淺析隧道工程二次襯砌施工工藝

曹夢(mèng)娟

(中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司，天津 300000)

在隧道工程施工建設(shè)中，科學(xué)合理地應(yīng)用二次襯砌施工工藝，具有加固支護(hù)、優(yōu)化路線防排水系統(tǒng)、美化外觀以及方便設(shè)置通訊、照明、監(jiān)測(cè)等設(shè)施的作用，同時(shí)可以有效適應(yīng)現(xiàn)代化高速道路隧道建設(shè)的要求。但我國(guó)對(duì)此方面的研究還有待進(jìn)一步深入，因此本文基于工程實(shí)例，對(duì)隧道工程二次襯砌施工工藝做了如下分析：

一、案例分析

蒙華鐵路王家灣隧道位于陜西省延安市安塞縣王家灣鄉(xiāng)，隧道最大埋深約220m，進(jìn)口里程DK266+945，出口里程DK274+233，全長(zhǎng)7288m。為加快施工進(jìn)度，解決施工及運(yùn)營(yíng)期間通風(fēng)、排水及棄碴等問(wèn)題，結(jié)合地形、地質(zhì)條件，于DK269+500和DK271+500線路前進(jìn)方向左側(cè)設(shè)置無(wú)軌雙車道運(yùn)輸斜井兩座；1#斜井位于線路大里程方向的右側(cè)，1#斜井中線與線路左側(cè)中線大里程方向成夾角90°，1#斜井長(zhǎng)度275m，最大坡度10%,最大埋深112m；2#斜井位于線路大里程方向的左側(cè)，2#斜井中線與線路左側(cè)中線大里程方向成夾角83°，2#斜井長(zhǎng)度293m，最大坡度11.54%，最大埋深64m。斜井均位于黃土高原梁峁區(qū)，地形起伏較大，沖溝發(fā)育，進(jìn)出口均位于沖溝中，無(wú)路，交通不便。

二、二次襯砌的作用

和初期襯砌相比，二次襯砌對(duì)隧道工程質(zhì)量的影響更大，但支護(hù)和襯砌之間存在空隙，或者初期襯砌混凝土密實(shí)度不夠時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致隧道拱部的圍巖產(chǎn)生壓力呈馬鞍形分布。簡(jiǎn)而言之，就是拱頂比較小，但拱腰會(huì)大幅度增加，甚至?xí)诠绊敻浇a(chǎn)生襯砌外側(cè)拉力。當(dāng)支護(hù)和襯砌緊密粘貼在一起時(shí)，可以為徑向力和切向力的傳遞提供良好的條件，也就可以進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。兩層間設(shè)有防水層時(shí)，按組合結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，只傳遞徑向荷載。

二次襯砌的主要作用為：圍巖級(jí)別不同，二次襯砌的差異也不盡相同。就一級(jí)穩(wěn)定性圍巖而言，由于其結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，在具體施工建設(shè)中，圍巖和初期支護(hù)的變形系數(shù)比較小，因此，在一級(jí)圍巖施工中，二次襯砌基本上不需要承受圍巖的壓力，此時(shí)二次襯砌的主要作用是防水和安全儲(chǔ)備，以及增加了隧道施工的美觀性。而對(duì)于二級(jí)硬質(zhì)圍巖而言，雖然圍巖和初期支護(hù)的變形系數(shù)比較小，二次襯砌所承受圍巖的壓力比較小，但在具體施工建設(shè)中，考慮到錨桿鋼筋銹蝕情況，而初期支護(hù)的質(zhì)量不穩(wěn)定性，進(jìn)行二次襯砌的主要目的是增加支護(hù)襯砌的安全性。

三、隧道工程二次襯砌施工工藝

（一）襯砌

王家灣隧道考慮6臺(tái)襯砌臺(tái)車，前期王家灣隧道進(jìn)口、1#斜井、2#斜井、出口各安排1臺(tái)襯砌臺(tái)車，臺(tái)車長(zhǎng)度暫按12m考慮；后期根據(jù)施工進(jìn)度1#斜井與2#斜井各上一臺(tái)。固定二襯環(huán)向止水帶使用對(duì)夾端模，使用仰拱內(nèi)模。區(qū)段劃分圖如圖1所示。

