帶模注漿技術(shù)在大斷面黃土隧道襯砌施工中的應(yīng)用

高換蓮

（中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司，河北 保定 072750）

近年來(lái)，鐵路二次襯砌質(zhì)量問(wèn)題日益突出，鐵路隧道出現(xiàn)拱頂?shù)魤K、開(kāi)裂、滲漏水等病害，對(duì)運(yùn)營(yíng)安全造成了嚴(yán)重影響。為解決這些現(xiàn)象的發(fā)生，采用帶模注漿技術(shù)。帶模注漿技術(shù)是通過(guò)對(duì)襯砌臺(tái)車進(jìn)行改造，在臺(tái)車中心設(shè)置注漿孔，用法蘭固定，預(yù)埋RPC注漿管，二襯澆筑完成后及時(shí)從RPC注漿管注漿。

某隧道全長(zhǎng)7288m，隧道最大埋深約220m，全長(zhǎng)7288m。隧道主要包含Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ三類圍巖，最大開(kāi)挖高度11.5m，寬度11.6m，二次襯砌最大厚度為0.6m。其中，二襯施工帶模注漿段落全部處于Ⅵ級(jí)圍巖施工范圍。

一、施工流程

拱頂帶模注漿施工的主要施工程序?yàn)椋号_(tái)車改進(jìn)→安裝RPC注漿管→二襯砼澆筑→安裝注漿管并制備漿液→注漿→拆卸、脫?！走_(dá)檢測(cè)。隧道襯砌臺(tái)車拱頂帶模注漿工藝流程圖詳見(jiàn)圖1。

圖1 襯砌帶模注漿施工工藝流程圖

二、臺(tái)車改造

為提高鐵路隧道襯砌質(zhì)量，避免隧道拱頂出現(xiàn)空洞、不密實(shí)、厚度不足，對(duì)現(xiàn)行襯砌臺(tái)車進(jìn)行必要的改進(jìn)，達(dá)到帶模注漿的目的。

1.注漿孔位置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)12m臺(tái)車為例，在臺(tái)車頂部中心線開(kāi)4個(gè)注漿孔，直徑為40cm，主注漿孔與上循環(huán)二次襯砌端模距離為60cm～100cm，在襯砌臺(tái)車端模100cm～150cm處設(shè)置端模排氣孔，中間排氣孔平均分布。布置圖詳見(jiàn)圖2。

圖2 臺(tái)車注漿排氣管固定裝置布置圖

2.注漿孔要求

為防止漏漿或法蘭脫落，要將固定法蘭四周滿焊牢固。法蘭厚度10mm，外徑120mm，內(nèi)徑40mm。RPC注漿管用套管焊接在定位法蘭處，套管長(zhǎng)50mm，內(nèi)徑38mm。

三、RPC注漿管

選用PRC管作為注漿管，因其具有良好的結(jié)合性，脫模方便。PRC管長(zhǎng)800mm，外徑為35mm,內(nèi)徑為12mm,壁厚11.5mm,且與注漿定位法蘭尺寸匹配。

改造后的二襯臺(tái)車就位后，將準(zhǔn)備好的RPC注漿管進(jìn)行改造安裝，安裝時(shí)要頂住防水板，在預(yù)留孔處進(jìn)行“試穿”量測(cè)，根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)確定注漿管的長(zhǎng)度，也對(duì)襯砌厚度是否滿足要求進(jìn)行檢測(cè)。從定位法蘭中試穿RPC注漿管，標(biāo)記和測(cè)量穿入的長(zhǎng)度，以實(shí)際深度+20mm為標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度。RPC注漿管管口制作，切除多余長(zhǎng)度的RPC注漿管，并在端頭切割“十字”溢流槽，溢流槽深5mm，寬3mm。將溢流槽端朝上安裝RPC注漿管，緊貼防水板或初支面，定位法蘭要安裝牢固，依次安裝其余注漿管，并做好相關(guān)記錄。

