新奧法公路隧道頂拱回填灌漿施工工藝優(yōu)化

摘要：本文以格魯吉亞澤楚F0公路項目為主要研究對象，詳細闡述了壓漿管、灌漿孔及灌漿管的布設(shè)要求，并對拱頂回填灌漿施工工藝進行了全面的優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，針對灌漿過程中可能出現(xiàn)的漏漿現(xiàn)象及灌漿壓力處理措施進行了詳細探討。研究結(jié)果表明：通過對比優(yōu)化前后的施工工藝，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的工藝在工期、灌漿效果、襯砌結(jié)構(gòu)美感、材料成本和勞動力成本等方面均表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，具有顯著的推廣價值和應用前景，可為鐵路、水利、地鐵等工程中頂拱回填灌漿的設(shè)計和施工提供參考。

關(guān)鍵詞：公路隧道；二次襯砌混凝土；頂拱；帶模灌漿；施工工藝

中圖分類號：U456" """"文獻標識碼：A" """"文章編號：2096-2118（2024）05-0088-04

Optimization of Grouting Construction Technology for the Top Arch

Backfill of the New Austrian and French Highway Tunnel

JIN Lizhen

（Sinohydro Bureau 16 Co.，Ltd.，F(xiàn)uzhou Fujian" 350001，China）

Abstract：Taking Zechu F0 highway project in Georgia as the main research object，this paper expounds the layout requirements of grouting pipe，grouting hole and grouting pipe in detail，and optimizes the grouting construction technology of arch backfill.On this basis，the possible leakage phenomenon and the grouting pressure treatment measures are discussed in detail.The results show that，by comparing the construction process before and after optimization，it is found that the optimized process has significant advantages in the construction period，grouting effect，lining structure beauty，material cost and labor cost，etc，it has significant popularization value and application prospect，and can provide reference for the design and construction of top arch backfill grouting in railway，water control，subway and other projects.

Keywords：highway tunnel；secondary lining concrete；crown arch；mold grouting；construction technology

0" 引言

公路隧道在部分洞段，因開挖過程中“掉塊”等現(xiàn)象，導致超挖較為嚴重，雖進行了初期支護，但由于初期支護時，僅對大開挖區(qū)域進行封堵、加固，二次襯砌時再進行襯砌補強，以此確保隧道的總體穩(wěn)定性。但也有一種情形，“二襯”完工后，它與一次支護之間仍有不容忽視的空洞，在地下水和圍巖的約束載荷作用下，有可能產(chǎn)生持續(xù)的圍巖崩塌，對隧道的正常運營構(gòu)成了很大的安全隱患。所以，在襯砌完成后，對整個隧洞的邊墻進行整體回填灌漿，具有十分重要的意義。為了更好地解決以上問題，本文將對施工工藝效果等進行詳細的優(yōu)化分析。

1" 工程概況

格魯吉亞澤楚F0公路項目，總里程6.36 km，擬建設(shè)一條雙向4車道的公路，路面為水泥路面。1號隧道左、右段起止為（10+360～11+880），全長1 520 m，進出口明洞各20 m，采用新奧法（NATM）開挖1 480 m（新奧法是一種廣泛應用于隧道施工的方法，它結(jié)合了巖石力學的原理和現(xiàn)代施工技術(shù)，旨在實現(xiàn)隧道的快速、經(jīng)濟和安全施工），為較長的隧洞；2號隧道左線樁號為（12+210～10+360～11+880），全長1 520 m，進出口明洞各20 m，采用NATM法隧道開挖1 480 m，為較長的隧洞；2號隧道右線樁號為（12+210～12+605），全長395 m，其中進口明洞20 m、出口明洞5 m、NATM法洞為370 m；3號隧道右線樁號為（12+779.2～13+275.2），全長496 m，其中進口明洞為20.8 m、出口明洞為15.2 m、NATM法洞為460 m（該工程項目是對右線隧道的施工，而左線隧道的施工則是其他工程項目進行），全線單線隧道全長4 301 m。該隧道為分離式2個洞口，2個洞口之間間隔25 m，分別為1 m人行道+0.25 m硬路肩+0.25 m硬路肩+3.75 m×2行車道+0.25 m硬路肩+1 m人行道，該道路由15 cm級配碎石基層和26 cm混凝土路面組成。

