公路隧道二襯施工質量控制研究

摘要 二次襯砌是隧道工程中的重要環節，為明確如何有效控制公路隧道的二襯施工質量，該文結合位于四川省的桂花隧道工程實例，在制定二次襯砌拱墻施工方案的基礎上，嚴格把控襯砌臺車的布置與行進、鋼筋與混凝土施工、拱頂回填注漿等各環節施工質量。結果顯示：二次襯砌結構有效滿足了隧道承載力和穩定性的要求，取得了理想的施工效果。由此可見，嚴格把控各環節施工細節，是控制公路隧道二襯施工質量的關鍵。

關鍵詞 公路隧道；二次襯砌；混凝土澆筑；襯砌臺車；質量控制

中圖分類號 U455 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）14-0173-03

0 引言

隧道二次襯砌的主要目的是在初次襯砌的基礎上，為隧道提供額外的支護和防護，以確保隧道的長期穩定和安全性，是公路隧道工程中的重要組成部分。二襯施工涉及的施工環節較多，如襯砌臺車、鋼筋施工、混凝土施工、拱頂回填等，不同環節都有著一定聯系，需要加強各環節的協調配合與質量控制。該文就結合公路隧道工程實例，對隧道二襯施工質量控制措施展開探討。

1 公路隧道二次襯砌施工概述

1.1 隧道二次襯砌基本原理

二次襯砌其基本原理包括以下兩個方面[1]：

（1）應充分考慮隧道的地質條件和工程環境，以確定合適的襯砌材料和結構形式。不同的地質條件對襯砌的要求不同，例如軟弱地層則需要采用更為堅固的襯砌結構，而堅硬地層則可適當減少襯砌的厚度。

（2）二次襯砌的施工應遵循一定的施工順序和技術要求。一般來說，二次襯砌的施工應在初次襯砌完成后進行，以確保隧道內部的穩定和干燥。在施工過程中，需要嚴格控制施工質量，確保襯砌的密實性、平整度和強度等符合設計要求。此外，還應對襯砌進行定期的檢查和維護，及時發現并處理可能存在的安全隱患。

1.2 二次襯砌在隧道結構中的作用

二次襯砌在隧道結構中扮演著至關重要的角色，它是確保隧道長期安全穩定運營的關鍵因素之一。在隧道工程中，一次襯砌主要承擔施工期間的臨時支護作用，而二次襯砌則負責在隧道投入運營后提供長期的、穩定的支護。

（1）二次襯砌通過提供額外的承載能力和剛度，增強了隧道結構的整體穩定性。分擔了由地質應力、地下水壓力等外部因素引起的荷載，有效減少了隧道結構的變形和位移，從而確保了隧道的正常使用。

（2）二次襯砌還起到了防水和防腐蝕的作用。在隧道運營過程中，地下水可能會對隧道結構造成侵蝕和損害。二次襯砌通過其良好的防水性能，有效阻止了地下水的滲透，保護了隧道結構的完整性和耐久性[2]。

（3）二次襯砌還提高了隧道結構的安全性和舒適度。通過減少噪音、振動等不利因素，改善了隧道內的行車環境，提高了駕駛人員的舒適度。同時，二次襯砌的堅固結構也為隧道內的應急疏散和救援提供了可靠的保障。

2 公路隧道二襯的施工流程與關鍵技術分析

2.1 項目概況

桂花隧道位于四川省嘛咪澤自然保護區緩沖區境內，起止樁號為K56+050～K67+260，桂花隧道為左右分離式隧道，內輪廓面積為68.14 m2。桂花隧道右線（K58+390～K63+313）長4 911 m，左線（ZK58+397～ZK63+301）長4 916 m，隧道設計速度為80 km/h，為四車道高速公路。隧道最大埋設約485 m，地下水豐富，隧道洞身橫向溪溝發育，地質條件復雜穿越三條斷層帶是該工程主要特點，隧道不良地質問題主要為巖溶、涌水、巖爆及大變形等。

