某公路隧道工程二次襯砌的施工技術(shù)

汪強(qiáng)，田宇

（重慶市爆破工程建設(shè)有限責(zé)任公司，重慶 400020）

1 工程概況

位于云南省昭通市昭巧二級(jí)公路中的齊頭巖隧道為新建單洞雙線二級(jí)公路隧道，里程K83+360～K83+620，隧道全長(zhǎng)260m，其中隧道分洞口工程、明洞、洞身開(kāi)挖、初期支護(hù)、防排水、二次襯砌、仰拱及其填充、洞內(nèi)路面等分部分項(xiàng)工程。隧道埋深3～60m，總體埋深較淺，為典型的山嶺隧道。隧道巖性較為復(fù)雜，地表覆蓋層為粉質(zhì)粘土，覆蓋厚2～5m，洞口段為全強(qiáng)化風(fēng)玄武巖，巖石破碎，穩(wěn)定性差，為Ⅴ級(jí)圍巖；洞身為中～微風(fēng)化玄武巖，圍巖裂隙發(fā)育，巖石較破碎，穩(wěn)定性較差，屬Ⅳ圍巖。二次襯砌結(jié)構(gòu)為明洞C25鋼筋混凝土，厚60cm，Ⅴ級(jí)圍巖洞口段C30鋼筋混凝土，厚45cm，Ⅴ級(jí)洞身段C30鋼筋混凝土，厚45cm，Ⅳ級(jí)圍巖段C30鋼筋混凝土，厚40cm，抗?jié)B等級(jí)均為S8［1］。

2 施工方法和工藝

2.1 二次襯砌施工工藝

二次襯砌混凝土施工工藝見(jiàn)圖1。

2.2 施工準(zhǔn)備

2.2.1 二襯施工時(shí)間的確定[2-3]

分析量測(cè)數(shù)據(jù)，確認(rèn)可否進(jìn)行二次襯砌。該工程隧道二次襯砌必須在圍巖和初期支護(hù)結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定并符合下列條件后方可進(jìn)行施工：

圖1 二次襯砌施工工藝流程圖

（1）隧道周邊收斂速度有明顯減緩趨勢(shì)。

（2）收斂量已達(dá)總收斂量的80%以上。

（3）收斂速度小于0.15mm/d或拱部位移速度小于0.1mm/d。

2.2.2 凈空檢查

在二襯施工前，項(xiàng)目部技術(shù)人員對(duì)隧道凈空進(jìn)行檢查，以確保二襯的厚度，對(duì)于侵入二襯的初期支護(hù)采取鑿除、打磨等方式進(jìn)行處理。

2.2.3 施工放樣

在模筑施工前，按設(shè)計(jì)尺寸現(xiàn)場(chǎng)放樣出預(yù)澆筑段兩端的以下幾何要素：隧道中線、隧道中線處及矮邊墻頂高程、矮邊墻與隧道中線的寬度，確定臺(tái)車調(diào)整參數(shù)（模板高度和水平位移），使之符合線路中線、標(biāo)高及限界標(biāo)準(zhǔn)，以利于臺(tái)車就位。

2.3 二襯鋼筋制作安裝

2.3.1 鋼筋加工

隧道襯砌用鋼筋采用合格的大廠鋼筋，所有鋼筋均根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)阡摻罴庸づ镞M(jìn)行加工，完成后運(yùn)至使用部位進(jìn)行安裝。

2.3.2 鋼筋施工放樣

現(xiàn)場(chǎng)用全站儀五點(diǎn)定位法定出鋼筋的位置，即：以襯砌圓心為原點(diǎn)建立平面坐標(biāo)系，通過(guò)控制拱部臺(tái)車模板中心點(diǎn)、拱部襯砌臺(tái)車外模板同邊墻部模板的兩個(gè)交接點(diǎn)、兩墻部模板的底腳點(diǎn)來(lái)控制鋼筋的位置。

2.3.3 仰拱鋼筋的施工

仰拱鋼筋在模筑混凝土澆筑完畢之后進(jìn)行。邊墻上埋設(shè)定位鋼筋，仰拱底部利用定位鋼筋與環(huán)向、橫向鋼筋可靠焊接，環(huán)向鋼筋要求接頭錯(cuò)開(kāi)1m以上。

