鐵路隧道二次襯砌工程的施工質量控制

吳聲宏（新疆生產建設兵團建筑工程科學技術研究院有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830054）

馬紅宇（新疆昆侖監理公司，新疆 烏魯木齊 830054）

改革開放以來，我國鐵路建設取得了重大成果，鐵路基礎建設碩果累累，高鐵建設技術也日漸成熟，達到或領先國際鐵路建設先進水平。 隨著國家對鐵路建設的大幅度的增加，鐵路隧道工程也愈來愈多，隧道工程的施工質量一直是鐵路工程建設所關注的重點，而隧道二次襯砌工程更是關注的重中之重。下面，就某隧道二次襯砌工程的施工實例，談談鐵路隧道二次襯砌工程的施工質量控制。

1 工程概況

該隧道全長2390 m，寬6.9m，高7.65m。隧道洞身采用復合式襯砌，二次襯砌采用C35 鋼筋混凝土。由于本工程工期緊迫、質量要求高、地質復雜(均為V級軟弱圍巖)、埋段(最低埋深只有3.4m)、圍巖軟弱變化頻繁等特點，因此如何確保隧道二次襯砌工程的施工質量成為了本工程施工控制的重點。

2 施工準備

1) 根據工期、運輸道路情況及原材料供應能力制定實施性施工組織措施。施工設備、機具、人員按施工組織方案準備到位。

2) 襯砌施工前，根據每循環工程數量配置混凝土攪拌設備(或提出廠拌混凝土運輸方案)、模板、施工人員，并進行工藝試驗，制定襯砌施工作業指導書，明確施工質量檢驗方法。

3) 施工前對襯砌斷面進行檢查和復核，隧道襯砌中線、水平、斷面尺寸和凈空大小均須符合設計要求，以確保襯砌不侵入隧道建筑限界。

3 二次襯砌工程的施工技術要求及工藝流程

1)襯砌臺車應滿足的要求

(1)襯砌臺車的外輪廓在澆筑混凝土后應保證隧道凈空，門架結構的凈空應保證洞內車輛和人員的安全通行。襯砌臺車的設計制造外輪廓尺寸應比隧道凈空斷面大，一般半徑加大3～5cm 為宜。

(2) 襯砌臺車宜采用43kg/m 以上或剛度足夠大的型鋼為行走軌道。

(3) 襯砌臺車長度宜為9～12m。臺車長度短(有時為了適應曲線半徑)，生產效率低，接頭多；臺車太長，移動不方便，而且因混凝土的溫度收縮、干燥收縮，易發生環狀裂紋。

(4)襯砌臺車墻部作業窗宜分層布置，層高不宜大于1.5m，每層宜設置4～5個窗口，其凈空不宜小于45×45cm，兩端設檢查孔，并設有相應的混凝土輸送管支架或吊架。

(5)隧道內采用機械通風的，襯砌臺車上應留有通風管的穿越通道，或固定的硬風管，前后兩端能與通風軟管相連的接頭，以便襯砌臺車移動時不影響隧道施工通風。

(6)襯砌臺車應設置足夠的承重螺桿支撐和徑向模板螺桿支撐。襯砌臺車在澆筑混凝土期間，重量達200t 以上，臺車除調整液壓千斤頂外，應設承重的豎向螺桿和模板徑向螺桿，當臺車就位后，應用螺桿將臺車和模板鎖定。

(7)襯砌臺車拱頂宜設2～3個混凝土的澆筑口，一般采用的形式有油缸活塞式、百頁窗式、潛望鏡式，以便澆筑完成后封孔。拱頂的澆筑口宜設在襯砌臺車的兩端，在坡道上澆筑混凝土有利于高端的灌滿。檢查孔的設置在拱頂沿中線上每2～3m 設一孔。

(8)襯砌臺車上安裝的附著式振動器應能單獨啟動。襯砌臺車的混凝土澆筑時間較長，附著式振動器不宜并聯共振，整個襯砌臺車的振動會對已初凝的混凝土產生不利的影響，單獨啟動振動器，影響范圍較小，還可通過作業窗用插入式振搗器進行搗固。

