東茗隧道襯砌帶模注漿施工技術(shù)分析

張保川

(中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津 300350)

1 工程概況

1.1 隧道概況

東茗隧道位于浙江省東茗鄉(xiāng)境內(nèi)，起迄里程DK95+920—DK114+146.15，全長18 226.15 m，為全線第一特長隧道，是全線控制性工程，總工期為32個月。隧道設(shè)計為雙線隧道，采用CRTSⅠ型雙塊無砟軌道，軌道結(jié)構(gòu)高度515 mm(內(nèi)軌頂面至道床板底面)，設(shè)計行車時速350 km，線間距為5 m，最大埋深約262 m。全隧共設(shè)進口、1#斜井、2#斜井、3#斜井、出口5個工區(qū)組織施工，東茗隧道工程項目及數(shù)量(見表1)，東茗隧道2#、3#斜井分布情況(見表2)。

1.2 地質(zhì)特征

隧道主要穿越溝谷組成的第四紀(jì)松散堆積層分布區(qū)和丘陵組成的白堊系沉積碎屑巖基巖山區(qū)，受地質(zhì)構(gòu)造及巖性影響，地下水蘊含能力較強。區(qū)內(nèi)地下水主要為第四系孔隙潛水、基巖和構(gòu)造裂隙水，主要接收大氣降水和水庫構(gòu)造裂隙通道補給，通過孔隙、節(jié)理裂隙由上而下聯(lián)通形成排泄通道，多數(shù)補給谷地等低洼處地層地下水。

表1 東茗隧道工程項目及數(shù)量一覽表

表2 東茗隧道輔助坑道分布一覽表

經(jīng)檢測,工點內(nèi)地表水對混凝土結(jié)構(gòu)無侵蝕性，DK102+950—DK114+140段內(nèi)地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無侵蝕性，2#、3#斜井地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無侵蝕性。襯砌混凝土采用C35鋼筋混凝土，C30纖維素混凝土。一般段落混凝土抗?jié)B等級不小于P10，地下水發(fā)育地段抗?jié)B等級不小于P12。在隧道全環(huán)初期支護與二次襯砌之間設(shè)置由EVA防水板和土工布緩沖層組成的防水層。

2 襯砌帶模注漿施工工藝流程

在現(xiàn)場施工時，二次襯砌臺車模板上設(shè)置垂直注漿孔、排氣孔，在澆筑混凝土前預(yù)埋活性粉末混凝土(RPC)注漿管，從固定法蘭處垂直穿入RPC注漿管，上端頂住防水板，并記錄穿入固定法蘭及臺車內(nèi)的RPC管長度L1，固定法蘭以及臺車模板厚度為L0，定位法蘭厚度以及定位法蘭套管長度之和為L2，RPC注漿管伸出定位法蘭套管長度為L3，L1+L2+L3合計為RPC管預(yù)留總長度L4，裁切RPC管多余長度，并在穿入襯砌RPC管頂端管口切割十字口，深度0.5 cm，寬度為0.3 cm。按照臺車長度設(shè)計注漿孔數(shù)量。12 m臺車開4個注漿孔，注漿孔同時為排氣孔和觀察孔。

注漿材料由普通硅酸鹽水泥、超細(xì)摻和料、聚羧酸減水劑、微膨脹劑、硅砂等為主要成分，[1]經(jīng)均勻復(fù)合而成的，具有微膨脹性能，良好的流動性和泵送性，與襯砌混凝土具有良好的結(jié)合性能，通過高壓注漿泵注入到隧道襯砌與防水板間的脫空區(qū)的一種注漿材料，注漿料的水灰比為1:1。注漿過程中，先從與上一板二次襯砌接近注漿孔注漿。要求每板襯砌均需進行空隙回填注漿，注漿過程中嚴(yán)格控制注漿壓力。注漿壓力初壓0.5～1 MPa、終壓≥1 MPa，再注漿壓力≥1 MPa或排氣孔流出濃漿后更換至下一注漿口?？刹捎弥饾u加壓式注漿，注漿時將注漿芯管安裝在預(yù)埋的注漿管上，注漿速度為30～60 L/min。預(yù)埋的注漿管應(yīng)注意避免破壞防水板，注漿管端頭設(shè)置防堵設(shè)施，注漿結(jié)束后應(yīng)將灌漿管孔封堵密實。注漿效果檢查可以通過無損檢測方法，對于不滿足要求的地段必須進行補孔注漿,具體襯砌帶模注漿施工流程圖(見圖1)。[2-4]

