隧道工程仰拱及二襯施工技術(shù)探討

摘要 文章探討了隧道工程中仰拱及二襯施工技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)與要點(diǎn)。仰拱作為隧道底部的承重結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到隧道的整體穩(wěn)定性，文章通過實(shí)際案例分析了仰拱的施工方法、質(zhì)量控制措施及常見問題的解決方案。二襯作為隧道內(nèi)壁的保護(hù)層，對(duì)于防止隧道內(nèi)部受到水侵蝕和巖石風(fēng)化等自然因素的破壞具有重要作用，文章對(duì)二襯的澆筑、振搗及注漿進(jìn)行了系統(tǒng)研究，旨在為同類型隧道工程仰拱及二襯的施工技術(shù)提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 隧道施工；仰拱施工；二次襯砌

中圖分類號(hào) U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）18-0067-03

0 引言

隧道工程作為交通建設(shè)的重要組成部分，其施工質(zhì)量與安全性直接關(guān)系到交通運(yùn)輸?shù)捻槙撑c安全。仰拱與二襯的施工技術(shù)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)確保隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固與耐久起著至關(guān)重要的作用。由于施工條件復(fù)雜多變，仰拱及二襯施工在隧道工程中確實(shí)存在一系列難點(diǎn)，文章將圍繞隧道工程仰拱及二襯施工技術(shù)的各個(gè)方面展開探討，以期為相關(guān)工程實(shí)踐提供一定的理論支持。

1 工程概況

某隧道左線全長(zhǎng)3 060 m，右線全長(zhǎng)3 143 m，最大埋深302 m，人字形縱坡由0.705%變化至?1.7%，屬特長(zhǎng)隧道，計(jì)劃采用雙向掘進(jìn)開挖，設(shè)計(jì)為非瓦斯隧道。

根據(jù)擬建隧道圍巖詳細(xì)分級(jí)，隧道圍巖級(jí)別為V級(jí)和Ⅳ級(jí)。左線隧道長(zhǎng)約3 060 m，V級(jí)圍巖長(zhǎng)2 400 m，約占78.4%。Ⅳ級(jí)圍巖長(zhǎng)660 m，約占21.6%。右線隧道長(zhǎng)約3 143 m，V級(jí)圍巖長(zhǎng)2 403 m，約占76.46%，Ⅳ級(jí)圍巖長(zhǎng)740 m，約占23.54%。荷載等級(jí)為公路Ⅰ級(jí)。該隧道設(shè)置了1～3#共3處車行橫通道、1～8#共8處人行橫通道。

2 仰拱施工

當(dāng)開挖及初期支護(hù)施工一定段落，圍巖變形穩(wěn)定后，應(yīng)進(jìn)行仰拱及拱墻二次襯砌的施作，且應(yīng)滿足隧道安全布距要求，其中仰拱距離掌子面距離要求Ⅴ級(jí)圍巖不得大于40 m，Ⅳ級(jí)圍巖不得大于50 m。

仰拱于二次襯砌前施工，仰拱施工工序：仰拱部位開挖、搭設(shè)移動(dòng)棧橋、仰拱初期支護(hù)施工、仰拱二襯鋼筋混凝土施工、仰拱填充施工、找平層施工、路面層施工。

2.1 仰拱開挖

仰拱開挖采用松動(dòng)爆破，中間部位一次爆破到位，弧形模板位置預(yù)留50 cm采用破碎錘修邊，確保仰拱弧度受控。裝渣后立即對(duì)仰拱開挖斷面進(jìn)行檢查，不允許欠挖，局部小欠挖用G10風(fēng)鎬進(jìn)行處理，大的欠挖采用鉆眼補(bǔ)炮處理。隧道進(jìn)口端采用機(jī)械掘進(jìn)。同時(shí)將隧道底虛渣、雜物、積水等清除干凈。采用人工清理加高壓風(fēng)的方式清理隧底虛渣。

2.2 仰拱初期支護(hù)