(9)襯砌臺車必須驗收合格后方可投入使用。

2)混凝土澆注時應注意的事項

(1)混凝土自模板窗口灌入，應由下向上，對稱分層，傾落自由高度不超過2.0m。在混凝土澆筑過程中，觀察模板、支架、鋼筋、預埋件和預留孔洞的情況，當發現有變形、移位時，應及時采取加固措施。施工中如發現泵送混凝土坍落度不足時，不得擅自加水，應當在實驗人員的指導下用追加減水劑的方法解決。

(2)施工現場應配備必要的備用機械設備，確保混凝土澆筑連續進行。當因故間歇時，其間歇時間應小于前層混凝土的初凝時間或能重塑的時間。當超過允許間歇時間時，按接縫處理，襯砌混凝土接縫處必須進行鑿毛處理。

(3)混凝土澆筑分層厚度(指搗實后厚度)宜為振搗器作用部分長度的1.25 倍，但最大攤鋪厚度不宜大于600mm。在新澆筑完成的下層混凝土上再澆筑新混凝土時，應在下層混凝土初凝或能重塑前澆筑完成上層混凝土。

(4)澆筑混凝土時，應填寫混凝土施工記錄。

3)拆模及養護要求

(1) 二次襯砌拆模時間應符合下列規定：

①在初期支護變形穩定后施工的，二次襯砌混凝土強度應達到8.0MPa 以上；

②初期支護未穩定，二次襯砌提前施作時混凝土強度應達到設計強度的100%以上；

③拆模時混凝土內部與表層、表層與環境之間的溫差不得大于20，結構內外側表面溫差不得大于15；混凝土開始降溫前不得拆模。

④特殊情況下，應根據試驗及監控量測結果確定拆模時間。

(2)混凝土澆筑完畢后，混凝土養護的最低期限應符合表1的要求，且養護不得中斷。混凝土養護期間，混凝土內部溫度不宜超過60℃，最高不得超過65℃，混凝土內部溫度與表面溫度之差、表面溫度與環境溫度之差不宜大于20℃，養護用水溫度與混凝土表面溫度之差不得大于15℃。澆水次數應能保持混凝土處于濕潤狀態。當環境氣溫低于5℃時不應澆水。

表1 混凝土養護的最低期限

4)二次襯砌工程的施工工藝流程

隧道襯砌采用液壓整體式襯砌臺車進行二次襯砌，采用拱墻一次性整體澆筑施工。襯砌施工工藝流程見圖1。

圖1 襯砌施工工藝流程圖

4 襯砌施工控制要點

1)襯砌臺車走行軌道的中線和軌面標高應準確，臺車就位后啟動微調裝置，用儀器校正模板外輪廓與設計凈空相吻合，并鎖定臺車。

2) 灌筑前，應清除防水層表面灰粉并灑水潤濕，模板內的積水和雜物應清理干凈。

3) 模板安裝必須穩固牢靠，接縫嚴密，不得漏漿。模板與混凝土的接觸面必須清理干凈并涂刷隔離劑。

4) 鋼筋綁扎在移動臺架上進行，綁扎鋼筋時必須支撐牢固，以保證施工安全。

5) 鋼筋混凝土二次襯砌地段，須用與二次襯砌混凝土相同配合比的細石混凝土或砂漿制作墊塊，確保鋼筋保護層的厚度，主筋保護層尺寸不小于30mm、迎水面主筋保護層不小于50mm。

6) 混凝土運到場后應作坍落度檢查，泵送混凝土一般以15～18cm 為宜。

7) 混凝土應對稱、分層澆筑，分層搗固。搗固宜采用插入式振動器和附著式振動器聯合振搗。

8) 墻部視具體情況預留注漿孔，拱頂部位應預留注漿孔，確保二次襯砌背后混凝土密實。

5 為提高二次襯砌的 施工質量，宜采用以下措施

1) 二襯混凝土澆筑段施工接頭處理

(1)襯砌臺車堵頭板多采用鋼、木模板，邊緣與防水板面不能密貼，造成漏漿。一般采用纖維材料堵塞縫隙，費時、費力。襯砌臺車宜采用帶有氣囊的端模(堵頭板)，以防止漏漿。