2.2 襯砌施工總體方案

桂花隧道襯砌施工組織采用了自行式仰拱棧橋來進行仰拱施工。該方式要求施工時不得進行半幅澆筑，旨在實現早期封閉，防止塌方，并創造良好的施工氛圍。

二襯防水板及襯砌鋼筋采用移動臺架安裝，矮邊墻和拱墻采用12 m長液壓式襯砌臺車一次襯砌施工，混凝土采用管道泵送灌注。澆筑之前先進行初支和防排水交驗，以消除隱蔽工程質量隱患。二次襯砌施工（含加寬段）應采用全液壓自動行走的整體襯砌臺車，車行橫洞和人行橫洞均采用型鋼拱架配合大塊組合鋼模板進行。

2.3 拱墻襯砌施工

2.3.1 二次襯砌拱墻施工工藝

二次襯砌拱墻施工工藝如圖1所示[3]：

2.3.2 襯砌臺車要求

（1）隧道襯砌施工采用襯砌臺車施工，施工安裝要點如下：

1）襯砌鋼筋均在鋼筋加工場集中加工，統一配送至隧道內安裝、焊接；

2）鋼筋接長全部采用焊接，雙面焊接時焊接長度5 d（d為鋼筋直徑，mm），單面焊接時為10 d；

3）相鄰主筋連接位置應錯開，錯開距離需大于100 cm；

4）同一支撐鋼筋的兩個連接距離不得少于150 cm；所有縱橫鋼筋連接均需采用綁扎方式；

5）主筋、環向分布鋼筋、橫向間距及保護層厚度均應滿足設計要求。鋼筋保護層必須使用高性能砂漿塊進行控制，不得使用塑料塊。

（2）臺車就位施工要點

1）臺車進位前，應仔細檢查隱蔽工程含防水板、排水盲管、鋼筋及預埋件，并記錄，臺車就位后，查中線、高程及斷面尺寸，并記錄；

2）臺車就位前應檢查倉內是否已清理完垃圾，新舊混凝土結合面是否已處理；

3）因桂花隧道是一座曲線隧道，需要考慮臺車在內外弧段引起的左右側連接長度變化，以確保曲線的順暢，減少錯臺現象的發生；

4）為確保符合襯砌斷面要求，擋頭模板在臺車端部的制作應當考慮襯砌厚度的設計，并具備可調整性以適配不規則形狀。每片擋頭模板的寬度不應少于300 mm，且厚度不得低于30 mm。

2.3.3 施工準備

二襯前必須進行凈空斷面檢測，先用斷面儀沿隧道縱向每10 m測一個斷面，根據斷面測量結果所反映的情況處理超欠挖，然后使用二襯厚度專用預檢臺車檢測隧道斷面尺寸。若有欠挖再進行處理，欠挖部分按規范要求進行修鑿，并做好斷面檢查記錄。

清理拱座區域內的碎石和雜物，排除積水，并對拱座連接界面進行鑿毛沖洗，調整鋼筋位置，以及對拱墻混凝土施工縫進行鑿毛沖洗。再次檢查已鋪設的防水板，確保符合要求，同時使用儀器測量中線和高程的控制線，以及測量鋼筋的安裝控制點。

2.3.4 鋼筋加工與綁扎

根據設計要求，襯砌鋼筋在現場進行加工安裝，作業臺架上進行人工綁扎。首先根據測量控制點，先進行外層環向定位鋼筋的綁扎，然后使用縱向筋連接這些定位鋼筋，縱向筋成為其他環向鋼筋安裝的依據，完成外層后再按同樣方式安裝內層鋼筋，內、外層環向鋼筋間用限位筋控制，限位筋間距20 cm×20 cm，并及時將內、外層鋼筋用箍筋連接，箍筋應同時連接環、縱鋼筋，并用電弧焊點焊或扎絲綁扎，以加強整體剛度。所有鋼筋接頭采用套筒機械連接方式。鋼筋安裝后，檢查輪廓尺寸與中線標高，合格后在內層鋼筋下掛5 cm砂漿墊塊，確?；炷凉嘧⒑箐摻畋Ｗo層厚度。鋼筋綁扎時，避免損壞防水層；焊接時，用防火板遮擋防水板，防止燒傷。