2.3.4 拱部襯砌鋼筋施工

為確保二襯鋼筋定位準(zhǔn)確，鋼筋保護(hù)層厚度符合要求。具體做法：

（1）先由測(cè)量人員放樣定出臺(tái)車范圍內(nèi)前后兩根鋼筋的中心點(diǎn)，確定好法線方向，鋼筋綁扎的垂直度采用三點(diǎn)吊垂球的方法確定。

（2）測(cè)量調(diào)平層上定位鋼筋中心點(diǎn)標(biāo)高，定出圓心位置（自制三角架如圖2所示）。

圖2 自制三角架

（3）圓心確定后，檢驗(yàn)定位鋼筋的尺寸是否滿足設(shè)計(jì)要求，全部符合要求后再固定鋼筋。

（4）定位鋼筋固定好后，在支撐桿上標(biāo)出環(huán)向主筋布設(shè)位置，在定位鋼筋上標(biāo)出縱向分布筋安裝位置，然后開(kāi)始綁扎此范圍內(nèi)的鋼筋，各鋼筋交叉處均應(yīng)綁扎，鋼筋接頭采用雙面焊接,搭接長(zhǎng)度不小于5d。

為了使二襯結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)的耐久性和安全性要求，二襯鋼筋保護(hù)層厚度偏差必須滿足要求。該隧道二襯設(shè)計(jì)厚度有40cm、45cm、60cm三種，為提高隧道二襯混凝土鋼筋保護(hù)層厚度質(zhì)量，特制訂以下施工措施。

（1）提高隧道開(kāi)挖質(zhì)量，嚴(yán)格控制欠挖，開(kāi)挖輪廓圓順，保證開(kāi)挖斷面符合設(shè)計(jì)要求。

（2）仰拱鋼筋的加工及安裝：加工前根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算鋼筋下料長(zhǎng)度；安裝前時(shí)測(cè)量仰拱開(kāi)挖后基坑尺寸，有不滿足圖紙的地方人工進(jìn)行修整，鋪設(shè)時(shí)，外層鋼筋放在5cm厚高標(biāo)號(hào)砂漿墊塊上，其間距＜1m，呈梅花形布置，外層鋼筋鋪設(shè)好后，根據(jù)設(shè)計(jì)鋼筋層厚度加工焊接架立筋，并拉線進(jìn)行控制內(nèi)層鋼筋鋪設(shè)位置。仰拱鋼筋鋪設(shè)好后，全面檢查層厚，保證預(yù)留鋼筋的位置符合圖紙要求。

（3）拱墻二襯施工前對(duì)初支凹凸不平的地方進(jìn)行修整，直到斷面符合圖紙要求方可進(jìn)行鋼筋安裝。

（4）拱墻二襯鋼筋加工及安裝：加工前根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行下料，加工好后在特制彎曲機(jī)上進(jìn)行彎曲，鋼筋堆放時(shí)按編號(hào)分開(kāi)堆放，以免使用時(shí)混淆；安裝時(shí)先安裝外層鋼筋和仰拱預(yù)留鋼筋進(jìn)行搭接時(shí)焊接牢固，在外層鋼筋和防水層之間放置5cm厚高標(biāo)號(hào)砂漿墊塊，其間距≯1m，呈梅花形布置。外層鋼筋鋪設(shè)好后，沿輪廓線每隔2m焊定位筋，根據(jù)設(shè)計(jì)鋼筋層厚預(yù)先加工好定位筋，并拉線進(jìn)行控制內(nèi)層鋼筋鋪設(shè)位置，鋪設(shè)好外層鋼筋后，綁扎5cm厚高標(biāo)號(hào)砂漿墊塊，其間距≯1m，呈梅花形布置。

（5）模板臺(tái)車定位：鋼筋及預(yù)留預(yù)埋件安裝好后，對(duì)鋼筋層厚進(jìn)行全面檢查，有不夠的地方及時(shí)調(diào)整。

（6）混凝土澆筑：加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工人技術(shù)交底，在用振搗棒振搗過(guò)程中盡量避免接觸鋼筋，以防止鋼筋錯(cuò)位。

（7）鋼筋安裝實(shí)測(cè)項(xiàng)目偏差須滿足下列要求［4］。

表1 鋼筋安裝實(shí)測(cè)項(xiàng)目偏差表

2.4 襯砌臺(tái)車及模板安裝[5]

