隧道內二次襯砌拱部換拱施工技術

張新波

摘要：本文通過對運輸車進行優化改造，提高了運輸效率，節約了人力、物力;通過在隧道二襯拱頂安裝滑到，對隧道二次襯砌拱頂120°范圍進行網格分塊橫縱向移動切割，再進行分塊拆除，省時省力，產生的粉塵少，保障了施工人員的安全;針對切割過程中導致隧道中埋式水帶損傷問題，采用搭接修復，對無法修復部位采用遇水膨脹止水條替代，以保證隧道拱頂防水性能;采用門式階梯形腳手架與環向支撐桿件作為后澆筑拱頂模板支撐體系，通過排氣孔抵消混凝土關注阻力，預留注漿孔對二襯背部進行后注漿充填，提高了注漿效果，保證了施工質量。

Abstract： By optimizing the transportation vehicle， the transportation efficiency is improved， and manpower and material resources are saved. By installing slide in the tunnel secondary lining vault， and through grid block horizontal and vertical movement cutting of 120° range of tunnel secondary lining vault， and then block-dismantling， it can save time and effort， and produce less dust， ensuring the safety of construction workers. For the problem of damage caused by buried water in the tunnel during the cutting process， we use lap joint repair， and use water expansion sealing strip in unrepairable parts to ensure the waterproof performance of the tunnel vault. The stepped scaffolding and the circumferential support rod are used as the post-casting vault template support system， and the resistance of the concrete is offset by the vent hole， and the grouting hole is reserved. The post-grouting filling of the back of the second liner improves the grouting effect and ensures the construction quality.

關鍵詞：隧道;二次襯砌;拱部;換拱

Key words： tunnel;secondary lining;arch changing

中圖分類號：U455 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）10-0112-03

1 ?緒論

由于隧道施工特點具有不確定性，前期在地質勘查中由于山體地勢和民居點分布原因取點密度不夠，對地質認識不夠全面，施工過程中容易對原有地質造成破壞，造成原有圍巖的破壞，地下水系重分布，造成二襯拱部受力結構在運營中存在一定的安全隱患。為消除這種隱患，要求對隧道受影響二次襯砌段進行拱部切除后重新模筑，由于隧道二次設計有鋼筋，換拱工序復雜，襯砌切除后初支應力重分布，有一定的安全風險，加上鐵路聯調連試迫在眉睫，基于此，需要快速安全的完成混凝土的鑿除及鑿除后重新模筑混凝土。隧道受鋪軌后影響，隧道內無法通過一般作業車輛和襯砌臺車。毛蓬崗隧道為燕尾式隧道，隧道單線長8074.794米，作業面小，材料倒運困難，且隧道內正在進行電氣化施工，交叉施工影響大，隧道內接觸網及接觸網吊柱均已施工完成，對鑿除混凝土作業空間帶來諸多不便，隧道聯調聯試迫在眉睫，工期緊張，多處工點需同時施工，交叉施工影響大。

2 ?拱部換拱施工技術

2.1 施工流程

測量確定模筑混凝土里程、120°位置并用噴漆標注→人工開槽→鑿除至設計位置→防水板鋪掛→植筋→安裝模板→澆筑混凝土→養護，各個工序流程均須留存影像資料并按照里程部位編號存檔。見圖1。

2.2 材料運輸

2.2.1 隧道內腳手架及混凝土棄渣材料的運輸

隧道內鋼管及廢渣運輸采用自制的動力軌道運輸車運輸，運輸車分為動力車頭，分節運輸平板車構成，運輸平板車數量根據運輸材料的多少和重量確定，車頭采用嘉陵三輪摩托改裝組成，前輪加設一組軌道輪，后輪改為直徑60厘米的軌道輪，并安裝剎車裝置。改裝軌道摩托車見圖2。定制混凝土運輸車見圖3。