2.3.5 臺車行走

（1）在進行臺車模板安裝之前，必須對防水板、排水盲管、襯砌鋼筋以及預埋件等隱蔽工程進行詳盡檢查并做好記錄，臺車安裝完成后，應當對中線、高程以及斷面尺寸等進行檢驗并做記錄。

（2）臺車為軌行式，隧道底部設2根43鋼軌，枕木間距70 cm。先測量鋪好軌道，然后接通臺車電源，讓臺車走行就位。

（3）模板對位前按照要求擦脫模劑，通過調整液壓元件，使模板正確定位。臺車模板的定位采用五點定位方法，即通過控制襯砌圓心為原點建立的平面坐標系中的頂模中心點、頂模與側模的鉸接點以及側模的底腳點來準確確定臺車位置。在設計曲線隧道時，需要考慮內外弧長差引起的左右側搭接長度變化，以確?；【€的連續順暢，從而降低接縫錯臺的風險。

（4）車模板與混凝土應該有適當的連接（連接長度不少于10 cm，在彎曲區域指朝向內側）。安裝完成后，應該檢查臺車各個連接點是否穩固，是否有移動或錯位情況，以及模板是否出現彎曲或變形，位置是否準確，以確保襯砌的空間符合要求。為了避免在澆筑邊墻混凝土時臺車發生上浮，還應在臺車頂部加上木撐或千斤頂。同時，需要審查工作窗口的狀態是否良好。

（5）在臺車模板對位后，需安裝擋頭板、中埋式橡膠止水帶、拱部預留注漿管、排氣管等，并進行定位。經過合格檢查并獲得監理工程師的簽證后，即可連接混凝土泵送軟管，準備進行混凝土的灌注。

2.3.6 混凝土的制備

為了保證混凝土的抗滲級別不小于P8，混凝土的配合比經過實驗最終確定。制備時，嚴格按照配合比進行配料，且每立方混凝土水泥用量不得小于320 kg/m3，水灰比不得大于0.60?；炷林苽洳捎脵C械攪拌，攪拌時間不少于2 min，嚴禁人工拌制。

2.3.7 混凝土灌筑與振搗

通過灌注窗口，自底向上灌注混凝土，采用水平分層對稱澆筑，每層厚度不小于40 cm，相鄰兩層澆筑間隔不小于1.5 h，避免施工冷縫。垂直自由下落高度不小于2 m，使用附著式和插入式振搗器搗固，確保內部充實平整。按設計要求控制新舊混凝土結合面、沉降縫和施工縫的振搗。拱頂采用泵送擠壓方式，通過模板頂部中央窗口灌注，完成后用封口板封閉，采用液壓泵壓力灌筑，直至混凝土從擋頭板擠出或檢測管無滲漏。灌注過程需連續進行，以避免產生施工縫[4]。

2.3.8 拆模養護

混凝土灌注結束12 h后應從擋頭板澆水養護。為防止混凝土開裂，拆模時間不可過早，二次襯砌混凝土強度達到2.5 MPa（常溫下18 h，5～10 ℃時24 h）時可拆模，拆除模板時，應確保結構表面溫度與環境氣溫之差不超過15 ℃。在拆模過程中，需利用液壓元件將側模收回，然后收緊拱模并移除臺車。拆模完成后，必須立即展開養護工作，養護期間應至少為14 d。