圖1 區(qū)段劃分圖

圖2 隧道工程二次襯砌施工工藝

圖3 仰拱棧橋立面示意圖

貫徹仰拱先行的原則，采用仰拱棧橋進(jìn)行施工，確保施工質(zhì)量。機(jī)械清底，混凝土全幅澆筑。仰拱填充混凝土在仰拱混凝土終凝后澆筑。根據(jù)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，確定二次襯砌的施作時(shí)間。洞身采用液壓式襯砌臺(tái)車，墻拱一次襯砌施工，臺(tái)車長(zhǎng)度12米。拱頂埋壓漿管，提高混凝土的密實(shí)度。為確保混凝土的配制速度能充分滿足澆筑需求，選擇集中供應(yīng)的方法，然后通過(guò)車輛運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，再通過(guò)相應(yīng)的混凝土抽送泵運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢眠M(jìn)行澆筑。當(dāng)隧道圍初期支護(hù)基本滿足實(shí)際要求后，即可進(jìn)行二次襯砌施工。隧道圍巖和支護(hù)的變形要盡量符合以下標(biāo)準(zhǔn)：第一，隧道圍巖的變形速率明顯降低，并逐步趨于緩和；第二，通過(guò)一系列計(jì)算和監(jiān)控量測(cè)，確定拱腳附近平均7天的平均值在0.2mm/d以下；第三，隧道拱部下沉的速度在0.15mm/d以下。

（二）二次襯砌施工工藝

隧道工程二次襯砌施工工藝如圖2所示。

在隧道工程施工建設(shè)中應(yīng)用二次襯砌施工技術(shù)要滿足以下幾點(diǎn)要：

第一，通常情況下，隧道工程初期支護(hù)和二次襯砌相互結(jié)合的緊密度，對(duì)襯砌受力情況有很大影響。比如：支護(hù)和襯砌之間存在空隙，或者初期襯砌混凝土密實(shí)度不夠時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致隧道拱部的圍巖產(chǎn)生壓力呈馬鞍形分布，不利于隧道工程施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的提高。

第二，當(dāng)支護(hù)和襯砌的連接比較緊時(shí)，二者之間可進(jìn)行徑向力和切向力的傳遞，而且兩層間設(shè)有防水層時(shí)，按組合結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，只傳遞徑向荷載。

第三，在隧道工程施工建設(shè)中，為最大限度上提高施工的質(zhì)量，避免下滲水對(duì)隧道工程結(jié)構(gòu)的影響，在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須對(duì)二次襯砌的變形情況進(jìn)行嚴(yán)格控制。

（三）二次襯砌施工技術(shù)的要點(diǎn)分析

在案例隧道工程施工建設(shè)中，混凝土的供應(yīng)由混凝土拌和進(jìn)行集中供應(yīng)，有效滿足了二次襯砌對(duì)混凝土的需求。在進(jìn)行隧道仰拱施工建設(shè)中，為提升施工質(zhì)量，采用仰拱棧橋法進(jìn)行施工，此種方法可以有效降低外界因素對(duì)施工造成的干擾。

根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，案例隧道工程，采用噴錨構(gòu)筑法先進(jìn)行初期支護(hù)處理，變形量明顯降低。除此之外，在具體施工中，要定期對(duì)隧道開(kāi)挖斷面和防排水系統(tǒng)進(jìn)行自檢，然后把自檢的結(jié)果如實(shí)上報(bào)給現(xiàn)場(chǎng)工程監(jiān)理人員進(jìn)行第二次檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，確認(rèn)無(wú)誤后方可移動(dòng)臺(tái)車到位。

在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，要遵循水平分層澆筑的原則，根據(jù)隧道工程實(shí)際情況，合理調(diào)整混凝土灌注的速度和高度，在單側(cè)進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，澆筑的厚度不能超過(guò)1m，為保證混凝土澆筑的質(zhì)量，輸送管控到澆筑面垂直距離混凝土的高度要控制在1.5m以內(nèi)，避免發(fā)生離析，如果不可避免，則要采用串筒和滑槽的方法進(jìn)行處理。