圖1 襯砌帶模注漿施工流程圖

拱頂經(jīng)地質(zhì)雷達(dá)或敲擊檢測合格后，注漿管外漏部位使用角磨機切割打磨平整，并使用改性環(huán)氧樹酯進行表面處理。對內(nèi)部完全密實的注漿孔，以注漿孔為中心涂刷改性環(huán)氧樹脂膠，涂刷范圍R=10 cm。注漿孔未完全密實的，先使用環(huán)氧樹脂膠泥封堵注漿孔，封堵深度不低于5 cm，然后表面再涂刷環(huán)氧樹脂膠，涂刷范圍R=10 cm。注漿后，注意壓力表、管孔及端模出漿，沒問題換至下一個注漿孔注漿，全部注漿孔注漿完成后，將端模出漿，結(jié)束注漿，并拆除定位法蘭、封閉注漿孔。

3 防水板施工

防水板施工需采用無釘鋪設(shè)工藝。防水板施工采用新工藝半自動鋪設(shè)臺車輔助鋪掛，超聲波焊機焊接固定，隧道環(huán)向鋪設(shè)時，應(yīng)先拱后墻。先于拱頂墊層上正確標(biāo)出隧道縱向中心線，再使防水板橫向中心線與標(biāo)定線重合，將拱頂部與塑料圓墊片熱熔焊接好后，向兩側(cè)下垂鋪設(shè)，邊鋪邊焊，下部防水板應(yīng)壓住上部防水板。防水板的固定應(yīng)松緊適度并留有余量，實鋪長度與初期支護基面弧長的比值為10:8，以保證混凝土澆筑后與初期支護表面密貼,防止緊繃破損或形成人為蓄水點。防水板間搭接縫應(yīng)與沉降變形縫、施工縫等防水薄弱環(huán)節(jié)錯開1～2 m。防水板間自動熱熔焊接用自動雙縫熱熔焊接機按照預(yù)定的溫度、速度焊接，單條焊縫的有效焊縫寬度≥15 mm，不得焊焦、焊穿。焊接后兩條縫間留一條空氣道，用于空氣檢測器檢測焊接質(zhì)量。焊接前先除盡防水板表面的灰塵再焊接，防水板搭接寬度須>15 cm(見圖2)。

圖2 防水板焊接示意圖

防水板搭接縫的焊接質(zhì)量應(yīng)按充氣法檢查(即密封性檢查)。將5號注射針與壓力表相接，然后進行充氣，當(dāng)壓力表達(dá)到規(guī)定壓力(一般為0.25 MPa)時停止充氣，保持15 min以上，若壓力下降在10%以內(nèi)，說明焊縫合格。如壓力下降過快，說明焊縫不嚴(yán)，此時須用檢測液找出漏氣部位，用手動熱熔器焊接修補后再次檢測，直到完全粘合。隧道與專用洞室、堵頭墻相交處，陰陽角應(yīng)曲線銜接，R≥10 cm，陰角應(yīng)采用防水砂漿抹圓角，轉(zhuǎn)角1 m范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置雙層防水板。

4 安裝RPC注漿管

采用在襯砌臺車模扳頂部上預(yù)留SM-RPC注漿管(以下簡稱RPC管)。注漿管數(shù)量及布置原則12 m襯砌臺車設(shè)置4個徑向注漿管。要求兩端注漿管位置距端0.6～1.5 m，中間注漿管均勻布置。注漿管外徑30 mm，內(nèi)徑15 mm，壁厚10.5 mm。預(yù)埋RPC注漿管的技術(shù)要求[5](見表3)。

表3 預(yù)埋RPC注漿管的技術(shù)要求表

注1)：注漿管常用長度為600 mm，需要加長時，使用回升型管。

模板臺車就位后，將準(zhǔn)備好的RPC注漿管(兼做排氣孔、觀察孔)通過改造后的預(yù)留孔處進行“試穿”量測劃線，確定檢測襯砌厚度是否滿足設(shè)計要求，具體標(biāo)準(zhǔn)以RPC注漿管頂住防水板長度+2 cm為準(zhǔn)。安裝注漿管定位法蘭，固定法蘭與定位法蘭之間放置密封膠圈，擰緊避免漏漿，將RPC管穿入頂緊防水板，RPC管下料長度以頂住防水板外露+2 cm為準(zhǔn)。[6]注漿管與注漿連接器示意圖(見圖3)。

