高速鐵路襯砌施工質量控制關鍵技術研究

李杰LI Jie；惠寶HUI Bao

（中鐵一局集團第四工程有限公司，咸陽 712000）

0 引言

隨著中國鐵路建設由高速發(fā)展期正式步入高質量發(fā)展期，施工企業(yè)長期暴露出的思想意識不轉變、標準執(zhí)行不嚴、作業(yè)行為不規(guī)范、工裝配備要求不高、工藝執(zhí)行不嚴等等問題，都是質量安全問題的禍根。參建各方如不能迅速作出改變，解決長期困擾各方的質量安全問題，將會給企業(yè)帶來不可挽回的損失。

1 質量通病原因分析

1.1 工裝設備原因

①二襯臺車未設計分層逐窗澆筑工裝或設置不合理，無法真正意義做到分層逐窗澆筑。②振搗窗口不夠或者設置不合理，存在振搗死區(qū)。振搗平臺設置不合理，工人無法輕松操作；溜槽坡度設置不合理。③封頂口配置不齊或者損壞。④附著式振搗器數量不足、設置不合理或連接方式不正確。

1.2 過程控制原因

①砼強度不足主要原因：原材料質量不穩(wěn)定（尤其是外加劑）；混凝土生產、運輸、澆筑過程不連續(xù)，混凝土等待時間過長，性能下降，私自加水；砼振搗不到位；澆筑方式不正確，未分層逐窗澆筑；砼養(yǎng)生不到位等。②二襯厚度不足主要原因：拱頂脫空導致厚度不足；初支侵限；初支表面不平整，局部鼓包侵限；防水板施工不規(guī)范，松弛度不合理，焊點過少、焊接不牢或射釘過短錨固力不足導致脫落。③拱頂脫空主要原因：封頂澆筑過程不連續(xù)，等待時間較長導致封頂不成功；封頂工藝執(zhí)行不到位，采用單一封頂孔，導致遠端混凝土封頂不成功，形成空洞；封頂壓力不足，過早停止混凝土泵送。

2 工裝、設備提升

2.1 工裝設備整體要求

項目前期要重視資源配置，既要滿足生產需求，更要重視資源配置的質量要求。

①臺車面板設計不小于10mm，保證二襯臺車足夠的剛度。②12m 長臺車封頂口的設計不少于3 個，均布臺車縱向。封頂口必須帶閘閥裝置，在混凝土最終帶壓沖頂完成后，先關閉閘閥再拆除泵管。③拱頂溢漿管設置設置6處。兩端距離端頭宜為50cm。縱坡較大的隧道，在上坡端應再調小距端頭的距離。其余4 個應設置在兩個封頂口中間位置。拱頂溢漿管在澆筑完成后作為帶模注漿管使用。④液位繼電器功能與拱頂溢漿管相同，是預防空洞“雙保險”措施。要求設置不少于5 個，兩端距離端頭宜為50cm。縱坡較大的隧道，在上坡端應再調小距端頭的距離。其余3 個應設置在兩個封頂口中間位置，切忌將液位繼電器設置于封頂口附近。⑤二襯臺車應設置鋼端模并配備環(huán)向中埋止水帶固定裝置。

表1 二襯混凝土澆筑主要設備

2.2 二襯臺車布料系統(tǒng)

布料系統(tǒng)分兩部分，一是分層逐窗澆筑布料系統(tǒng)；二是封頂布料系統(tǒng)，封頂口設計見臺車整體設計要求第2 條此處不再累述。

分層逐窗澆筑布料系統(tǒng)。要求分層逐窗澆筑系統(tǒng)采用三層，單側4 個窗口入模。布置圖如圖1。

圖1 二襯臺車分流系統(tǒng)整體布置

遵循的原則：一是布料均勻，減少混凝土流動距離；二是應盡量避免拆、裝泵管的環(huán)節(jié)，降低作業(yè)人員工作強度；三是最大限度的考慮混凝土工作性不好、現場工人偷懶的各種不利因素。

2.3 二襯臺車振搗窗口及附著式振搗器布置

2.3.1 振搗窗口布置

振搗窗口主要是針對二襯底部三窗以下區(qū)域振搗。設置為三層，每層8 個，其中4 個與入模窗口共用，另外4 處均布在入模窗口之間。一部12m 長臺車，振搗窗口48 個，其中24 個為入模和振搗共用窗口，另24 個僅為振搗用窗口。布置圖如圖2。