仰拱初期支護(hù)要求在隧道仰拱開挖后及時(shí)施工完成，要求如下。

（1）仰拱初期支護(hù)隨開挖及時(shí)施作；

（2）仰拱初期支護(hù)噴射混凝土不得與仰拱混凝土襯砌一次澆筑；

（3）仰拱初期支護(hù)鋼架應(yīng)與拱墻鋼架對(duì)齊，誤差不應(yīng)大于20 mm；

（4）仰拱鋼架節(jié)段之間的連接及相鄰鋼架之間的橫向連接方式應(yīng)與拱墻鋼架連接要求混凝土。

2.3 仰拱襯砌及仰拱回填

主要施工步驟如表1所示，仰拱整體澆筑工法如圖1所示。

3 二襯施工

當(dāng)開挖及初期支護(hù)施工一定階段，圍巖變形穩(wěn)定后，應(yīng)進(jìn)行仰拱及拱墻二次襯砌的施作，且應(yīng)滿足隧道安全布距要求，其中正洞二次襯砌距離掌子面距離要求Ⅴ級(jí)圍巖不得大于70 m，Ⅳ級(jí)圍巖不得大于90 m，Ⅲ級(jí)圍巖不得大于120 m，緊急停車帶Ⅴ級(jí)圍巖不得大于50 m，Ⅳ級(jí)圍巖不得大于70 m。

襯砌臺(tái)車采用液壓混凝土襯砌臺(tái)車，每鍛模注混凝土一次完成整體澆筑（12 m），在澆筑時(shí)預(yù)留和預(yù)埋照明、通風(fēng)、消防等所需的洞室和線路管、孔、槽。并在距端頭位置1 m處，留有襯背注漿管，在檢測(cè)出襯背后有空洞時(shí)，進(jìn)行同強(qiáng)度單液漿注漿。

3.1 施工準(zhǔn)備

主要準(zhǔn)備項(xiàng)目如表2所示，鑿毛如圖2所示。

3.2 鋼筋綁扎

鋼筋加工在洞內(nèi)加工，成批之后進(jìn)行鋼筋安裝定位。在二襯鋼筋施工中，通過使用鋼筋卡距（角鋼制作），精確定位二襯鋼筋位置。

鋼筋應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）鋼筋表面的油漬、水泥漿和皮鐵銹等均應(yīng)清除干凈；

（2）鋼筋在加工彎制前應(yīng)調(diào)直；

（3）當(dāng)利用冷拉方法矯直鋼筋時(shí)，鋼筋的矯直伸長(zhǎng)率、熱軋光圓鋼筋不得超過2%，熱軋帶肋鋼筋不得超過1%；

（4）加工后的鋼筋表面不應(yīng)有削弱鋼筋截面的傷痕；

（5）鋼筋應(yīng)集中加工后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝。

鋼筋利用防水板鋪設(shè)臺(tái)車進(jìn)行綁扎和鋪設(shè)，襯砌鋼筋連接應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）環(huán)向受力筋與縱向分筋每個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行綁扎或焊接。

（2）環(huán)向受力筋的搭接應(yīng)采用焊接或機(jī)械連接。

（3）相鄰環(huán)向受力筋搭接位置應(yīng)該錯(cuò)開，錯(cuò)開距離應(yīng)不小于1 000 mm。

（4）同一受力鋼筋的兩根搭接距離應(yīng)不小于1 500 mm。

（5）箍筋連接點(diǎn)應(yīng)在橫向受力筋與縱向分布筋的交叉連接處，并進(jìn)行綁扎或焊接。

（6）宜采用鋼筋定位卡具，以保證層間距和縱向間距，內(nèi)外層受力鋼筋之間的限位鋼筋應(yīng)與環(huán)向受力鋼筋進(jìn)行焊接。

（7）受力鋼筋與模板之間、受力筋與防水層之間安裝滿足設(shè)計(jì)厚度要求的混凝土墊塊。墊塊應(yīng)按梅花形布置，墊塊縱向、環(huán)向間距不宜大于1.5 m。

3.3 混凝土澆筑

（1）在澆筑混凝土前，確認(rèn)基底無虛渣、積水及其他雜物（當(dāng)有鋼筋時(shí)還要檢查鋼筋情況），并應(yīng)采取防、排水措施。

（2）澆筑混凝土前以及澆筑過程中，應(yīng)對(duì)模板、支架、鋼筋骨架、預(yù)埋件等加以檢查。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。檢查的主要內(nèi)容包括下列各項(xiàng)：模板的高程、位置及截面尺寸；模板、支架、支撐等結(jié)構(gòu)的可靠程度；預(yù)埋件的安裝位置和高程；鋼筋的安裝位置；脫模劑涂刷情況。