圖2 帶氣囊堵頭板示意

(2)二襯混凝土接頭部位施工時間間隔2～3d，襯砌臺車就位后，搭接部位用液壓千斤頂將模板頂向新澆筑的混凝土面。為防止漏漿一般采用頂緊模板的方法，局部的壓力，往往會造成混凝土接頭處出現不可彌補的裂紋甚至掉塊。采用加硬橡膠間隙帶的方法，一方面可以緩沖對混凝土的壓力，另一方面能密封接頭縫隙。相鄰段混凝土澆筑完后，拆除間隙條，用砂漿抹平凹槽。

圖3 模板安裝時接縫處開裂處理

(3)堵頭板宜分層設排水孔排出泌漿水。在堵頭板上沿豎向每20～30cm 設可以封閉的孔(φ10～14的螺釘孔即可)，澆筑時根據混凝土的層面，依序打開孔排水，排完水及時封孔，以排除混凝土在振搗過程中產生泌漿水而形成的混凝土表面的氣泡。

2)二襯背后回填注漿

(1) 注漿管制作：注漿管直徑為φ42mm(或φ25mm)，用鋼管加工而成，一端帶絲扣與注漿系統的旋塞連接。在預定要與孔口接觸的部位纏上棉紗，然后順著棉紗纏卷方向將鋼管邊旋轉邊向注漿孔塞進，直至預定深度。待注漿結束后，孔與管間隙用高強度砂漿封堵。

(2)注漿漿液的配制：一般采用普通硅酸鹽水泥，漿液配置應滿足設計要求。

(3)注漿壓力：回填注漿壓力不宜過高，只要能克服管道阻力和二次襯砌與初期支護、防水板之間的空隙阻力即可。壓力過高，易造成結構變形。注漿壓力應控制在0)3～0)4MPa。

(4)注漿施工注意事項：

①注漿前清理注漿孔，安裝好注漿管，保證其暢通，必要時進行壓水試驗。

②注漿必須連續作業，不得任意停泵，以防漿液沉淀，堵塞管路，影響注漿效果。

③采取隔孔循環注漿，即將注漿孔編號，先注奇數孔，再注偶數孔，使各孔注漿達到互補作用，提高注漿效果。第一次注漿后隔3d 進行第二次補注漿。

④注漿時由低處向高處，由無水處向有水處依次注漿，以利充填密實，避免漿液被水稀釋離析。當拱頂有滲漏時，應分段留排水孔，以免水壓過高抵銷部分注漿壓力，最后再處理排水孔。

⑤注漿過程中，如發現施工縫有少量漏漿，可以采用快凝水泥砂漿勾縫后繼續注漿。當冒漿或跑漿嚴重時，應關泵停注，待2～3d 后第二次注漿。

⑥當注漿壓力穩定上升，達到設計壓力并持續穩定，不進漿或進漿量很少時，即可停止注漿，進行封孔作業，采用高強度水泥砂漿將注漿孔填滿搗實。

⑦施工中應派專人監視注入量、注漿壓力和二襯結構狀況，必要時調整變換注漿參數，同時做好注漿作業的詳細記錄。

6 結語

在隧道二次襯砌混凝土施工過程中，只要能合理選用襯砌材料、混凝土配合比及施工方法，并不斷地總結施工經驗和提高相關人員質量意識，就可以控制混凝土的表面缺陷，保證工程質量，從而取得良好的社會效益和經濟效益。

[1]《鐵路隧道工程施工技術指南》，(TZ204-2008)

[2]《鐵路隧道施工規范》，(TB10204-2002)

[3]《客運專線鐵路隧道工程施工質量驗收暫行標準》(鐵建設[2005]160 號)