四、防空洞監(jiān)測(cè)報(bào)警器安裝

在拱頂防水板的最高處安裝導(dǎo)電裝置，將電極正負(fù)極分開(kāi)，一頭緊貼防水板，并安裝牢固，線頭外露，另一頭垂直向下，安裝電極時(shí)切忌和二襯鋼筋接觸。將連接線從二襯端模引出，連接到配電箱的面板上，每板二襯平均預(yù)埋5組探點(diǎn)，配電箱面板上一共為5組，按照順序做好編號(hào)并與配電箱編號(hào)一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)警報(bào)器代表一組探測(cè)點(diǎn)，當(dāng)襯砌混凝土澆筑至拱頂最高點(diǎn)時(shí)，混凝土為帶水導(dǎo)電材料，最高點(diǎn)電極與拱頂預(yù)埋的其他電極接通，液位繼電器工作，控制繼電器線圈使聲光報(bào)警器報(bào)警，警報(bào)器鳴閃指示燈亮?xí)r代表該點(diǎn)澆筑到位，需及時(shí)復(fù)位電器，確保信號(hào)的真實(shí)性。

五、混凝土澆筑

澆筑二襯混凝土要從模板窗口逐窗逐層對(duì)稱澆筑，從下往上分層灌入，模板左右兩側(cè)灌注高度控制在0.5m以內(nèi)，前后高差控制在0.6m以內(nèi)，并及時(shí)進(jìn)行振搗，混凝土傾落高度不超過(guò)2m。

六、注漿

1.注漿料選擇

為了提高注漿效果，使注漿料與襯砌混凝土能良好地結(jié)合，并對(duì)混凝土有修復(fù)作用，從注漿料的流動(dòng)性、膨脹性、泵送性等多方面考慮，最后選用微膨脹注漿料。

2.注漿機(jī)及連接件

注漿機(jī)制漿采用立式雙層攪拌機(jī)，攪拌桶和儲(chǔ)料桶分別分布在上層和下層，在攪拌桶表面有過(guò)濾篩和下料電機(jī)。攪拌速率為50r/min～72r/min，采用容量為200L的攪拌桶和容量為200L～400L的儲(chǔ)料桶。注漿采用活塞式壓漿機(jī)，電機(jī)功率和注漿活塞可承受壓力滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，使有效垂直輸送距離不小于40m。注漿連接件包含連接套管、定位法蘭、止?jié){閥門和快速接頭。

3.漿液制備及注漿

拱頂注漿順序從低端往高端開(kāi)始，二襯混凝土澆筑完畢后2h實(shí)施帶模注漿是最佳時(shí)間，其與混凝土的結(jié)合性能最佳。注漿采用專用的制漿注漿一體機(jī)進(jìn)行操作，材料為專用的充填砂漿。為保證漿液的質(zhì)量，漿液的拌制過(guò)程要連續(xù)，材料的用料要嚴(yán)格控制。

4.注漿操作要點(diǎn)

注漿順序：由靠近上一板二襯的主注漿孔依次向臺(tái)車端模注漿孔進(jìn)行注漿，4號(hào)孔為備用。當(dāng)下一個(gè)注漿孔出漿，且與制漿桶漿液密度一致時(shí)，則更換至下一個(gè)注漿孔。當(dāng)注漿壓力表達(dá)到1MPa時(shí)，直接跳轉(zhuǎn)至下一個(gè)注漿孔。各孔注漿結(jié)束，當(dāng)臺(tái)車端模最高處出漿，且與制漿桶漿液密度一致時(shí)，則可結(jié)束帶模注漿。每孔結(jié)束注漿后，要關(guān)閉止?jié){閥門，清洗注漿管、注漿機(jī)、接頭，并將未使用完畢的注漿料放置到干燥位置進(jìn)行存儲(chǔ)。臺(tái)車脫模后，敲斷露在外面的PRC注漿管。

注漿結(jié)束的標(biāo)志為端頭模板和排氣孔流出濃漿，如果出漿壓力達(dá)到1.0Mpa時(shí)，濃漿未流出，則需要更換注漿排氣孔，直至中間排氣孔和臺(tái)車端模排氣孔流出濃漿時(shí)停止注漿。注漿結(jié)束后，卸下注漿軟管，封堵密實(shí)注漿孔，帶漿液初凝后便可將定位法蘭卸除。

帶模注漿施工工藝，包括一整套注漿流程、工裝裝備及高性能充填材料，在鐵路隧道施工中通過(guò)拱頂帶模注漿施工工藝可有效地提高注漿的質(zhì)量。目前，某隧道帶模注漿工藝已納入工序管理，每循環(huán)襯砌長(zhǎng)度11.9m，每循環(huán)平均注漿料為100kg。經(jīng)第三方檢測(cè)單位檢測(cè)，帶模注漿段落滿足設(shè)計(jì)要求，確保隧道運(yùn)營(yíng)安全。