2" 壓漿管、灌漿孔及灌漿管布設(shè)要求

2.1" 拱頂預埋縱向壓漿管

1） 預埋壓漿管，要有足夠的強度，具體要求是：外徑20 mm、厚2.0 mm、抗壓力1.6 MPa的PPR管。

2） 壓漿管頂部30 cm位置應該開花孔，孔間距為15 cm，孔徑為10 mm，用紙膠帶或者電工膠帶封底，預防混凝土澆筑過程中有漿液倒流管內(nèi)，影響后期壓漿效果。臺車灌漿口周圍2 m內(nèi)不預留灌漿孔，因為混凝土是先被泵送至拱頂，灌漿管浸入混凝土內(nèi)，會輕易被水泥漿堵塞，造成灌漿困難，甚至出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。

3） 與以往的技術(shù)結(jié)構(gòu)相比，該灌漿管道的材料易尋找、制作簡單、成本低廉、安裝方便，可一次性灌漿成功，灌漿效果良好[1]。

2.2" 灌漿孔布置及灌漿管安裝要求

SM-RPC管（以下簡稱RPC管）預留在襯砌平臺頂部施工。管束數(shù)與布設(shè)原理：12 m壓漿管上設(shè)有4個45 mm～50 mm的孔，即在接近兩襯混凝土一側(cè)的鋼模車端模具0.6 m～1 m的位置，鑿出第一個孔，在離模頭1 m～1.5 m的另一端鉆出最后一個孔，均勻地排列在中部，鉆完孔后，把與之相匹配的法蘭盤與鋼模小車進行滿焊（如圖1所示）。

在灌漿孔內(nèi)埋設(shè)外徑36 mm、內(nèi)徑15 mm、壁厚10.5 mm的灌漿管，其徑向抗壓強度≥100 kN/m，抗折強度≥28 MPa。埋設(shè)灌漿管時，先測量防水板距法蘭外開口的實際深度，按實測深度+2 cm作為基準，切斷多余的混凝土管，在防水板的接觸面上切出十字形切口。此外，應對灌漿管進行觀測和預判，判斷拱頂混凝土的實際厚度，在進行拱頂混凝土澆筑的過程中，灌漿管口具有觀測作用，根據(jù)漿液有無滲出，判定混凝土是否灌入到拱頂。

3" 拱頂回填灌漿施工工藝優(yōu)化

3.1" 臺車就位

防水板鋪設(shè)完畢或二次襯砌鋼筋綁扎加工完畢后（見表1），應將支架移至合適位置，以方便隨后的混凝土澆筑及預制注漿管道的安裝。

預貼注漿管和排氣管（見圖2～圖3）：應保證管道在該襯砌段隧道防水板拱頂中心線全長布置，在防水板敷設(shè)完成后，用膠粘于防水板內(nèi)側(cè)，并結(jié)合施工縫布置，采取焊接防水板窄條與粘貼透明膠帶的方式對縱向注漿管進行固定。

3.2" 制備拱頂預貼灌漿花管

灌漿花管是拱頂灌漿施工技術(shù)優(yōu)化的關(guān)鍵組成部分，它必須具有足夠的抗壓強度和厚度，從而避免早期混凝土澆筑和后期灌漿時的開裂。在此基礎(chǔ)上，還需對灌漿孔直徑和間距進行合理控制，以保證灌漿效果[2]。

3.3" 安設(shè)拱頂灌漿花管

首先是安裝比較容易，如果沒有加筋的襯砌，則可用防水板條將其焊在擋水板下面，將有筋的襯砌部分綁在鋼筋上（注意：當內(nèi)襯混凝土中設(shè)置鋼筋時，應將灌漿管設(shè)置在保護層的厚度之內(nèi)，以免形成保護層的薄弱部位），在灌漿管的底端接一個排放管，以保證在灌漿時將二層混凝土封住的氣體排出，排氣管與灌漿管用膠帶捆扎在一起。

3.4" 澆筑襯砌混凝土

混凝土由下至上、左右交替、由兩邊向拱部對稱澆筑。每一層混凝土的澆筑高度、澆筑順序和澆筑方向都要考慮到拌合能力、運輸距離、澆注速率、溫度、振搗等因素。為避免在澆筑過程中兩端的壓差過大，混凝土澆筑表面兩端的距離要控制在50 cm內(nèi)，并且要控制好澆筑速率。澆注混凝土必須直通到輸料管中，管端要裝上澆筑管，管口與澆筑面之間的垂向間距要控制在l m內(nèi)，防止混凝土離析。為確?；炷恋拿軐嵍?，應采取適當?shù)恼駬v方式。在振動過程中，不允許模板、鋼筋、防排水設(shè)施、預埋件等發(fā)生位移。封頂與頂模中央旋蓋裝置與輸油管相連，逐級加壓灌漿。當觀測到端模觀測孔內(nèi)有水流出時，即為施工完畢[3]。