在混凝土實(shí)際澆筑時(shí)，然后根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置相應(yīng)的預(yù)留設(shè)施工縫，施工縫預(yù)留情況要先征得現(xiàn)場(chǎng)工程監(jiān)理人員的實(shí)際需求，保證隧道工程施工質(zhì)量。允許間歇時(shí)間表如表1所示:

表1 允許間歇時(shí)間表

（四）填充施工方法

就案例工程而言，施工工程量比較大，而施工周期比較短，在具體施工建設(shè)中由于施工范圍比較大，而且工期比較緊，為滿足實(shí)際需求，要最大限度地降低仰拱鋪底對(duì)隧道工程施工的影響，在開(kāi)始施工前，利用仰拱棧橋如圖3所示：保證運(yùn)碴車輛和其他車輛的通行。

（五）充填壓漿

在具體施工建設(shè)中，為最大限度地提升初期支護(hù)與二次襯砌施工的緊密性，并保證隧道工程施工建設(shè)的質(zhì)量，案例工程在施工中當(dāng)隧道工程二次襯砌混凝土施工和質(zhì)量完成并達(dá)到80%強(qiáng)度后。

注漿鋼管縱向間隔2m～3m一處，可在大模板臺(tái)車面板加工時(shí)考慮開(kāi)口，二襯時(shí)將注漿管在模板面板插進(jìn)固定即可。鋼管注漿口突出襯砌內(nèi)緣5cm～10cm，以便于連接，注漿結(jié)束后，切除，與二襯面平齊。

注漿材料采用1：1水泥漿，回填注漿壓力采用0.05MP～0.1MP。材料采用M10水泥砂漿，其配合比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。

注漿前先做注水試驗(yàn)，注水試驗(yàn)是二次襯砌施工的主要工序之一。在具體施工建設(shè)中，為最大限度地保證隧道工程施工質(zhì)量，就需要進(jìn)行全方位的注水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。通過(guò)注水試驗(yàn)，可以清楚準(zhǔn)確地了解到注漿管的連接是否緊密，整個(gè)二次襯砌過(guò)程中，對(duì)注漿儀表是否正常也要進(jìn)行全方位檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理或者更換，避免造成更加嚴(yán)重的損失。比如：在埋設(shè)預(yù)埋鋼管時(shí)，具體位置要進(jìn)行全方位的放樣測(cè)量，最大限度地保證鋼管埋設(shè)的位置的準(zhǔn)確，通過(guò)點(diǎn)焊的方法進(jìn)行固定。

（六）防水

暗洞防水：防水是隧道工程二次襯砌中要著重解決的問(wèn)題之一。就案例工程而言，二次襯砌和初期支護(hù)上鋪設(shè)了EVE防水板，此種防水板的厚度為1.5mm，同時(shí)在初期支護(hù)和EVE防水模板上敷設(shè)了無(wú)紡布，進(jìn)一步提高了隧道工程的防水性。二次襯砌混凝土抗?jié)B等級(jí)不小于P8。拱墻環(huán)向施工縫設(shè)中埋式橡膠止水帶和外貼式橡膠止水帶，仰拱環(huán)向施工縫設(shè)中埋式橡膠止水帶；縱向施工縫設(shè)中埋式鋼邊橡膠止水帶加膨脹止水膠；變形縫填充聚苯板并加設(shè)鋼邊橡膠止水帶和外貼式橡膠止水帶，變形縫內(nèi)緣采用雙組分聚硫密封膏嵌縫。二襯拱部每隔3m～5m預(yù)留回填注漿孔，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行充填注漿。

明洞防水：洞襯砌采用防水鋼筋混凝土，外涂防水涂料，鋪設(shè)外貼防水層和隔水層。

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例，深入分析了隧道工程二次襯砌施工工藝。分析結(jié)果表明，隧道工程施工建設(shè)中，采用科學(xué)合理二次襯砌施工技術(shù)可大幅度提升隧道工程施工質(zhì)量和安全性。近年來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，隧道工程越來(lái)越多，和地面工程相比，隧道工程影響因素眾多，任何一個(gè)環(huán)節(jié)控制不當(dāng)，都會(huì)造成要嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。二次襯砌施工技術(shù)具有施工質(zhì)量高、效率快等優(yōu)勢(shì)，值得大范圍推廣應(yīng)用。

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