隧道拱墻襯砌混凝土密閉養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)

摘要：本文在分析混凝土強(qiáng)度成長規(guī)律、施工規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，提出了隧道二襯密閉養(yǎng)護(hù)的技術(shù)思路，詳細(xì)介紹了隧道二襯拱墻密閉臺車構(gòu)造、技術(shù)原理、施工方法及質(zhì)量控制要點(diǎn)。

Abstract： Based on the analysis of the growth law of concrete strength and the requirements of construction codes， this paper puts forward the technical idea of the second-line tunnel closed maintenance， and introduces the structure， technical principles， construction methods and quality control points of the closed-line tunnel trolley.

關(guān)鍵詞：隧道;拱墻;密閉;養(yǎng)護(hù)

Key words： tunnel;arch wall;closed;maintenance

中圖分類號：U442 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）15-0118-02

1 ?概述

隧道拱墻襯砌是平衡圍巖應(yīng)力、延長隧道使用壽命、保證安全運(yùn)營的重要工程措施。隨著隧道工程的技術(shù)進(jìn)步，就隧道襯砌技術(shù)而言，已全面采用初期噴錨支護(hù)+柔性防水層+鋼筋混凝土二襯的復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)，施工方法也由全段面（拱頂及側(cè)墻）襯砌臺車+泵送混凝土工藝，取代了先拱后墻+小模板拼裝+人工上料的襯砌方法，施工效率得到大幅提升。混凝土養(yǎng)護(hù)是確保混凝土質(zhì)量的重要工程措施。常用的有灑水保濕、噴涂養(yǎng)護(hù)劑和蒸養(yǎng)等方法。

混凝土澆注完成后，混凝土在靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行水化反應(yīng)（水泥顆粒轉(zhuǎn)換為結(jié)晶），在水化作用下混凝土逐漸硬化（強(qiáng)度逐漸增長），混凝土早期強(qiáng)度增長速度較快，后期強(qiáng)度增長速度逐漸下降。混凝土配比中的水分，是完成水化反應(yīng)的基本條件，灑水養(yǎng)護(hù)是為保持混凝土構(gòu)件表面潮濕，避免混凝土脫水，確保混凝土充分水化作用，降低混凝度強(qiáng)度成長損失;噴涂養(yǎng)護(hù)劑對混凝土構(gòu)件表面進(jìn)行封閉，其作用也是方式混凝土表面水份流失;蒸汽養(yǎng)護(hù)的特點(diǎn)是同時(shí)為混凝土構(gòu)件提供高濕度和較高溫度的環(huán)境，在保證了混凝土充分水化的同時(shí)，加快混凝土水化反應(yīng)，使混凝土在短時(shí)間內(nèi)快速提高強(qiáng)度。在隧道二襯拱墻襯砌施工中，蒸汽養(yǎng)護(hù)受斷面形狀、施工環(huán)境的制約，實(shí)際操作很難實(shí)現(xiàn)。

2 ?隧道拱墻混凝土養(yǎng)護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀

以往隧道施工技術(shù)原始，施工循環(huán)周期長，襯砌混凝土澆注后并不急于拆模，模板的密封性封堵了混凝土水分逃逸路徑（稱為帶模養(yǎng)護(hù)效應(yīng)），多年的工程實(shí)踐驗(yàn)證，即便不采取其他養(yǎng)護(hù)措施，也不會對混凝土的最終強(qiáng)度造成明顯影響，形成隧道二襯混凝土不養(yǎng)護(hù)的慣性思維。隨著隧道機(jī)械化施工技術(shù)的發(fā)展，智能化臺車襯砌工藝，大幅縮短了二襯拱墻襯砌施工時(shí)間，襯砌施工循環(huán)周期縮短，二襯帶模養(yǎng)護(hù)效應(yīng)未作用甚微。另一方面，新型混凝土材料的應(yīng)用對混凝土質(zhì)量控制提出了更精細(xì)化的要求。同時(shí)，傳統(tǒng)工藝所形成的慣性思維，導(dǎo)致二襯混凝土養(yǎng)護(hù)措施不力，襯砌混凝土遜強(qiáng)、表面裂紋、混凝土表面掉塊等質(zhì)量問題頻發(fā)。為此，研究一種操作簡單、施工干擾小、施工功效高的養(yǎng)護(hù)臺車對提高隧道工程施工質(zhì)量具有重要意義。

3 ?隧道二襯混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間要求

隧道二襯混凝土拆模后，應(yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)，保持混凝土表面處于濕潤狀態(tài)，潮濕養(yǎng)護(hù)最低時(shí)間期限見表1。

4 ?隧道拱墻襯砌混凝土密閉養(yǎng)護(hù)臺車構(gòu)造

多功能隧道二襯混凝土密閉養(yǎng)護(hù)臺車由臺車骨架、走行系統(tǒng)、密閉殼體、配電系統(tǒng)、液壓升降系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生及管道系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、操作系統(tǒng)等組成，見示意圖1。