襯砌臺(tái)車采用廠制軌行式鋼結(jié)構(gòu)定型大模板臺(tái)車，主門(mén)架尺寸構(gòu)造須便于出渣車輛的出入，臺(tái)車長(zhǎng)度為9m。在襯砌臺(tái)車端頭，用木槽制作擋頭板，在擋頭板上要設(shè)置固定止水帶和止水條的設(shè)施。臺(tái)車由專業(yè)臺(tái)車機(jī)械廠制作好后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝：（1）二襯臺(tái)車在隧道洞口平整的場(chǎng)地上組裝，試拼消除潛在的不平整和錯(cuò)臺(tái)，臺(tái)車模板安裝牢固，接縫嚴(yán)密，確保不漏漿，澆筑中不變形、不位移；（2）安裝完成后對(duì)液壓系統(tǒng)和各設(shè)備行程及能力等進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)試檢驗(yàn)，確保滿足施工需要，邊墻與拱部模板應(yīng)預(yù)留混凝土灌注及振搗孔口；（3）調(diào)試結(jié)束以后，對(duì)調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題逐一進(jìn)行解決，使之能達(dá)到設(shè)計(jì)要求及滿足施工需要，對(duì)受力大、易對(duì)臺(tái)車穩(wěn)固性造成影響的地方及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)焊加強(qiáng)；（4）調(diào)試加固以后，對(duì)照?qǐng)D紙，認(rèn)真核對(duì)量測(cè)，對(duì)臺(tái)車中心線、模板的平整度、模板接口的聯(lián)接、弧形模板的開(kāi)合、液壓系統(tǒng)的開(kāi)啟與關(guān)閉及工作行程等關(guān)鍵部位、關(guān)鍵項(xiàng)目進(jìn)行認(rèn)真檢核，確保臺(tái)車結(jié)構(gòu)、材料、整體安裝質(zhì)量和細(xì)部處理滿足要求，驗(yàn)收合格再投入使用。同時(shí)，在使用過(guò)程中加強(qiáng)維護(hù)，確保二次襯砌質(zhì)量。

鋪設(shè)防水層：鋪設(shè)防水層前，對(duì)噴射混凝土表面凹凸顯著部位應(yīng)分層噴射找平，外露的錨桿頭及鋼筋網(wǎng)應(yīng)齊根切除，并用水泥砂漿抹平，使混凝土表面平順。

臺(tái)車就位：臺(tái)車軌道采用60 cm×20cm×16cm枕木、間距為45cm，鋼軌采用43kg/m，軌道中心與隧道中心線允許偏差≯3cm，左右軌允許高差≯2cm。走形軌面的高程應(yīng)符合規(guī)范要求。臺(tái)車就位后，要校正模板外輪廓與設(shè)計(jì)凈空相吻合并鎖定臺(tái)車。校正模板外輪廓時(shí)，應(yīng)注意復(fù)核臺(tái)車中線是否與隧道中線重合，臺(tái)車拱頂高程是否考慮預(yù)留沉落量（該隧道二襯臺(tái)車拱部模板預(yù)留沉落量為10～30mm、其高程允許偏差為設(shè)計(jì)高程加預(yù)留沉落量（+10mm,0mm）），矮邊墻與拱墻混凝土接茬處的隧道凈寬是否符合設(shè)計(jì)要求，并且調(diào)整模板中心線盡量同臺(tái)車大梁中心重合，使臺(tái)車在混凝土灌注過(guò)程中處于良好的受力狀態(tài)。

2.5 二襯混凝土施工[6]

為確保洞身混凝土質(zhì)量，二襯混凝土采用襯砌臺(tái)車全斷面澆筑成型，其混凝土采用自拌混凝土，輸送方式采用混凝土罐車及混凝土輸送泵泵送入模。附著式振搗器配插入式振搗棒搗固，襯砌循環(huán)長(zhǎng)度為9m。為解決鋪底施工與出碴的干擾，分左右側(cè)兩次澆筑鋪底混凝土，鋪底混凝土達(dá)到70%強(qiáng)度后方能通過(guò)施工車輛。

