鐵路隧道拱頂增加塑料排水板施工技術(shù)研究

劉晏斌

(中鐵十八局集團(tuán)第三工程有限公司，河北 涿州 072750)

0 引言

為了切實(shí)提高鐵路隧道施工質(zhì)量，有效解決隧道拱頂空洞、厚度不足問題，有效預(yù)防隧道二次襯砌拱頂空洞，國(guó)家鐵路集團(tuán)工程管理中心依次下發(fā)了《鐵路隧道二次襯砌預(yù)防拱頂空洞實(shí)施意見》和《鐵路隧道襯砌拱部防脫空裝置安設(shè)要求》等通知，其缺陷雖然得到有效控制，但在施工過程中由于工序增加、工藝復(fù)雜，難免存在把控不嚴(yán)的現(xiàn)象，缺陷時(shí)有發(fā)生，為此，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出在隧道襯砌前在拱部防水板外露面一定范圍鋪設(shè)縱向塑料排水板，確保初期支護(hù)與二次襯砌密貼消除空洞。

1 工程概況

九萬(wàn)大山1號(hào)隧道全長(zhǎng)17.012km，Ⅰ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)管理，是全線控制性工程，隧道最大埋深488m，設(shè)計(jì)采用“2橫洞+1泄水洞+2通風(fēng)豎井+1出口平導(dǎo)”模式?？梢娙軒r段長(zhǎng)14 611m，洞頂?shù)乇硗莸赜?3處，其中19處與隧道關(guān)系密切。在里程DK184+900處上跨區(qū)域性暗河,暴雨期最大日涌水量70萬(wàn)m3/d，水面低于軌面11m，地質(zhì)異常復(fù)雜，其中不可預(yù)見因素多尤其是巖溶、突水突泥，風(fēng)險(xiǎn)極高。其中出口平導(dǎo)長(zhǎng)9 228m，采用獨(dú)頭掘進(jìn)施工，為本隧乃至全線的關(guān)鍵線路。

2 拱頂增加塑料排水板技術(shù)特點(diǎn)

1)塑料排水板沿隧道中線和線路左、右中線位置均分別設(shè)置，且在隧道中線與線路左、右中線之間加密1道，鋪設(shè)于防水板的內(nèi)側(cè)與防水板密貼，采用防水板條間距50cm焊接固定在防水板上，安設(shè)方便快捷，操作簡(jiǎn)單。

2)襯砌沖頂時(shí)通過旁站觀察塑料排水板外露端頭的排水變化情況即可直觀判斷沖頂飽滿度。結(jié)合二襯端頭模板處的觀察窗觀察和拱部防脫空裝置的預(yù)警系統(tǒng)更能保證沖頂飽滿的可靠性，錯(cuò)判風(fēng)險(xiǎn)小、沖頂更加飽滿，進(jìn)而可以大幅減少帶模注漿量，確保拱部襯砌的施工質(zhì)量。

3)塑料排水板厚度與寬度小，對(duì)二襯截面和受力不構(gòu)成削弱影響，且沖頂結(jié)束后塑料排水板內(nèi)空間大部分被水泥漿充盈，不會(huì)留下質(zhì)量隱患。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

隧道二襯拱部增加塑料排水板施工工藝流程圖如1 所示。

圖1 施工工藝流程

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1基面處理

初期支護(hù)噴射混凝土施工完經(jīng)鉆孔檢測(cè)、雷達(dá)掃描、斷面掃描處理合格后，在結(jié)構(gòu)防排水施工前應(yīng)首先對(duì)初期支護(hù)噴射混凝土表面及其滲漏水情況進(jìn)行檢查處理。

1)初期支護(hù)表面應(yīng)平整，無空包、無裂縫、無松散，凹坑深寬比控制在1/10內(nèi)，大于1/10時(shí)凹坑應(yīng)用砂漿、噴射混凝土對(duì)基面進(jìn)行找平處理；對(duì)錨桿頭、鋼管頭、鋼筋露頭等凸起物應(yīng)切除，并用砂漿、噴射混凝土、細(xì)石混凝土找平覆蓋。