2.2.2 混凝土運輸由專門定制的軌道罐車組運輸，軌道罐車每兩輛為一組，車尾采用硬性連接，運輸時根據運輸方向確定開啟哪輛車，軌道罐車不可采取倒車作業，停車時必須采取制動措施。

2.3 腳手架搭設

在已施作完成的道床板、仰拱填充及側溝范圍內搭設？準48mm×3.5mm鋼管腳手架，腳手架按橫桿0.6m，縱桿間距0.9m，步距1.2m搭設，四周從底到頂連續設置剪刀撐，頂部平臺尺寸4.2×4m（平臺縱向長度根據缺陷整治長度前后各增加1m），施工平臺高度距離拱頂1.7m。支架前后各十米做好安全警示標志，腳手架上掛好霓虹燈及安全警示標志，施工過程中安排專人進行防護。支架下面設置門洞，門洞尺寸：寬2.4m，高3.6m。

2.4 拆除混凝土

襯砌混凝土拆除時須自上而下，分塊分段進行，如圖6所示，環向位置由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、自上而下拆除，縱向拆除順序為Ⅰ1→Ⅱ1→Ⅲ1→Ⅳ1→Ⅰ2→……→Ⅳ39→Ⅰ40→Ⅱ40→Ⅲ40→Ⅳ40。示意圖見圖6。

拆除時先用混凝土切割機進行縱向切除，切除寬度為10厘米，長度不超過2米，切除深度與混凝土澆筑深度一致。切除完成后用電風鎬將切除的條狀混凝土進行鑿除，鑿除順序由中間向兩側均勻鑿除，鑿除時操作人員禁止站在要鑿除的混凝土正下方，鑿除施工人員不宜過多，2-3人一組即可，另需要配備安全員2人，分別站在鑿除腳手架通道外前后5米處，并設置警戒線，禁止其他人員通過，如需要通過，應通知鑿除人員停止作業，在安全員統一指揮下快速通過。

拆除前需使用木板或鐵板將軌道板、水溝電纜槽等既有成品進行覆蓋，上覆30cm泡沫塑膠板做緩沖層，支架每層作業平臺均采用密目網進行兜底防護，避免拆除時混凝土塊掉落損壞軌道板、水溝電纜槽。襯砌混凝土鑿除完畢后，采用斷面儀量測圍巖或采用量尺測量是否存在欠挖現象。

2.5 施工縫處處理

跨越既有襯砌施工縫（伸縮縫）處背貼式止水帶、中埋式止水帶若在拆除過程中遭到破壞，需使用背貼式止水帶、中埋式止水帶進行修補，修補之前清理預留止水帶上的灰塵、雜物后進行打磨，修補采用粘結方法，前后搭接30cm，需設置排水板位置按照要求安裝，以保證透水性良好，詳見止水帶破損修補示意圖7。中埋式止水帶無法修補，預埋一道遇水膨脹止水條，止水條采用鉚釘間距50cm打設固定。

未跨越既有襯砌施工縫（伸縮縫）處采用水泥基滲透結晶型防水涂料+止水條防水處理。

2.6 鋪掛防水板

2.6.1 防水板鋪設和錨固

隧道采用無紡土工布作濾層，在鋪設過程中防水板與柔性墊層應密切結合。用專用熱熔襯墊及射釘將無紡布固定在噴錨砼上。

防水板環向鋪掛長度應留余量，全長約為噴砼面環向長度周長的1.1倍。吊掛時，以防水板的全幅中部對準隧道中線，自上而下將防水板托起貼著噴錨支護表面鋪設，松緊適度并用專用熱熔襯墊及射釘強無紡布固定在噴錨砼上，拱部固定點間距0.5m，邊墻固定點間距0.8m。

2.6.2 防水板搭接縫處理

上下循環兩幅大幅面的防水板接頭處留15cm搭接幅面，采用粘結方式處理好搭接縫，粘結寬度不小于15cm。

2.6.3 防水板被錨桿和拉桿穿透地方在距離防水板5厘米和距離襯砌內面5厘米處設置兩道止水條，止水條穿過錨桿或拉桿，采用專用卡扣卡住止水條兩側，防止混凝土澆筑時止水條移位。

