鐵路隧道二次襯砌施工技術(shù)

1、鐵路隧道二次襯砌施工技術(shù)石 峰 任 杰 齊國富 內(nèi)容提要：隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,我國鐵路建設(shè)方興未艾。鐵路隧道工程對二次襯砌的質(zhì)量提出了較以往更高的要求,二次襯砌結(jié)構(gòu)不允許滲水,二次襯砌結(jié)構(gòu)表面無濕漬,二次襯砌混凝土必須具有高強度、耐久性等。因此,在二次襯砌施工時就必須加強質(zhì)量控制，以達到設(shè)計要求。關(guān) 鍵 詞： 二次襯砌 鐵路隧道 質(zhì)量控制1.工程概況新寨隧道位于甘肅省宕昌縣境內(nèi)，為蘭渝線蘭州至廣元段一雙線隧道，全長610m，最大埋深122m，最小埋深1318m。隧道通過位于西秦嶺褶皺系中，巖體受區(qū)域構(gòu)造影響嚴重，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，線路下穿新寨溝，洞身溝谷中最小埋深18m。覆蓋層厚度小

2、于2.5倍洞跨徑（35m），屬淺埋段。溝谷段長60m，其中有近30m處于偏壓。溝谷段主要巖性為坡積砂質(zhì)黃土、洪積細角礫土、粗角礫土。圍巖穩(wěn)定性差，工程地質(zhì)條件差；圍巖類別為級，屬軟弱圍巖。溝中流水為季節(jié)性自然降水及孔隙潛水補給。水土結(jié)合，淺埋偏壓綜合在一起，給施工帶來極大困難。2二次襯砌的設(shè)計根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采取開挖后及時施做二次襯砌。隧道現(xiàn)場施工采用新奧法施工，復合式結(jié)構(gòu)及初期支護和二次混凝土模筑襯砌相互結(jié)合的結(jié)構(gòu)物，適用于各種圍巖條件。圖1 襯砌結(jié)構(gòu)斷面圖（單位：cm）3.二次襯砌的主要作用（1）類圍巖：因初期支護的變形很小，很快趨于穩(wěn)定，故二次襯砌不受地層壓力，故其主要作用是防水，利于

3、通風和修飾面層。（2）類圍巖：雖然初期支護的變形較小，二次初砌承受不大的圍巖壓力，但考慮到運營后外露鋼件銹蝕，初期支護質(zhì)量不佳有缺陷等原因故應施做二次襯砌，以提高初期支護的安全度，當然也有防水，利于通風裝飾方面的作用。（3）VVI對于類圍巖，由于圍巖變形較大有膨脹壓力，運營中重載車的震動或由于山體淺埋偏壓及施工缺陷等原因使圍巖變形未趨于穩(wěn)定。需提前施做二次襯砌時，則二次襯砌是主要的承載結(jié)構(gòu)，需要承受后期圍巖變形壓力。4.影響二次襯砌施工質(zhì)量的主要因素 4.1施工工藝或現(xiàn)場操作不規(guī)范 （1）隧道開挖成型差，襯砌混凝土厚度嚴重不均勻；欠挖或初期支護侵入襯砌限界，造成襯砌混凝土厚度不足；個別隧道襯砌

4、混凝土背后存在脫空現(xiàn)象。（2）未開展監(jiān)控量測工作，僅憑經(jīng)驗來確定二次襯砌的施作時間，安全可靠性差，造成二次襯砌超設(shè)計荷載承受圍巖壓力。（3）混凝土生產(chǎn)時原材料計量誤差大，尤其外加劑的摻加隨意性大，沒有根據(jù)砂、石料的實際含水率及時調(diào)整施工用水量，造成混凝土水膠比增大。在混凝土運輸及泵送過程中加水的現(xiàn)象也時有存在。 （4）采用整體式鋼模板臺車施工時，混凝土澆筑時不振搗或漏振，混凝土均質(zhì)性差。（5）盲目追求施工進度，隨意提前脫模時間，使低強度混凝土過量承受荷載，破壞了混凝土結(jié)構(gòu)。脫模后沒有進行混凝土的潮濕養(yǎng)護。5二次襯砌施工51技術(shù)準備5.1.1二次襯砌施工時間的確定二次襯砌施工時間應符合以下條件：

5、（1）隧道周邊變形速率明顯趨于減緩；（2）拱腳附件水平收斂速度小于0.2mm/d或拱頂下沉速度小于0.15mm/d；（3）施作二次襯砌前的累積位移值，已達極限相對位移值的80%以上；（4）初期支護表面的裂隙不再繼續(xù)發(fā)展。位移值魚位移速率是以采用收斂儀實測數(shù)據(jù)為依據(jù)的，水平收斂與拱頂下沉速度，從安全考慮，是指至少7d的平均值，總位移量可由回歸分析計算取得。5.1.2凈空檢查在二次襯砌施工前，技術(shù)人員應對隧道凈空進行檢查，以確保二次襯砌厚度。對于侵入二次襯砌的初期支護或圍巖應視其大小進行處理。當圍巖完整、石質(zhì)堅硬是，允許圍巖個別突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入襯砌，侵入厚度不應大于5cm。