2.5.1 混凝土的拌制與運(yùn)輸

（1）嚴(yán)格控制原材料進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量，做到每種材料必檢，檢測(cè)頻率和質(zhì)量必須滿足要求。

（2）嚴(yán)格控制混凝土配合比設(shè)計(jì)：在試驗(yàn)監(jiān)理工程師、中心試驗(yàn)室的具體指導(dǎo)下，由工地試驗(yàn)室按有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算和試驗(yàn)，完成配合比設(shè)計(jì)，并在施工過(guò)程中經(jīng)常檢查。

（3）拌合站原材料計(jì)量的控制：施工前，拌合站的電子計(jì)量裝置經(jīng)過(guò)了計(jì)量部門(mén)的核準(zhǔn)和標(biāo)定，并進(jìn)行了計(jì)量測(cè)試（即試拌），確保計(jì)量精度。

（4）嚴(yán)格控制混凝土坍落度：坍落度控制在墻體100～150mm，拱部160～180mm，在拌合地點(diǎn)和澆筑現(xiàn)場(chǎng)均進(jìn)行坍落度檢測(cè)，不符合要求時(shí)，及時(shí)調(diào)整配合比。

（5）混凝土的運(yùn)輸采用混凝土混凝土罐車。運(yùn)輸要點(diǎn)：

ⅰ）混凝土在運(yùn)輸中應(yīng)保持其勻質(zhì)性，做到不分層、不離析、不漏漿。運(yùn)到灌注點(diǎn)時(shí)，要滿足坍落度的要求；

ⅱ）混凝土罐車使用前清除容器內(nèi)的殘?jiān)皾駶?rùn)，裝料要適當(dāng)，防止過(guò)滿溢出；

ⅲ）從攪拌機(jī)卸出到澆灌完畢的延續(xù)時(shí)間不超過(guò)2h；

ⅳ）運(yùn)輸?shù)缆繁３制教梗悦庠斐苫炷练謱与x析，并根據(jù)澆灌結(jié)構(gòu)情況，合理調(diào)度車輛，保持道路暢通。

2.5.2 混凝土的澆筑與振搗

二襯混凝土采用混凝土輸送泵、輸送管，末端采用軟管連接入模，混凝土入模的自由傾落高度保證其不發(fā)生離析，現(xiàn)場(chǎng)施工中不超過(guò)2m。輸送管嚴(yán)禁接觸模板，以免混凝土壓出時(shí)對(duì)管口產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊使模板發(fā)生小位移及局部變形；防止振搗器直接沖擊防水層、鋼筋、模板和預(yù)埋件，以免造成防水層、模板損壞和鋼筋、預(yù)埋件位移。襯砌混凝土在澆筑時(shí)，為防止臺(tái)車偏移，應(yīng)從兩側(cè)拱腳向拱頂對(duì)稱分層澆筑，并加強(qiáng)鋼邊橡膠止水帶處混凝土搗固，兩側(cè)灌筑高差最大不超過(guò)100cm，且需連續(xù)灌注，灌注速度不宜太快，以10m3/h為宜，若必須終止則不應(yīng)超過(guò)混凝土初凝時(shí)間，否則應(yīng)作施工縫處理，襯砌不留施工平縫，縱向工作縫都必須豎直，相鄰段澆筑時(shí)，先對(duì)已澆混凝土端頭鑿毛沖洗干凈后再澆筑混凝土。變形縫及垂直施工縫端頭模板應(yīng)支立垂直、牢固。混凝土灌注至墻拱交界處，應(yīng)間歇1～1.5h后方可繼續(xù)灌注；邊墻及墻頂部分采用插入式振搗器振搗，拱頂部分采用附著式振搗器振搗。采用插入式振搗器振搗時(shí)，分層厚度30cm，振搗時(shí)間宜為10～30s。拱頂部分振搗時(shí)附著式振搗器應(yīng)單個(gè)啟動(dòng)，使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)需振搗的部位開(kāi)啟振搗器振動(dòng)約30～50s。混凝土振搗應(yīng)確保密實(shí)。插入式振搗棒需變換其在混凝土中的位置時(shí)，應(yīng)豎向緩慢拔出，不得用插入式振搗棒平拖以驅(qū)趕下料口處堆積的拌合物振搗，待混凝土充分下沉后再澆筑拱部，以防因邊墻混凝土下沉而造成拱部開(kāi)裂。