2.7 拱墻120°模板安裝

模板采用木模拼裝，加固體系采用環向Φ18鋼筋和縱向？準48mm×3.5mm鋼管，環向Φ18鋼筋長度超出施工面1m，縱向間距30cm;縱向采用？準48mm×3.5mm鋼管（每組2根）進行加固，環向間距60cm，鋼管兩頭采用M16膨脹螺栓固定，錨固深度20cm，使用卡扣緊固，確保穩固，中間采用拉筋、蝴蝶卡固定模板。模板開孔作為砼澆筑口，拱頂設置1個澆筑孔，拱腰澆筑口兩側對稱、前后梅花形交錯布置，孔與孔間距2m，灌料孔尺寸為30cm*30cm大小。模板安裝完成后及時緊固支架頂托或加調節桿件、楔塊支護頂撐模板體系。模板安裝完成后采用垂直襯砌面鋼撐支撐模板，支撐橫縱向間距不大于1米，支撐與支架固定牢固。

2.8 澆筑混凝土

混凝土采用模筑法澆筑，現場橫斷面拱頂設置1個灌料孔，邊墻兩側各設置2個灌料孔（垂直間距2m），縱向間距1m，灌料孔尺寸為30cm*30cm大小。通過輸送泵將C50細石混凝土灌入灌料孔，混凝土應具有較好的流動性，澆筑速度不宜過快，且采用對稱澆筑。采用插入式振搗器+附著式振動器搗固，充分回填鑿開的拱部襯砌。封口模板作特殊設計，在靠近頂端預留20cm*20cm孔洞，該處設活動板，利用孔洞澆筑最后一塊板。孔洞部位采用傳統“剎尖”方式封口。各灌料孔封口處理預埋一根R25N注漿管、排氣管（縱向1m布置），待兩天后對注漿管進行帶模注漿。

2.9 注漿

為防止初期支護與二次襯砌之間出現空洞或不密實，隧道二次襯砌施工完成并達到75%強度后，襯砌背后進行充填壓漿。

施工中采用在各個澆筑孔內預埋R25N鍍鋅注漿鋼管。注漿鋼管縱向間隔1m一處，注漿材料采用M10水泥砂漿，其配合比根據現場試驗確定，回填注漿壓力：0.05～0.1MPa。

3 ?結束語

腳手架由人工搭設，操作靈活，可以不用拆除接觸網施工，混凝土切割采用切割機進行切割，省時省力，產生的粉塵少，切割的混凝土廢渣完整性好，便于運輸。軌道平板車和軌道罐車采用動力式運輸，運輸量大、速度快，節約大量人力資源。材料較小，搬運和運輸方便，搭設的架子設計為門式通道，運輸不受作業面影響。以杭黃鐵路毛蓬崗隧道襯砌鑿除重筑施工為例，隧道重筑16處，與傳統施工方法相比，采用本技術施工節約成本110余萬元。多家相鄰標段隧道內無砟軌道已施工的來觀摩學習，取得了良好的社會效益。

參考文獻：

[1]秦云.淺談新儀張隧道初期支護侵限段換拱處理施工技術[J].建材與裝飾，2018（37）：236-237.

[2]張偉.黃土隧道特殊地質條件下換拱施工技術研究[J].價值工程，2018，37（20）：141-143.

[3]馬德文.黃土隧道變形換拱處理技術分析[J].低碳世界，2018（06）：210-211.

[4]王程偉.淺談隧道初期支護換拱施工技術[J].水利水電施工，2017（05）：23-25.

[5]馬榮建.公路隧道侵限換拱治理方法[J].居舍，2017（36）：9.

[6]童威.淺談巖溶隧道初支侵限段換拱處治技術[J].福建交通科技，2017（04）：102-105，128.