3.5" 灌漿液制備

配制適合的漿液是優(yōu)化灌漿質(zhì)量的一個重要前提。目前，常用的灌漿體為單一漿液，其流動性能已達到設(shè)計要求，但灌漿體的強度一般lt;35 MPa。為此，本試驗采用了適合的減水劑、膨脹劑，并做了相應的試驗。通過試驗，驗證了所研制的水泥漿的流動性、膨脹系數(shù)和強度滿足隧道襯砌規(guī)范要求。

漿液裝入貯漿筒后，將灌漿管放置在排水溝邊上，開啟灌漿泵，將管路中的水全部抽干，然后停泵。將注漿管一端吊裝到襯里平臺，并與平臺灌漿縫相連。開啟注漿泵，開始注漿。拱頂?shù)墓酀{順序是由低到高依次進行。若隧洞不設(shè)坡降，可按順序從先澆區(qū)灌漿孔至后澆區(qū)的鉆孔順序進行灌漿。

3.6" 安裝注漿裝置

先將球閥、壓力表、連接管、變徑管、連接管等裝置依次連接起來，然后將其與預制好的拱頂花管連接起來，再進行灌漿。

3.7" 拱頂預貼縱向花管灌漿

1） 注漿時間。澆筑完襯砌后，要及時注漿。過程中灌漿花管易發(fā)生阻塞現(xiàn)象，應注意注漿壓力的大小，以確保注漿順利進行。該方法可以大幅縮短注漿時間，將注漿材料與襯砌混凝土結(jié)合為一體，從而優(yōu)化混凝土的受力性能。

2） 灌漿工藝。灌漿宜采用螺桿灌漿泵，該方法容易掌握，可使灌漿壓力保持穩(wěn)定，保證灌漿質(zhì)量。常規(guī)的氣壓泵灌漿或真空吸漿泵灌漿，由于流量較小，壓強急劇增加，很容易出現(xiàn)錯誤灌漿滿度的現(xiàn)象。且因洞穴中的濕度較高，所以很容易結(jié)塊，此外，攪拌桶和送漿桶的清理也不夠徹底，這些結(jié)團或殘余物都容易堵住灌漿管，為了保證灌漿的順利進行，可以在灌漿泵給料機上加裝濾網(wǎng)，以保證灌漿的成功。灌漿壓力可分為“0.2 MPa～0.5 MPa”“初始壓力0.1 MPa～0.15 MPa、終壓值0.2 MPa”等，有施工單位提出了1 MPa的灌漿方案。由于灌漿只是一個填空過程，所以本方法的終壓應該控制在0.4 MPa內(nèi)[4]。

3.8" 觀察壓力表和流量計

在靠近拱頂處設(shè)置壓力表和流量計，灌漿壓力控制在0.4 MPa左右，保持壓力穩(wěn)定10 min～15 min。如果流量計沒有發(fā)現(xiàn)泥漿增長，按灌漿飽滿處理。

3.9" 拆除灌漿設(shè)備及組件

灌漿完畢后，拆下灌漿機膠管，將花管縱斷面上的管孔進行密封。為下一周期的二次襯砌和拱頂灌漿做好準備。

3.10" 灌漿過程中出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象及灌漿壓力處理措施

端模板密封不嚴、止?jié){閥門與注漿管接頭不牢固、灌漿壓力過大，都容易造成滲漏。為避免出現(xiàn)此類現(xiàn)象，需對端模板進行認真檢驗，保證密封良好；使用絲扣，將連接件鎖定在電線上；檢查壓力計，確保灌漿壓力≤0.4 MPa。如出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，應采取以下措施。

1） 高壓注漿堵漏材料：Na2O·nSiO2（俗稱水玻璃）。水：飲用水或經(jīng)過處理后符合要求的清水。

2） 清理滲漏基面。清理滲漏點或縫隙時，基層如果是潮濕的，必須先進行清洗并晾干；如果是干基層，應清除其表面的塵土。檢查是否存在縫隙，然后用鉛筆或者粉筆在縫隙中標記。若表面不易烘干，可使用噴燈找出因受潮而產(chǎn)生的裂紋，從而提高工效。

3） 鉆孔和埋設(shè)防水針。在距裂縫50 mm～150 mm的位置，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)厚度，在裂縫兩端進行交叉鉆孔。鉆孔直徑為14 mm?？锥磁c斷裂截面呈45°～70°相交，貫穿墻板上下。用工具埋入并擰緊，確保針體的橡皮部位和孔壁在沒有用完之前是干燥的，以免在擰緊時造成滑動。

