隧道一次襯砌模筑混凝土施工工藝

韓玉琦

（長安大學，陜西 西安 710054）

前言

襯砌是隧道作業中的關鍵步驟，對洞壁支護的質量和使用起決定性的作用。當一次襯砌進行施工時，剛開挖之后的洞室周邊施做混凝土等支撐物，向洞室周邊提供抗力，控制圍巖變形。現今在隧道施工時使用噴射混凝土作為一次襯砌的較多，但缺點卻很明顯，噴射混凝土支護承受周圍圍巖壓力較少，在實施完初支后必須及時跟進下臺階及仰拱，及時封閉成環。因此在圍巖地質較好的情況下可以考慮使用模筑混凝土作為一次襯砌，本論文就是介紹蘭州某隧道關于模筑混凝土作為一次襯砌施工的施工工藝研究。

1 研究背景

本次工法主要介紹的是在蘭州市某高速的隧道施工過程。此隧道穿越該片地區的一片黃土梁。隧道右線總長1532m；左線總長1593m，為分離式長隧道。隧址區屬于黃土梁區，海拔在1715.57～1899m，地形起伏較大，坡高200m左右，坡頂平緩，兩翼發育紋流沖溝。隧道進出口均位于黃土梁邊，坡度均較陡，自然坡度40～60。地表植被稀疏，坡面凌亂，樹枝狀沖溝發育，水土流失嚴重，坡面黃土陷穴發育，穩定性較差。隧址區位于兩條河溝之間。兩條溝均為季節性河溝，平時無水，僅在暴雨時形成暫時性水流，沖溝中無泉水出露。設計采用泵送混凝土、組合模板施工。

2 一次襯砌模筑混凝土施工工藝

本隧道設計為模筑混凝土作為一次襯砌，襯砌設計參數如下所示。

2.1 設計參數

模筑C25混凝土一次襯砌50cm。鋼拱架采用I20a工字鋼，鋼拱架縱向間距75cm，縱向采用φ22連接鋼筋，長度0.95m，環向間距1m。超前支護采用外徑φ42mm壁厚4.0mm超前小導管，L-350cm，搭接125cm，環向間距40cm，每環35根。鎖腳錨管采用Φ42*4mm鋼管，與豎直方向呈30-45°斜向下打入圍巖，長度3m，每榀鋼架有四根鎖腳錨管固定。

圖1 隧道斷面設計參數

2.2 一次襯砌施工工藝流程（見圖2）

圖2 一次襯砌模筑混凝土流程圖

2.3 勞動力組織

一次襯砌施工，工種雜、技術性強、要求技術人員具有各方面的獨立操作能力，又能處理施工中一般的故障，施工質量很大程度上取決于立模板和澆筑混凝土質量。每班勞動力組織為：技術人員2人、領工員1人、班長1人、普工6人、修理工1人、電工2人、電焊工2人，合計15人/班×2班=30人。

2.4 主要材料計劃（見表1）

表1 隧道一次襯砌襯砌每延米主要工程數量表

2.5 一次襯砌施工工序

一次襯砌施工主要工序有開挖土方；立鋼拱架；打鎖腳錨管；立模板；澆筑混凝土；拆模板。

2.5.1 開挖土方

開挖土方采用人工配合機械的方法，首先推進開挖臺車，開挖臺車位于預留核心土上，人工站在開挖臺車開挖配合挖掘機開挖土方；在上臺階與下臺階連接處挖出深50cm，高40cm的拱腳加強。

圖3 開挖土方

2.5.2 安裝鋼拱架

開挖完成后安裝鋼拱架，隧道鋼拱架采用I20a型鋼拱架支護，縱向間距75cm，每榀鋼架之間采用φ22鋼筋連接，環向間距1m，各部分拱架之間采用高強螺栓連接，每側設置4根φ42長3m的鎖腳錨管，斜插角30°-45°，隧道預留變形量為20cm。超前支護采用φ42*4mm超前小導管，L-350cm，環向間距40cm，每環35根，搭接長度125cm，斜插角10°-15°。

2.5.3 安裝模板

拱架安裝完畢后，在拱架的基礎上安裝模板，模板采用1m長30cm厚鋼板，封頭板采用木板，剛拱架間距為75cm，模板長100cm，封頭板距下一榀鋼架50cm，預留25cm與下一榀鋼拱架連接，保證施工進度與拱架間距要求。安裝襯砌頂部模板時預留注漿孔澆筑混凝土。

圖4 模板安裝示意圖

2.5.4 澆筑混凝土

一次襯砌采用模筑C25混凝土，厚度為50cm，模板安裝完畢后及時澆筑混凝土，澆筑混凝土通過制作的簡易臺車進行泵送混凝體，從下至上進行泵送，隨時用振搗器振搗密實，到拱頂時從注漿孔澆筑混凝土，施工時兩側對稱施坐，完成后及時封閉注漿孔。

2.5.5 拆模板

待混凝土澆筑完畢后2天后拆除模板，模板拆除后10天及時養護，每天灑水待水泥強度達到設計強度時測量水泥強度。

3 一次襯砌模筑混凝土與噴射混凝土比較

表2 模筑混凝土施工工序時間用表

傳統工法噴射混凝土作為初期支護施工時粉塵較大，影響人員的人身安全和工作視線。而且噴射混凝土水泥層厚度較少，要靠噴射混凝土凝結后才能承載土體壓力，對開挖周圍圍巖的保護承載力不夠，需要等二次襯砌施作完成后整體封閉成環。模筑混凝土施做的缺點則是用時較長，在安裝鋼拱架期間，掌子面會裸露在空氣中，此段時間全靠圍巖的自承能力來保證穩定性，同時，由于黃土在暴露空氣干結后容易掉落，對施工安全也是一個極大的隱患。從開挖到澆筑混凝土完畢后工序用時較長，工序繁瑣。采用模筑混凝土優點是可以保證初期支護的厚度，既有了足夠的支護能力，有能保證隧道的防水性。因此模筑混凝土的厚度較大，水不易滲透，再在一次襯砌與二次襯砌之間安裝防水層，對隧道之內，因為滲水所產生的安全隱患是一種極大的保障。下表為一次襯砌模筑混凝土工序時間用表2。

由上表可見模筑混凝土的施工時間較長，保證安全質量和設計要求平均每天可以施做一個循環（1m）。

4 結束語

通過對一次襯砌模筑混凝土工序的實踐與理論分析可知，采用模筑混凝土在圍巖較好的地質作為一次襯砌的可行性較大，可以保證結構安全可靠，但是施工時間較長，后期對施工工序有待改進。在類似的混凝土施工中，只要精心組織，制定可行有效的預防控制措施，采用全模筑法是可行的，施工質量也是可以保證的。