6、拱腳和拱腳以上1m內(nèi)端面嚴禁欠挖。5.2防水層施工二次襯砌施工前，應施工防水層，并對其進行檢測，檢測合格后，方可施工二次襯砌。澆筑二次襯砌前，應清除防水層表面灰層并灑水養(yǎng)護。5.3鋼筋安設(shè)防水層施工結(jié)束后，應按設(shè)計數(shù)量和要求安設(shè)襯砌鋼筋。鋼筋與模板間采用與二次襯砌混凝土相同配比的細石混凝土或砂漿制作墊塊，以確保鋼筋保護層的厚度；二次襯砌結(jié)構(gòu)兩側(cè)和底面的墊塊應至少4個/m2，綁扎墊塊和鋼筋的鐵絲頭不得伸入保護層內(nèi)。5.4施工工藝5.4.1工藝流程復合式二次襯砌施工工藝流程圖見圖2圖2 復合式二次襯砌施工工藝流程圖5.5臺車就位臺車就位前，須找平仰拱填充面，鋪設(shè)行走軌道。臺車就位后啟動微調(diào)機構(gòu)用儀

7、器校正模板外輪廓與設(shè)計凈空相吻合并鎖定臺車。校正模板外輪廓時應注意復核臺車中線是否與隧道中線重合、臺車拱頂高程是否考慮預留沉落量軟弱圍巖段應按規(guī)定考慮35cm預留沉落量、矮邊墻與拱墻混凝土接茬處的隧道凈寬是否符合設(shè)計要求。 圖3 臺車橫斷面和縱斷面圖臺車安裝必須穩(wěn)固牢靠，接縫嚴密，不得漏漿；接縫處大于2mm處采用膩子修補嚴實。模板與混凝土的接觸面必須清理干凈并涂刷隔離劑。澆筑混凝土前，模板內(nèi)的積水和雜物應清理干凈。襯砌模板臺車就位后，模板尺寸其允許偏差見表1表1 模板尺寸允許偏差序號項 目允 許 偏 差（mm）檢 驗 方 法1邊墻腳平面位置及高程±15尺 量2起拱線高程±1

8、0尺 量3拱頂高程+10>偏差>0水準測量4模板表面平整度52m靠尺和塞尺5相鄰澆筑段表面高低差±10尺 量5.6混凝土的拌合與運送采用攪拌站集中拌制混凝土運輸車運輸混凝土用料應嚴格按照配合比計供料每次拌合時間為1.52.5分鐘 以拌合均勻色澤一致為度。盛裝混凝土的容器不能漏漿運送時間在環(huán)境氣溫+20時不應超過45分鐘以防混凝土發(fā)生初凝?；炷涟韬衔锏奶涠葢侠碚撆浜媳纫?，一般在1418cm，其偏差不得大于±20mm，且必須滿足泵送要求；入模含氣量不得小于2%。5.7襯砌混凝土的澆筑與振搗二次襯砌混凝土采用混凝土輸送泵、輸送管末端采用軟管連接入模，入模的自

9、由傾落高度應保證其不發(fā)生離析，一般不應超過2m。輸送管嚴禁接觸模板，以免混凝土壓出時對管口產(chǎn)生的強烈震動使模板變形。襯砌混凝土應左右兩側(cè)對稱分層進行，兩側(cè)灌筑高差最大不超過100cm；灌筑混凝土不宜間斷進行，若必須終止則不應超過混凝土初凝時間，否則應作間歇灌筑處理。邊墻及墻頂部分采用插入式軟軸振搗器振搗，拱頂部分采用附著式振搗器振搗。采用插入式軟軸振搗器振搗時，分層厚度一般為30cm，振搗時間宜為1030s。附注式振搗器應能單個啟動，使用時，應根據(jù)需振搗的部位開啟振搗器振動約3050s。封頂(1)當拱部混凝土澆注至臺車最上層窗口時應將泵送管接至拱頂圓形進漿口。從圓形進漿口泵送混凝土進入襯砌臺車

10、時應從已襯砌段向未襯砌段進行；混凝土充填滿拱部后應暫時停止泵送，開啟附著式振搗器及時振搗，以防因壓力過大致使臺車變形；振搗后繼續(xù)泵送混凝土，直到混凝土澆注至臺車擋頭約2m處。(2)在臺車拱部擋頭處預留環(huán)向長約2m的空間先不安設(shè)擋頭板，以便進行封頂作業(yè)。(3)當混凝土處澆注至臺車擋頭時，一邊安設(shè)擋頭板，一邊澆注混凝土，并采用插入式振搗器振搗密實，直至封頂完畢。為保證拱部混凝土的密實性，在拱部預埋20壓漿管，壓漿管按縱向間距23m一處埋設(shè)，注漿材料采用M10水泥砂漿，其配合比應根據(jù)現(xiàn)場試驗后確定，待襯砌混凝土強度達到設(shè)計強度的70%后再進行壓漿處理，初壓0.1MPa0.15MPa終壓0.2MPa。