圖2 二襯臺車窗口布置圖

2.3.2 附著式振搗器布置

附著式振搗器設計40 個，單側布置5 層，單側每層布置4 個。三窗以下主要以插入式振搗棒振搗為主，輔以附著式振搗器；三窗以上采用附著式振搗器為主。附著式振搗器布置見圖2。需要特別注意的是：每臺附著式振搗器應單獨設置開關，切忌一排或是整個串聯。

2.4 防脫空工裝及控制要點

為了避免二襯拱頂脫空質量缺陷，采用三種預防拱頂脫空措施：一是拱頂溢漿管；二是液位繼電器；三是拱頂預埋縱向注漿管。

2.4.1 拱頂溢漿管及帶模注漿

①溢漿管的設置每部臺車設置4 處。②溢漿管上部切十字形槽口，槽口尺寸10～20mm。③溢漿管要求溢出濃漿后表示沖頂基本完成。④溢漿管溢出漿液后，要及時清理溢漿管內的漿體，避免溢漿管堵塞，造成下道工序無法進行。⑤注漿壓力0.5～1MPa，大于1MPa 或端模排出濃漿停止注漿。⑥注漿水灰比0.18，現場必須配備稱量設備及配合比標識牌。

2.4.2 液位繼電器工裝及控制要點

①工作原理。每部臺車設置5 組液位繼電器，銅絲探頭緊貼防水板，當混凝土澆筑至拱頂最高點時，混凝土為帶水導電材料，聯通兩個銅絲探頭形成閉合回路，對應的控制柜燈亮，聲光報警器指示燈開啟，提醒作業(yè)人員此部位混凝土已澆筑至拱頂，5 組燈全部點亮，說明拱頂混凝土全部填充密實。

②液位繼電器的控制要點。1）T 形鋼筋布置：二襯臺車端頭0.2m 各布置一處，另二處盡量安裝于兩個沖頂口中間部位。2）T 形鋼筋必須與襯砌鋼筋連接牢固，振搗、施工過程應避開電路位置，防止混凝土澆筑過程損壞線路導致工裝失效。3）鋼絲探頭必須緊貼防水板，銅絲探頭與T形鋼筋采用絕緣膠布包裹且絕緣。4）液位繼電器指示燈亮起、聲光報警裝置起效后，應開啟二襯臺車附著振搗器振搗，再次帶壓沖頂，反復進行2～4 次，確保二襯頂部混凝土密實，無脫空。

2.4.3 拱頂縱向注漿管及控制要點

①拱頂縱向注漿管在防水板鋪設完成后安裝。②注漿管采用半徑15mm 的PVC 管，每幅襯砌預埋長度為12.2m，其中12m 埋入襯砌，外露0.2m。③注漿管采用花管，孔徑3mm，間距30cm，打孔應在安裝之前打孔。注漿管宜布置在上部（緊貼防水板面），外露0.2m 部分為止?jié){段，不打孔。排氣管不打孔。④注漿采用M20 水泥砂漿，注漿達到0.2MPa 或排氣管冒出濃漿即可停止。

2.5 養(yǎng)生工裝及控制要點

二襯初期養(yǎng)護采用二襯臺車隨車養(yǎng)護臺架，臺車移位后，采用自行式養(yǎng)護臺架輔以霧炮養(yǎng)護。

2.5.1 前期養(yǎng)護

二襯脫模后，立即進行養(yǎng)護，在二襯臺車移位前，均采隨車養(yǎng)護臺架進行養(yǎng)護。

2.5.2 后期養(yǎng)護

二襯臺車移位后，采用自行式養(yǎng)護臺架養(yǎng)護輔以霧炮機，養(yǎng)護范圍為近期14 天之內施工的二襯，一般為臨近的3～4 板襯砌。

2.5.3 養(yǎng)護要點

①養(yǎng)護噴灑水要經常保持混凝土面濕潤，不得出現漏灑。②氣溫低于5℃時不得噴水養(yǎng)護，應采用保溫、保水措施養(yǎng)護。③混凝土拆模后，噴灑水時間間隔一般為2～3h，但應確保混凝土處于濕潤狀態(tài)。

3 工藝改進

3.1 澆筑前準備工作

3.1.1 技術準備

①防排水施工前，技術人員對本段澆筑段進行斷面復測，采用3D 三維掃描儀進行初支斷面掃描，避免侵限。②澆筑前，技術人員對作業(yè)人員進行交底，作業(yè)人員包括：振搗工、混凝土工、木工以及養(yǎng)生工。

3.1.2 試驗準備

①混凝土澆筑前，試驗人員應了解現場預計澆筑時間、部位、設計混凝土用量、等級等信息。提前對砂石料含水率進行檢測，換算成施工配合比。②試驗室人員提前準備好檢測儀器。坍落度筒、含氣量儀、溫度計、試模。