4） 止水針頭鎖緊時應保證不打滑、不易斷、密封性好，灌注時不漏漿、不回流。硅酸鈉堵漏：有流水或者漏漿時，應采用硅酸鈉漿液與水泥漿按0.5～1：1，水泥漿水灰比1：1～1.5比例配制。以水泥漿和硅酸鈉為主劑，按已確定的比例，采用雙液灌漿，必要時加入速凝劑。應在所有準備工作都完成后進行堵漏。注漿前要有一定的組織分工，有專人負責作業(yè)。漿液配制完成后需要10 min內(nèi)使用，否則容易堵塞管道和設(shè)備。在灌漿之前，必須對整套灌漿系統(tǒng)進行全面檢測，確保灌注器工作狀態(tài)良好，管道通暢，才能開始灌漿。

5） 密封孔。確認沒有漏水情況后，將注漿頭部移開，并用水泥漿等物將孔抹平。在灌封過程中，要嚴密觀察灌注器的工作壓力，當壓力超出設(shè)定值（450 kPa）時，必須停止灌注，如果壓力仍然很大，則要檢查鉆孔和裂隙是否完全交叉。

6） 觀察并補漏。灌漿之后進行48 h觀察，如仍滲漏，再次堵漏，必須完全無滲水方能進行下道工序。修復后的裂紋可用鉆機鉆取芯樣。檢測結(jié)果應為試件表面平整、密實，所有的裂紋都被膠質(zhì)物填滿，取芯的強度、抗壓性能都能滿足設(shè)計要求。

7） 拆除灌漿嘴、槽孔修補及表面恢復。灌漿結(jié)束后，將注漿噴嘴取下，將所有設(shè)備、管路進行清潔。注漿完畢后，用水泥漿對注漿孔進行封閉，用防水砂漿表面抹平恢復。

4" 效果分析

1） 工期差異。在拱架上預先埋設(shè)縱向灌漿管，僅在仰拱或二襯內(nèi)埋設(shè) PPR管導管。二次襯砌澆筑完成后進行一次灌漿即可。與以往預留灌漿孔的灌漿工藝相比，整個過程可大幅減少灌漿工序、縮短工期。

2） 灌漿效果比較。采用灌漿管對拱體進行全過程灌漿，灌漿均勻、不漏漿，灌漿效果良好。灌漿是在二次襯砌混凝土凝固前進行的，灌漿材料不會和混凝土產(chǎn)生硬接觸，不僅可以確保注漿效果，而且可以提高襯砌結(jié)構(gòu)的強度。

3） 襯砌結(jié)構(gòu)美感對比。該工法將二次襯砌埋入混凝土內(nèi)，二次襯砌完工后馬上澆筑，故施工過程中無損傷且不留痕跡，保證了建筑物外表的美感。

4） 材料成本比較。該方案適用于隧道襯砌，既能保證灌漿效果，又能節(jié)約灌漿材料。

5） 勞動力成本對比。采用二次襯砌混凝土澆筑完成后，直接對拱頂進行灌漿，不需要再另行灌漿，施工工藝簡便、省時，節(jié)約了大量勞動力。

5" 結(jié)語

本研究通過對新奧法公路隧道頂拱回填灌漿施工工藝的優(yōu)化設(shè)計和實踐應用，形成了一套更加科學、高效、經(jīng)濟的施工方案。該方案提高了施工效率和工程質(zhì)量，降低了施工成本，具有重要的實踐意義和推廣價值，為后續(xù)同類工程項目的順利開展提供了有力的技術(shù)支撐。

參" 考" 文" 獻

[1]凌振國.新奧法原理開展某高速公路隧道施工的經(jīng)驗及體會[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2018（19）：208-210.

[2]崔正國.新奧法施工技術(shù)在公路隧道工程中的應用[J].交通世界，2022（13）：65-66.

[3]楊帆.公路隧道工程應用新奧法施工的實踐研究[J].黑龍江交通科技，2020，43（5）：145，148.

[4]閻敏娟.公路隧道工程中新奧法施工技術(shù)實踐[J].山西建筑，2019，45（15）：110-111.

編輯：楊" 洋

DOI：10.3969/j.issn.2096-2118.2024.05.019

收稿日期：2024-01-05

作者簡介：靳理振（1991～），男，河南省周口市人，助理工程師，從事高速公路隧道施工方面的工作。