11、5.8襯砌混凝土的養(yǎng)護和拆模（1）應在澆筑完畢后的12h以內(nèi)對混凝土加以覆蓋并保濕養(yǎng)護。 （2）混凝土澆水養(yǎng)護的時間：對采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，不得少于7d；對摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B等要求的混凝土，不得少于14d。（3）澆水次數(shù)應能保持混凝土處于濕潤狀態(tài)；混凝土養(yǎng)護用水應與拌合用水相同，水溫應與環(huán)境氣溫基本相同。（4）采用塑料布覆蓋養(yǎng)護的混凝土，其敞露的全部表面應覆蓋嚴密，并應保持塑料布內(nèi)有凝結(jié)水。（5）混凝土強度達到5Mpa前，不得在其上踩踏或安裝模板及支架。（6）當日平均氣溫低于5時，不得澆水。（7） 承重模板拆除時，應符合下列要求：在初期支護變形穩(wěn)定

12、后施作的，二次襯砌混凝土強度達到8.0MPa時以上；初期支護未穩(wěn)定、二次襯砌提前施作的，混凝土強度應達到設(shè)計強度100%及以上；特殊情況下，應根據(jù)試驗及監(jiān)控量測結(jié)果確定拆模時間。拆除不承受外荷載的邊墻、仰拱及底板等非承重模板時混凝土強度不得低于2.5Mpa，并應保證其表面及棱角不受損傷。5.9二次襯砌的施做要點：（1）初期支護與二次襯砌之間的密貼程度，對復合式襯砌受力狀態(tài)產(chǎn)生較大的影響。當初支與二次襯砌之間有空隙尤其拱頂灌注混凝土不密實，或由于混凝土的收縮產(chǎn)生空隙時，其拱部形成馬鞍形圍巖壓力，拱部?。ɑ驘o）而拱腰大，此時二次襯砌的拱頂外緣受拉、內(nèi)緣受擠壓，嚴重者拱頂內(nèi)緣分層掉皮，而破壞二次襯砌

13、應有的支護作用。所以施做二次襯砌后。一般應向二次襯砌拱頂壓注水泥砂漿填充，使二次襯砌與初襯之間盡量不留空隙，這種措施在VVI類圍巖中的襯砌尤為重要。（2）二次襯砌的截面厚度必須達到設(shè)計要求。二次襯砌的截面厚度及結(jié)構(gòu)形式取決于圍巖壓力的大小，當斷面形狀確定以后，保證二次襯砌的厚度是保證復合式襯砌結(jié)構(gòu)安全的重要因素，這是通過力學計算或大量的實踐類比出來的重要參數(shù)。其厚度的誤差，特別是欠厚的誤差，一定要控制在驗收規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。（3）二次襯砌混凝土的強度必須達到設(shè)計要求。保證混凝土的設(shè)計強度是保證二次襯砌厚度的前提，故在一次襯砌混凝土的配制中一定要采用能達到設(shè)計強度的合理的配合比，嚴格控制水泥和標

14、號、用量及粗細骨料的質(zhì)量。（4）二次襯砌的密實度是保證混凝土質(zhì)量及防水標準的重要措施之一，故從應從工作出發(fā)混凝土的配制，運送、灌注、振搗等方面嚴格把關(guān)，使已灌注的混凝土各項指標達到設(shè)計要求。（5）二次襯砌內(nèi)部結(jié)構(gòu)一定要符合設(shè)計要求。在本項目各隧道工程中，對于VVI圍巖的洞口淺埋段，偏壓段及圍巖較差的地段及特殊要求的結(jié)構(gòu)物段均設(shè)計了鋼筋混凝土的二次襯砌結(jié)構(gòu)，這是加強二次襯砌承載能力的重要措施，所以二次襯砌中所用的鋼筋型號、規(guī)格、布置及鋼筋和綁扎、焊接等工藝一定要符合設(shè)計及規(guī)范規(guī)定的要求。（6）在應施做仰拱的地段必須先施工仰拱的初襯及二次襯砌，拱墻的二次襯砌緊跟使二次襯砌能及時的成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，以在很短的時間內(nèi)，二次襯砌約束圍巖變形。（7）在施做二次襯砌前必須對初支的質(zhì)量進行檢查驗收。（8）在施做二次襯砌前必須對二次襯砌所有的排水設(shè)施進行檢查，以確保防排水各設(shè)備的質(zhì)量，固二次襯砌后，此部分已成隱蔽工程，一但出差錯將適成嚴重的后果。6.結(jié)束語根據(jù)隧道地質(zhì)條件、圍巖的自穩(wěn)性、地下水情況、地應力高低等條件不同，二次襯砌所起到的作用也不盡相同。二次襯砌的功能主要是在自穩(wěn)能力強的圍巖條件下提供安全儲備；對于在圍巖變形沒