（3）混凝土運(yùn)送中不應(yīng)產(chǎn)生離析、灑落及混入雜物。襯砌混凝土澆筑應(yīng)采用混凝土輸送泵送料入模、均勻布料，混凝土入模溫度應(yīng)控制在5～32°С。

襯砌混凝土振搗應(yīng)符合下列規(guī)定：宜采用附著式和插入式振搗相結(jié)合的方式振搗；采用高頻機(jī)械振搗時(shí)，振搗時(shí)間宜為10～30 s；振搗不應(yīng)使模板、鋼筋和預(yù)埋件移位。

襯砌混凝土施工應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）混凝土出料口距澆筑面的垂直距離不應(yīng)大于2.2 m；

（2）混凝土應(yīng)從兩側(cè)邊墻向拱頂、由下向上依次分層對(duì)稱澆筑，兩側(cè)混凝土澆筑面高差不應(yīng)大于1.0 m，同一側(cè)混凝土澆筑面高差不應(yīng)大于0.5 m；

（3）混凝土澆筑至振搗窗下0.2 m時(shí)，應(yīng)關(guān)閉振搗窗。

混凝土襯砌應(yīng)連續(xù)澆筑，當(dāng)出現(xiàn)間歇澆筑時(shí)，其間歇澆筑時(shí)間不應(yīng)大于規(guī)定，如表3所示。

3.4 混凝土振搗

主要考慮模板臺(tái)車的自振系統(tǒng)，對(duì)個(gè)別部位輔以插入式搗固棒進(jìn)行，模板臺(tái)架施工時(shí)采用插入式搗固棒進(jìn)行振搗。采用插入式振搗棒振搗時(shí)，按“快插慢拔”操作。混凝土分層灌注時(shí)，其層厚不超過振動(dòng)棒長(zhǎng)的1.25倍，并插入下層不小于5 cm，振搗時(shí)間為10～30 s。振搗棒應(yīng)等距離地插入，均勻地?fù)v實(shí)全部混凝土，插入點(diǎn)間距應(yīng)小于振搗半徑的1倍[1]。二襯質(zhì)量檢查如表4所示。

3.5 襯背注漿

在二次襯砌強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范及設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行檢測(cè)，若檢測(cè)出二次襯砌與防水板之間有空洞，則向預(yù)留注漿管內(nèi)進(jìn)行及時(shí)注漿。拱部二次襯砌混凝土澆筑時(shí)，在拱部預(yù)留注漿孔，注漿孔間距不大于3 m，且每模板臺(tái)車范圍內(nèi)的預(yù)留孔應(yīng)不少于4個(gè)。注漿管采用Φ42×4熱軋無縫鋼管加工制成，長(zhǎng)度為100 cm（外露20 cm），外露段應(yīng)有連接管路的裝置[2]。注漿管一端通過定位鋼筋固定在二襯模板上，另一端密貼在防水板上，出漿口處采用土工布包裹，以保證管內(nèi)不被堵塞，如需注漿，注漿壓力將其土工布頂出，土工布采用皮筋固定在鋼管端部。

4 結(jié)論

仰拱及二襯施工是隧道工程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，在施工過程中，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范進(jìn)行操作。仰拱施工中的開挖深度控制和初支型鋼的安裝焊接質(zhì)量是施工中的關(guān)鍵難點(diǎn)，采用先進(jìn)的施工技術(shù)和設(shè)備，可以有效提高施工效率和質(zhì)量。二襯施工中的混凝土外觀質(zhì)量控制和實(shí)體檢測(cè)合格率是衡量施工質(zhì)量的重要指標(biāo)，控制混凝土材料的選擇和配合比設(shè)計(jì)，優(yōu)化澆筑工藝和養(yǎng)護(hù)措施可以有效提升二襯混凝土的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]沈劍卿，閔麗坤.隧道仰拱及二次襯砌施工工藝及技術(shù)要點(diǎn)[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2022（24）：27-29.

[2]趙偉.隧道二襯施工技術(shù)要點(diǎn)及應(yīng)用[J].科技傳播，2011（16）：191+187.