高速公路隧道工程中的復合式襯砌施工技術

左寧

（核工業華南建設工程集團公司，廣州 510800）

1 引言

襯砌是沿隧道周邊修筑的永久性支護結構，具有維持圍巖穩定性的效果，現階段應用廣泛的有復合式襯砌、整體式襯砌等。二次襯砌建立在初期支護的基礎上，是由混凝土或其他材料施工而成的內層襯砌，可實現對既有支護結構的增強處理，便于通信、照明等基礎設施的配套，在維持隧道穩定性、改善隧道施工條件方面具有顯著的意義[1]。

2 工程概況

秋山隧道為雙向四車道高速公路分離式隧道，左、右線分別于ZK26+950～ZK30+947、K26+950～K30+980 段穿越山體。出口左右洞洞門均采用端墻式結構，左右洞間距20～35 m。隧道洞室左線、右線的長度分別為3 997 m、4 030 m，最大埋深分別約為624 m、605 m。隧址區圍巖以Ⅳ級和Ⅴ級居多，占比分別達到69.4%、30.4%。通風斜井長751 m，該段中Ⅳ級圍巖占90.7%，V 級圍巖占9.3%。

3 復合式襯砌施工方案

3.1 初次襯砌

項目采用復合式襯砌，明洞段為明洞襯砌構造，二襯厚60 cm；Ⅳ級圍巖段二襯厚度40 cm、Ⅴ級圍巖段二襯厚度45 cm 或50 cm，均為鋼筋混凝土結構。洞口段二襯緊跟開挖面施工，視實際情況采取針對性的加強措施；其他各段待初支成型且能夠維持相對穩定的狀態后進入二襯施工環節。初期襯砌施工中，使用模板（要求其具有足夠的強度和剛度）、墻架等相關材料；二次襯砌施工中使用全斷面移動式整體模架。以施工需求為準，生產適量質量達標的混凝土，由運輸車及時轉運至現場，經由輸送泵泵送入模，完成澆筑作業。

3.2 仰拱施工

先行施工仰拱，在該結構的基礎上施作二次襯砌。于仰拱段搭設仰拱棧橋，目的在于改善洞內施工環境，以便仰拱施工中洞內運輸作業的順暢性。棧橋成型后車輛裝載棄渣，經仰拱棧橋駛向掌子面，最后運輸至指定堆放場所，避免現場堆積問題。仰拱開挖成型后立模并澆筑混凝土，按順序有序推進，待某段仰拱施工完成后，在挖掘機的帶動作用下使2 片仰拱棧橋前移，以便進入后續施工段，按照此方式反復倒用，有條不紊地開展各項工作，提高資源的利用效率。仰拱施工流程如圖1 所示。

圖1 仰拱施工流程圖

4 復合式襯砌施工技術

復合式襯砌主要含內層和外層2 部分，坑道開挖工作完成后構建外層支護，即初期支護，使其與圍巖呈緊密貼合的關系，此時，允許圍巖有一定程度的變形，但需在可控范圍內；待圍巖變形趨穩后組織內層襯砌的構建工作，即二次支護。為滿足防水要求，通常在2 層間增設防水隔離層。

復合式襯砌的形式多樣，例如，噴錨支護與混凝土復合襯砌、噴射混凝土復合襯砌等。現階段，外層噴錨支護+內層整體式模筑混凝土的方式取得廣泛的應用，是較為典型的復合式襯砌形式[2]。2 層間的防水層通常采取噴涂乳化瀝青的方法，或取性能良好的軟聚氯乙烯薄膜等防水卷材，將其穩定粘貼至已建成的支護結構上。無論何種方式形成的防水隔離層均要與初支緊密貼合，在防水層施工前根據初支表面的實際情況采取預處理措施，使其具有平整、順滑的特點，不可出現滲水現象。

5 設計要求與施工內容

5.1 設計要求

復合式襯砌的形式多樣，具體應根據隧址區圍巖類型等因素而定，在確定初期支護的方案后進一步組織二次襯砌的設計工作，包含結構形式、尺寸標準等。設計中需滿足如下3 項要求：