2)初期支護(hù)表面當(dāng)出現(xiàn)股狀涌水時(shí)，宜局部或圍截注漿進(jìn)行封堵，封堵后的余水采用排水盲管或刻槽埋半管及排水板等方式集中將水引排至側(cè)溝排出或直接打孔入基巖≥于50cm，并采用φ110PVC半管引排至水溝。

3.2.2結(jié)構(gòu)防排水施工

在施工仰拱襯砌前已在小邊墻部位通過鉚釘壓條固定土工布和防水板，反包φ80縱向盲管和無砂混凝土安裝φ50環(huán)向盲管，均預(yù)留出便于拱墻襯砌背后結(jié)構(gòu)防排水施工的搭接長(zhǎng)度。

1)環(huán)向排水盲管施工 將外裹無紡布的φ50環(huán)向打孔波紋管緊貼初期支護(hù)表面，用長(zhǎng)20cm、寬5cm條狀防水板按間距50～100cm用射釘固定在初支面上；兩端與小邊墻處預(yù)留的環(huán)向盲管采用外裹無紡布有效牢固連接。

2)土工布、防水板鋪設(shè) 在初期支護(hù)基本穩(wěn)定、基面處理完成并驗(yàn)收合格后利用作業(yè)臺(tái)車依次鋪設(shè)土工布及防水板。無紡?fù)凉げ间佋O(shè)采用專用射釘及熱熔襯墊按拱部0.5m、邊墻以下部分 0.8m的間距呈梅花形布置固定在初期支護(hù)表面上，應(yīng)平順、無鼓起、無褶皺，搭接寬度≥50mm。土工布鋪設(shè)完成后再鋪設(shè)防水板，同樣采用作業(yè)臺(tái)車將防水板通過電磁焊機(jī)將其焊接固定在無紡布的專用熱熔襯墊上，防水板搭接采用自動(dòng)雙縫熱熔焊機(jī)焊接，搭接寬度≥15cm，單條焊縫有效焊縫寬度≥15mm, 兩縫間留一空氣通道便于檢測(cè)焊接質(zhì)量，同時(shí)搭接縫與變形及施工縫、圍巖集中出水點(diǎn)等防水薄弱部位應(yīng)錯(cuò)開不小于100cm。

3.2.3塑料排水板測(cè)量定位

結(jié)構(gòu)防排水驗(yàn)收合格后，根據(jù)拱部最易出現(xiàn)脫空、不密實(shí)的范圍，測(cè)量班采用全站儀分別在防水板上測(cè)設(shè)、標(biāo)記出隧道中線、線路左、右中線及隧道中線與線路左、右中線之間中間線，這5條線就是塑料排水板鋪設(shè)位置。

3.2.4安裝塑料排水板

1)塑料排水板采用外包土工織物的spb-c型塑料排水板。

2)按照測(cè)設(shè)標(biāo)記的位置安裝塑料排水板，采用條狀防水板將塑料排水板焊貼固定在防水板上，同時(shí)在臺(tái)車有端頭模一端預(yù)留30～50cm，便于泌水和氣囊的排出，并在已澆筑二襯端和臺(tái)車中心位置 142°范圍各安裝1條環(huán)向排水板。

3)排水板的松緊度應(yīng)與拱部防水板一致，并緊貼安設(shè)。

3.2.5綁扎二襯鋼筋、安裝槽道、臺(tái)車就位

塑料排水板安裝后，依次按設(shè)計(jì)要求安裝二襯鋼筋和預(yù)埋槽道，驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行下道臺(tái)車就位、復(fù)核、調(diào)整，封堵端頭模等工序。