3.1.3 工裝準備

①下料窗口分三層，每層每側不少于4 個下料窗口，澆筑前窗口全部打開。②附著式振搗器安裝到位，固定牢固，每臺設置單獨開關。澆筑前檢查是否正常工作。③液位繼電器設置5 處，且安裝到位，正常工作。④拱頂溢漿管設置4 處，且安裝到位，溢漿管緊貼防水板，頂端設置十字槽口。⑤封頂口設置3 處，封頂閘閥全部正常工作。

3.2 工藝卡控要點（表2）

表2 工藝卡控要點

3.3 關鍵工藝質量控制要點

3.3.1 混凝土入模方式及澆筑順序

混凝土入模方式分兩種，一是三窗以下，主要采用布料系統(tǒng)分倉入模；二是三窗以上，即封頂工藝，主要采用封頂口入模。

①三窗以下采用溜槽入窗，具體如下：混凝土泵管接入臺車頂部，通過三通管分流至臺車頂部兩道集料斗，集料斗再經兩道溜槽分流至左右側串筒，串筒下設溜槽分流至灌注口。②三窗以上采用封頂口入模，封頂口每部臺車設置三處，封頂有下坡向上坡依次封頂，每次封頂的高度根據封頂的總高度計算。如封頂高度為3.5m，可選擇4 次封頂，前三次封頂約1m，最后一次為0.5m，且采用中間2號封頂口帶壓封頂，壓力控制在1MPa 以上不超過3MPa（帶壓封頂），開啟附著式振搗器，反復2～4 次，或端模流出濃漿、液位繼電器報警即可，示意圖見圖3。

圖3 封頂澆筑示意圖

3.3.2 混凝土振搗作業(yè)要求

①三窗以下混凝土振搗方式。

1）三窗以下采用插入式振搗棒為主，附著振搗器為輔的方式；2）插入式振搗棒采用50 型振搗棒，振搗棒作用半徑為約30cm，因此插入點間距每次約50cm，即每兩個主筋間距移動一次振搗棒。3）根據現場實際情況，運輸罐車每次運輸方量為8m3，單側每延米混凝土方量（Ⅳ級圍巖）為6m3，每車混凝土澆筑兩側澆筑高度為0.67m，混凝土分層澆筑分層厚度不超過30cm，考慮超挖，因此，每澆筑半車應振搗一次。4）插入式振搗棒振搗時間約20~30s，快插慢拔，振搗至混凝土無明顯下沉，表面泛漿，無氣泡溢出即可。附著式振搗器在插入式振搗棒振搗完畢后開啟，按照由低向高依次開啟，開啟時間3~5s，反復2~4 次。5）振搗實行分區(qū)包片至，即固定人員，固定責任片區(qū)。每層單側振搗工人2 人，總計4 人。具體振搗形式和分區(qū)見圖4。

圖4 封頂澆筑示意圖

責任區(qū)劃分：1-1、1-2、2-1、2-2、3-1、3-2 窗口1 名振搗工負責，依次類推。

振搗順序：1A→2A→1A，其中，1A 區(qū)域經1-1、1-2 窗口振搗；2A 區(qū)域經第二層2-1 窗口振搗，依次類推。

②三窗以上混凝土振搗方式。

1）三窗以上振搗采用附著式振搗器。2）附著式振搗器振搗時間約5~10s，反復2~4 次。3）振搗部位根據混凝土澆筑位置確定，可通過觀察窗口以及榔頭敲擊的方式確定混凝土澆筑位置。由低向高依次開啟。4）振搗之前應仔細檢查附著式振搗器與模板連接是否牢固。

4 結論

通過上述對工藝工裝的改進和一系列質量提升活動的開展，鄭萬項目在高鐵襯砌施工實體質量控制方面取得明顯提升，總結一些經驗，概括如下：

“一種轉變”：思想上要有顛覆性的轉變，行動上形成高壓態(tài)勢；

“二類布料方式”：底部分層逐窗，上部封頂口（至少3個）入模；

“三項防脫空措施”：拱頂溢漿管、液位繼電器、縱向注漿管；

“四種養(yǎng)護方式”：隨臺車養(yǎng)護臺架、自行式養(yǎng)護臺架、邊墻土工布保濕養(yǎng)護、霧炮機；

“五大工裝保證”：布料工裝、振搗工裝、防脫空工裝、封頂工裝、養(yǎng)護工裝；

“六大工藝落實”：31 項卡控要點、分層逐窗澆筑、分區(qū)域振搗、徑、縱向注漿工藝、混凝土性能保障、養(yǎng)護工藝。