1）復合式襯砌厚度以30～45 cm 為宜，具體至高速公路隧道工程中，二次成型斷面應當成為重點考慮的對象，以單心圓形斷面為宜，遇涌水段等特殊的施工段時，在許可范圍內靈活調整襯砌的厚度，權衡圍巖壓力與襯砌承載力的關系，若前者超過后者則采用鋼筋混凝土結構。

2）強度方面，主要將混凝土的質量控制作為工作的著力點，具體體現在原材料質量控制、配合比控制、拌和時間控制等方面，在采取多重控制措施后最大限度地提高混凝土的強度。

3）受力方面，重點考慮的是防水隔離層，以初期支護的受力情況為參考依據合理設計結構，現階段較為主流的方法是防水層與土工布相結合的模式，且需考慮到地下水的靜水壓力所帶來的影響。

5.2 施工內容

1）初期支護驗收。初期支護是復合式襯砌的基礎結構，易影響后續的襯砌施工效果，需要加強質量檢驗、及時處理問題。在初支施工完成后保證巖面趨于穩定，水平位移速率控制在0.15 mm/d 以內，同時表面無裂縫等質量問題。此外，加強對襯砌厚度的控制，鑿除凸出的部分；若混凝土表面平整度凹陷需精細找平，將無須使用的外露鋼筋網切除，拌制適量的水泥砂漿均勻涂抹，以保證表面的平整性。

2）設置防水隔離層。經驗表明，隧道開挖和掘進施工后極容易顯現出滲水問題，在水損害的影響下周邊圍巖的穩定性明顯不足，潛在諸多安全隱患。為避免此問題，需合理設置防水層，從源頭上規避水損害。土工布與塑料防水板相結合的模式具有可行性，先將土工布緊密貼合在初支結構上，再將防水板緊貼已經設置到位的土工布，在兩類材料的共同作用下阻隔地下水的侵入[3]。為充分發揮出防水層在防水方面的優勢，施工期間加強技術控制，著重考慮如下5 點：（1）按要求選擇質量達標的材料，不可出現破損、變形等問題；（2）合理規劃，正確操作機械設備，富有秩序性地完成防水層的各項工作；（3）在塑料防水板的鋪設過程中，采取從拱部逐步向邊墻的方法構成完整、嚴密的封閉式結構，縱向搭接寬度需達到10 cm 以上，以保證防水板的連接具有穩定性；（4）防水板要與土工布緊密貼合；（5）做全面的質量檢查，詳細記錄數據，對施工質量做出客觀的判斷。

3）臺車就位與測量放線。襯砌臺車形式多樣，以大模板臺車為主，根據施工要求調整其姿態，做到精準就位；按規范測放模板的安裝位置，在定位放線時應放大5 cm 凈空，此舉目的在于確保后續可快速拆模，并保證拆模后的結構體滿足設計要求。測量放線需具有足夠的精度，以免給后續施工帶來錯誤的引導。

4）混凝土灌注。襯砌厚度達標后組織混凝土的拌和作業，根據設計配合比合理選用材料，控制各類材料的用量，按時間要求均勻拌和，制得質量較佳的混凝土，及時投入使用。為保證配合比的合理性，正式施工前需組織試驗，經對比分析后確定混凝土性能達到最佳狀態時的配合比，并根據要求摻入適量的外加劑，如減水劑等，通過此類材料的應用改善混凝土的綜合性能。混凝土出廠后及時轉運至現場用于灌注作業，灌注過程中需適當振搗，減小混凝土內部的空隙量，優化材料組合狀態，形成更加密實、穩定的混凝土結構體。混凝土灌注后進入養護、脫模環節，正常情況下養護時間需達到8～16 h，其間及時檢測混凝土的強度，待該值達到2.5 MPa 及其以上后拆模。需注意的是，拆模的擾動性較大，因此，需謹慎操作、加強防護，以免混凝土結構受損。

6 結語

綜上所述，隨著施工工藝的升級，復合式襯砌在高速公路隧道工程中的應用頻率逐步提高，有利于加固隧道圍巖、改善隧道施工環境。在工程實踐中，施工人員要高度重視復合式襯砌的相關工作，以隧道圍巖等方面的實際條件為立足點，制訂完善的施工方案，再按照規范將外層、防水層及內層設置到位，切實保證復合式襯砌的施工質量。