3.2.6澆筑二襯混凝土和沖頂持壓

1)二襯臺(tái)車報(bào)驗(yàn)合格后，分倉(cāng)、分層、逐窗澆筑、逐窗振搗混凝土，澆筑至拱頂后應(yīng)放慢澆筑速度，為塑料排水板提供一定排氣、排水時(shí)間，當(dāng)發(fā)現(xiàn)二襯拱頂混凝土已經(jīng)泵滿時(shí)應(yīng)暫停10min左右，再泵送混凝土1次，再暫停 10min，再次泵送混凝土，循環(huán) 3～5 次。

2)混凝土沖頂飽滿的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：持續(xù)泵壓 10min時(shí)塑料排水板端頭滴水間隔≥2s。

3.2.7帶模注漿

1)帶模注漿可在二襯混凝土沖頂結(jié)束后 1 h內(nèi)完成，此時(shí)浸潤(rùn)在塑料排水板外包土工材料內(nèi)的水泥漿還未凝固，還能繼續(xù)排氣、排水，達(dá)到濾水注漿效果。

2)帶模注漿的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：塑料排水板排出濃漿時(shí)可作為空氣和水分完全排出的標(biāo)準(zhǔn)；該過程中逐一對(duì)已排出濃漿的排水板外露端頭及時(shí)進(jìn)行彎折綁扎止?jié){，避免濃漿流失。

4 質(zhì)量控制

1)混凝土使用合格的原材料，并在拌合站集中拌制。

2)防水板掛設(shè)時(shí)控制好平整度，避免因?yàn)榉浪宀黄秸麑?dǎo)致二襯脫空。

3)埋入混凝土內(nèi)的縱向塑料排水板端頭采用封口膠封閉，防止進(jìn)漿堵塞濾芯?？v向每2m用封口膠或防水板材料與防水板固定一次，防止扭轉(zhuǎn)打結(jié)并保持適當(dāng)?shù)乃沙诙?。塑料排水板可以彎曲但絕對(duì)不得受折、扭轉(zhuǎn)、打結(jié)，穿越端模時(shí)不得被端模擠緊，避免阻斷芯材縱向排水排氣通道。

4)做好分窗、分層澆筑，逐窗振搗，澆筑過程中控制好澆筑質(zhì)量。

5)沖頂時(shí)適當(dāng)增加混凝土的坍落度，并在結(jié)束前持壓一段時(shí)間，確保沖頂飽滿。

5 結(jié)語(yǔ)

1)塑料排水板縱向沿拱頂連續(xù)鋪設(shè)、環(huán)向間距視需要可靈活調(diào)整，均與防水板密貼；也可將拱頂隨機(jī)分布、各自獨(dú)立的小穹隆密閉空間串聯(lián)聯(lián)通和排放。

2)塑料排水板安裝只需簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可上崗，無需復(fù)雜的技能和設(shè)備，方便快捷。

3)通過旁站觀察塑料排水板外露端頭的排水變化情況可直觀判別混凝土的沖頂飽滿度，其可靠性大幅增加、錯(cuò)判風(fēng)險(xiǎn)小。

4)適當(dāng)提高沖頂時(shí)混凝土的坍落度，在沖頂快結(jié)束過程中保持一段時(shí)間泵壓，及有可能最終實(shí)現(xiàn)沖頂飽滿并省去帶模注漿工序，達(dá)到提高工效、節(jié)約成本的效果。

5)塑料排水板薄而窄，不會(huì)對(duì)二襯截面和受力結(jié)構(gòu)有任何影響，沖頂結(jié)束后排水板凹槽被水泥漿充盈，不會(huì)留下對(duì)拱頂有害空間，也不會(huì)被地質(zhì)雷達(dá)識(shí)別。

經(jīng)雷達(dá)自檢，襯砌內(nèi)未見明顯空洞，且每模的帶模注漿量在 0.25～0.3t，質(zhì)量得以保障，經(jīng)濟(jì)效益顯著。