圖3 注漿管與注漿連接器示意圖

5 隧道拱頂注漿施工

在臺車上預(yù)埋固定的RPC注漿管,其縱斷面布置示意圖(見圖4)。對襯砌施工完后及時通過預(yù)埋注漿管進行拱頂注漿。注漿采用注漿機與攪拌機配合進行操作，注漿材料采用微膨脹水泥漿，具有微膨脹、高流動性、無泌水等特性，不僅起到空洞充填作用，且能起到彌補或修復(fù)襯砌混凝土缺陷的作用。[7]

圖4 注漿管、排氣管縱斷面布置示意圖

拱頂注漿(見圖5)原則上按照從低端向高端開始注漿。[8]襯砌混凝土澆筑完成后及時進行注漿，注漿材料采用微膨脹水泥漿，水灰比0.6；注漿采用注漿機+攪拌機進行操作。漿液要求連續(xù)拌制，拌制過程中嚴(yán)格監(jiān)控材料用量，確保漿液質(zhì)量。注漿結(jié)束標(biāo)志以排氣孔和端頭模流出濃漿即結(jié)束注漿。若臺車模板處出漿壓力達(dá)到1.0 MPa，仍未出濃漿，應(yīng)更換注漿孔注漿，直至中間排氣孔和端模排氣孔流出濃漿3～5 s時停止注漿。注漿密實的標(biāo)準(zhǔn)以注漿壓力達(dá)到≥1.0 MPa或通氣孔出現(xiàn)同濃度漿液為準(zhǔn)。[9]如上述兩者均不滿足要求時，可采用換管進行注漿，即采用排氣孔進行注漿。注漿結(jié)束，關(guān)閉球閥，卸下注漿軟管，漿液初凝后卸掉定位法蘭。將注漿管與排氣管用防水板固定條固定于拱頂，兩管間距3～5 cm，固定防水板條間距為1 m，PVC管加長采用直接頭連接，伸出二襯端頭≥20 cm。注漿管、排氣管需固定牢固，綁扎鋼筋時對注漿管、排氣管周邊的混凝土墊塊進行加密，防止在澆筑過程中因鋼筋變形對注漿管、排氣管擠壓破壞。

在二襯拱頂端頭模板封堵時使用專門加工的端頭模板，在模板上預(yù)留注漿管、排氣管槽，槽內(nèi)通過注漿管、排氣管，防止端模擠壓損壞管。二襯混凝土澆筑完成立刻實施補充注漿，外露端有連接管路的裝置。當(dāng)注漿壓力達(dá)到0.2 MPa或排氣管出現(xiàn)串漿時，即達(dá)到本孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 拱頂注漿示意圖

6 減壓井施工

對于減壓井的施工，根據(jù)減壓井?dāng)嗝娌贾茫瑤а龉耙r砌在中等—強富水區(qū)段落，縱向每隔10～30 m設(shè)一邊長為50 cm的正方形減壓井。減壓井沿中心矩形溝兩側(cè)交錯布置，間距可根據(jù)實際情況適當(dāng)加密。減壓井側(cè)壁及底板設(shè)置Ф8鋼筋網(wǎng)，中間填充級配碎石，鋼筋網(wǎng)外側(cè)采用雙層土工布包裹。減壓井通過Ф108熱軋無縫鋼管將承壓水引向隧道內(nèi)中心矩形溝內(nèi)。鋼管尾部伸入減壓井內(nèi)不小于40 cm，伸入檢查井部分管壁設(shè)置Ф10～16 mm進水孔同時,減壓井應(yīng)避開施工縫及變形縫位置。

8 結(jié)語

綜上所述，東茗隧道襯砌帶模注漿技術(shù)設(shè)計合理，采用SM-RPC注漿管簡稱RPC管、白色硅酸鹽水泥、制漿注漿一體機等灌注設(shè)備，設(shè)備簡單，操作簡便，注漿一板二襯只需2 h左右，且不占用正常二襯施工時間、走行及操作方便；帶模注漿可在混凝土初凝時開始注漿，且注漿壓力遠(yuǎn)高于脫模后的注漿壓力，提高了襯砌混凝土與注漿處理漿液的整體性，能修復(fù)各種混凝土缺陷；帶模注漿時，由于受到臺車模版的保護，二襯混凝土不會破壞，一般混凝土澆筑壓力超過6 MPa，注漿漿液的壓力一般不超過1.0 MPa。此次施工克服了施工中的難點，保證了施工的安全，提高了施工進度，同時也節(jié)約了施工成本，有效地保證了總體工程的質(zhì)量要求，為同類的工程施工提供了一定的借鑒。