和附著式振動器聯(lián)合振搗。

8) 墻部視具體情況預(yù)留注漿孔，拱頂部位應(yīng)預(yù)留注漿孔，確保二次襯砌背后混凝土密實(shí)。

5 為提高二次襯砌的 施工質(zhì)量，宜采用以下措施

1) 二襯混凝土澆筑段施工接頭處理

(1)襯砌臺車堵頭板多采用鋼、木模板，邊緣與防水板面不能密貼，造成漏漿。一般采用纖維材料堵塞縫隙，費(fèi)時、費(fèi)力。襯砌臺車宜采用帶有氣囊的端模(堵頭板)，以防止漏漿。

圖2 帶氣囊堵頭板示意

(2)二襯混凝土接頭部位施工時間間隔2～3d，襯砌臺車就位后，搭接部位用液壓千斤頂將模板頂向新澆筑的混凝土面。為防止漏漿一般采用頂緊模板的方法，局部的壓力，往往會造成混凝土接頭處出現(xiàn)不可彌補(bǔ)的裂紋甚至掉塊。采用加硬橡膠間隙帶的方法，一方面可以緩沖對混凝土的壓力，另一方面能密封接頭縫隙。相鄰段混凝土澆筑完后，拆除間隙條，用砂漿抹平凹槽。

圖3 模板安裝時接縫處開裂處理

(3)堵頭板宜分層設(shè)排水孔排出泌漿水。在堵頭板上沿豎向每20～30cm 設(shè)可以封閉的孔(φ10～14的螺釘孔即可)，澆筑時根據(jù)混凝土的層面，依序打開孔排水，排完水及時封孔，以排除混凝土在振搗過程中產(chǎn)生泌漿水而形成的混凝土表面的氣泡。

2)二襯背后回填注漿

(1) 注漿管制作：注漿管直徑為φ42mm(或φ25mm)，用鋼管加工而成，一端帶絲扣與注漿系統(tǒng)的旋塞連接。在預(yù)定要與孔口接觸的部位纏上棉紗，然后順著棉紗纏卷方向?qū)摴苓呅D(zhuǎn)邊向注漿孔塞進(jìn)，直至預(yù)定深度。待注漿結(jié)束后，孔與管間隙用高強(qiáng)度砂漿封堵。

(2)注漿漿液的配制：一般采用普通硅酸鹽水泥，漿液配置應(yīng)滿足設(shè)計要求。

(3)注漿壓力：回填注漿壓力不宜過高，只要能克服管道阻力和二次襯砌與初期支護(hù)、防水板之間的空隙阻力即可。壓力過高，易造成結(jié)構(gòu)變形。注漿壓力應(yīng)控制在0)3～0)4MPa。

(4)注漿施工注意事項(xiàng)：

①注漿前清理注漿孔，安裝好注漿管，保證其暢通，必要時進(jìn)行壓水試驗(yàn)。

②注漿必須連續(xù)作業(yè)，不得任意停泵，以防漿液沉淀，堵塞管路，影響注漿效果。

③采取隔孔循環(huán)注漿，即將注漿孔編號，先注奇數(shù)孔，再注偶數(shù)孔，使各孔注漿達(dá)到互補(bǔ)作用，提高注漿效果。第一次注漿后隔3d 進(jìn)行第二次補(bǔ)注漿。

④注漿時由低處向高處，由無水處向有水處依次注漿，以利充填密實(shí)，避免漿液被水稀釋離析。當(dāng)拱頂有滲漏時，應(yīng)分段留排水孔，以免水壓過高抵銷部分注漿壓力，最后再處理排水孔。

⑤注漿過程中，如發(fā)現(xiàn)施工縫有少量漏漿，可以采用快凝水泥砂漿勾縫后繼續(xù)注漿。當(dāng)冒漿或跑漿嚴(yán)重時，應(yīng)關(guān)泵停注，待2～3d 后第二次注漿。

⑥當(dāng)注漿壓力穩(wěn)定上升，達(dá)到設(shè)計壓力并持續(xù)穩(wěn)定，不進(jìn)漿或進(jìn)漿量很少時，即可停止注漿，進(jìn)行封孔作業(yè)，采用高強(qiáng)度水泥砂漿將注漿孔填滿搗實(shí)。

⑦施工中應(yīng)派專人監(jiān)視注入量、注漿壓力和二襯結(jié)構(gòu)狀況，必要時調(diào)整變換注漿參數(shù)，同時做好注漿作業(yè)的詳細(xì)記錄。

6 結(jié)語

在隧道二次襯砌混凝土施工過程中，只要能合理選用襯砌材料、混凝土配合比及施工方法，并不斷地總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)和提高相關(guān)人員質(zhì)量意識，就可以控制混凝土的表面缺陷，保證工程質(zhì)量，從而取得良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]《鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》，(TZ204-2008)

[2]《鐵路隧道施工規(guī)范》，(TB10204-2002)

[3]《客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》(鐵建設(shè)[2005]160 號)