5 ?基本技術(shù)原理

利用臺車骨架、升降系統(tǒng)及走行軌道系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)密閉臺車的就位、回落、走行功能;利用在臺車兩端環(huán)向設(shè)置充氣氣囊，通過氣囊充氣膨脹原理實(shí)現(xiàn)臺車端頭與襯砌表面的密貼封閉，同時(shí)利用密閉殼體、密閉簾實(shí)現(xiàn)拆車曲面方向的密閉，從而實(shí)現(xiàn)對隧道二襯拱墻的整體密閉效果。在曲面密閉殼體內(nèi)縱向、環(huán)向均勻布設(shè)管道及噴嘴，利用電熱蒸汽發(fā)生器（蒸汽鍋爐）、管道及蒸汽噴嘴，向封閉空間內(nèi)送入蒸汽（水），實(shí)現(xiàn)蒸汽養(yǎng)護(hù)和噴淋養(yǎng)護(hù)兩種模式的切換。

6 ?隧道拱墻襯砌密閉養(yǎng)護(hù)施工工藝

6.1 養(yǎng)護(hù)機(jī)具設(shè)備

隧道二襯混凝土養(yǎng)護(hù)施工所用主要機(jī)具設(shè)備見表2。

6.2 施工工藝流程（圖2）

6.2.1 臺車就位

在軌道上縱向移動臺車就位，利用螺栓千斤頂頂升臺車，轉(zhuǎn)換受力體系，將臺車重量均勻作用在鋼軌上，約束臺車自由移動;啟動豎向液壓系統(tǒng)推動密閉殼體向上舉升至所有豎向限位支座與隧道拱頂頂緊;啟動橫向液壓系統(tǒng)推動密閉殼體向兩側(cè)張開至所有橫向限位支座與隧道側(cè)墻頂緊;啟動小型氣泵向充氣氣囊中壓入壓縮空氣使之膨脹后封閉密閉殼體四周;人工配合放下下部密封簾，用柔性管將蒸汽引入密封簾與側(cè)墻底部形成的密封空間內(nèi)并用密封簾兩端的余量封堵端頭。

6.2.2 密閉養(yǎng)護(hù)

采用蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，啟動電熱蒸汽發(fā)生器，向密閉殼體及密封簾與二襯之間送入蒸汽，根據(jù)監(jiān)測的溫度和濕度數(shù)據(jù)，控制和調(diào)整送汽量，按照靜停、升溫、恒溫、降溫四個(gè)階段進(jìn)行養(yǎng)護(hù);采用噴淋養(yǎng)護(hù)時(shí)，直接連通進(jìn)水管進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

6.2.3 養(yǎng)護(hù)臺車轉(zhuǎn)場

養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，按照關(guān)閉蒸汽發(fā)生器→充氣氣囊卸壓→橫向液壓系統(tǒng)卸壓→豎向液壓系統(tǒng)卸壓→人工輔助收起密封簾→降低螺旋千斤頂回落臺車軌道→移動至下一循環(huán)順序進(jìn)行操作。

7 ?養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量控制

①密閉臺車噴嘴的位置設(shè)置要求確保不出現(xiàn)漏噴。②氣溫低于5℃時(shí)可采用蒸汽養(yǎng)護(hù)。③二襯混凝土拆模后，養(yǎng)護(hù)的最低期限應(yīng)符合表1，噴灑水霧間隔時(shí)間1.5-2h。④混凝土養(yǎng)護(hù)期間，混凝土內(nèi)部溫度不宜超過60℃，最高不得大于65℃，混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度之差、表面溫度與環(huán)境溫度之差不宜大于20℃，養(yǎng)護(hù)用水溫度與混凝土表面溫度之差不得大于15℃。

8 ?結(jié)論

隧道拱墻襯砌工程質(zhì)量是隧道工程施工質(zhì)量管控的重點(diǎn)。長大隧道因洞內(nèi)溫度較恒定，洞內(nèi)空氣有一定濕度，致使混凝土養(yǎng)護(hù)工序控制不嚴(yán)，而養(yǎng)護(hù)不到位會使二襯混凝土表面顏色泛白、強(qiáng)度不足，耐久性大受影響。本文提出的隧道拱墻襯砌臺車可作為隧道配套工裝的一部分，其特點(diǎn)：

①隧道工程施工從開挖、襯砌、防水板鋪設(shè)、養(yǎng)護(hù)目前已實(shí)現(xiàn)臺車作業(yè)，提升臺車的功能性、機(jī)動性是當(dāng)前隧道配套工裝研發(fā)技術(shù)發(fā)展主要方向。本文密閉養(yǎng)護(hù)臺車技術(shù)可極大減少工序干擾，臺車結(jié)構(gòu)簡單，易于制作。同時(shí)，在密閉環(huán)境可極大減少養(yǎng)護(hù)用水量，降低養(yǎng)護(hù)用水對隧道的侵蝕。②養(yǎng)護(hù)臺車具備蒸汽養(yǎng)護(hù)和噴淋養(yǎng)護(hù)兩種養(yǎng)護(hù)模式的切換，設(shè)備通用性強(qiáng)，采取移動式臺架，噴頭安裝在養(yǎng)護(hù)臺架上，避免了高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

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作者簡介：鄧華軍（1971-），男，山西平遙人，主要從事地下與隧道工程研究。