2.4 拱頂回填注漿

隧道襯砌施工完成并達到100%強度后，進行襯砌背后回填注漿，注漿壓力控制在0.1 MPa以內。注漿管是經過加工制成的Φ 42×4熱軋無縫鋼管，其長度等于襯砌厚度再增加40 cm（其中外露20 cm），注漿管預先嵌入于拱頂的中心線上。為確保管道內部暢通無阻，出漿口被包裹在土工布中，當需要進行注漿時，注漿壓力將土工布推出。在進行注漿作業時，所采用的注漿材料為摻有XPM外加劑的普通水泥漿液，水泥的選用為42.5號普通硅酸鹽水泥，水灰比為1∶2，XPM外加劑的摻量則按照水泥用量的10%來控制。

3 公路隧道二襯施工質量控制策略

公路隧道二襯施工質量控制是隧道工程質量管理的重要環節，其策略的科學制定與嚴格執行對于確保隧道結構的安全性、耐久性和使用性能具有決定性意義。主要表現在以下幾個方面[5]：

（1）在設計階段，需基于地質條件、隧道斷面尺寸及使用功能等因素，合理選擇二次襯砌的結構形式和材料，保證設計方案的科學性和適用性。同時，要嚴格按照相關規范要求進行力學計算，確定混凝土等級、鋼筋配置等關鍵參數，以滿足結構承載力和穩定性需求。此外，還應設計合理的監測系統，為施工過程中的質量控制提供技術支持。

（2）在施工過程中，實施精細化的質量控制策略至關重要。包括但不限于對原材料（如混凝土、鋼筋）的嚴格檢驗與控制，確保其符合設計標準；對模板安裝精度、鋼筋綁扎質量、混凝土澆筑過程等進行嚴格的現場監督和記錄，特別是混凝土澆筑時的振搗密實度、養護措施以及防止裂縫產生的措施等。此外，采用先進的監控技術實時檢測襯砌厚度、強度及整體結構變形情況，以便及時發現并解決潛在質量問題。

（3）施工后的質量驗收也是質量控制的重要組成部分，需要按照國家或行業規定的驗收標準，對二次襯砌的各項性能指標進行全面檢測，包括但不限于外觀質量、幾何尺寸、結構完整性、防水性能以及混凝土強度等。對不符合質量要求的部分應及時采取補救措施，并對驗收結果進行詳細記錄和分析，以供后續改進施工工藝和提升工程質量參考。

（4）公路隧道二襯施工質量控制還需關注運營期的質量維護，通過對隧道長期健康監測數據的分析，評估結構的服役狀態，對可能出現的病害進行預防性維護，延長隧道使用壽命，保障其安全運行。

4 結語

該研究通過對公路隧道二襯施工質量控制進行深入探討，提出了一系列具有針對性的質量控制策略和方法。此類策略和方法不僅有助于提高公路隧道二襯的施工質量，也可為相關領域的工程實踐提供了有益的參考。然而，質量控制是一個持續改進的過程，需要不斷地學習和創新。通過不斷的技術創新和管理優化，公路隧道二襯施工質量將得到更加有效的保障，從而為社會經濟發展提供更加安全、可靠的交通保障。

參考文獻

[1]梁國東.公路隧道初支和二襯施工質量控制研究[J].交通世界，2023（15）：159-161.

[2]田振剛.公路隧道二次襯砌施工質量控制技術要點[J].交通世界（建養.機械），2012（5）：193-196.

[3]董樹國，趙雅，王領，等.高寒地區公路隧道二襯施工質量控制[J].公路交通科技（應用技術版），2011（2）：158-159.

[4]高斌壘.隧道工程初支與二襯施工技術質量控制研究[J].運輸經理世界，2023（34）：55-57.

[5]王東興.公路隧道二次襯砌施工質量控制[J].交通世界，2019（28）：118-119.

收稿日期：2024-02-21

作者簡介：趙一軒（1994—），男，本科，助理工程師，主要從事施工技術與合同管理工作。