2.5.3 封頂

（1）當(dāng)拱部混凝土澆筑至臺(tái)車最上層窗口時(shí)，應(yīng)將泵送管接至拱頂圓形進(jìn)漿口。從圓形進(jìn)漿口泵送混凝土進(jìn)入襯砌臺(tái)車時(shí)，應(yīng)從已襯砌段向末襯砌段進(jìn)行，混凝土充填滿拱部后繼續(xù)泵送混凝土，直到混凝土澆筑至臺(tái)車擋頭約2m處。

（2）在臺(tái)車拱部擋頭處預(yù)留環(huán)向長(zhǎng)約2m的空間，先不安設(shè)擋頭板，以便進(jìn)行封頂作業(yè)。當(dāng)混凝土澆筑至臺(tái)車擋頭約2m處時(shí)，將泵送管接至臺(tái)車擋頭處，通過(guò)軟管從未安設(shè)擋頭板處向拱頂澆筑混凝土：將軟管出口端設(shè)置于模板上預(yù)封頂處，待輸送出的混凝土充滿封頂部分并將軟管埋入混凝土約30cm時(shí)，將軟管拔出約40cm，振搗后連續(xù)輸送混凝土。待其埋入約30cm后，再拔出一次并振搗，直至混凝土澆筑至臺(tái)車擋頭。

（3）當(dāng)混凝土處澆筑至臺(tái)車擋頭時(shí)，一邊安設(shè)擋頭板，一邊澆筑混凝土，并采用插入式振搗棒振搗密實(shí)，直至封頂完畢。

（4）為保證拱部混凝土的密實(shí)性，在拱部預(yù)埋Φ20mm壓漿管，待襯砌混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后再進(jìn)行壓漿處理。

2.5.4 拆模

該隧道二襯是在初期支護(hù)變形穩(wěn)定后施作的，承重模板拆除時(shí)，二襯混凝土強(qiáng)度須達(dá)到20.0MPa時(shí)以上；拆除非承重模板時(shí)，按施工規(guī)范采用最后一盤(pán)封頂混凝土試件現(xiàn)場(chǎng)抗壓達(dá)到的強(qiáng)度來(lái)控制拆模，混凝土強(qiáng)度不得低于5MPa，并應(yīng)保證其表面及棱角不受損傷。

2.5.5 混凝土養(yǎng)護(hù)[7]

拆模前用水沖洗模板外表面，拆模后用水噴淋混凝土表面，以降低水化熱。

（1）應(yīng)在澆筑完畢后的12h以內(nèi)對(duì)混凝土保濕養(yǎng)護(hù)；（2）混凝土澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間：養(yǎng)護(hù)期不少于14d；（3）澆水次數(shù)應(yīng)能保證混凝土處于濕潤(rùn)狀態(tài)；（4）混凝土強(qiáng)度達(dá)到5MPa前，不得拆除堵頭模板；（5）襯砌混凝土實(shí)測(cè)項(xiàng)目偏差須滿足下列要求。

表2 襯砌混凝土實(shí)測(cè)項(xiàng)目偏差表

2.6 二襯施工注意事項(xiàng)

（1）檢查接縫模板、堵頭板是否安裝牢固，檢查灌注部位的作業(yè)窗是否關(guān)閉，檢查輸送管接頭是否牢靠。

（2）灌注混凝土前，必須用水將基底沖洗干凈，灌注時(shí)必須兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，否則造成偏壓導(dǎo)致跑模，灌注部位的作業(yè)窗兩側(cè)必須用銷子插上。

（3）混凝土材料的選用、配合、攪拌、運(yùn)輸、灌注、振搗等要求按混凝土施工技術(shù)規(guī)則進(jìn)行。

3 保證襯砌背部密實(shí)的措施

（1）加強(qiáng)光面爆破控制，提高圍巖基面平整度。

（2）嚴(yán)格施工過(guò)程控制，對(duì)初支平整度不滿足要求的不予驗(yàn)收，直至補(bǔ)噴合格后才允許進(jìn)入下一道工序的施工，確保初支基面平整。

（3）加強(qiáng)防水板鋪設(shè)質(zhì)量控制，特別是防水板固定后的松緊度控制，預(yù)防太緊防水板崩裂，太松形成褶皺導(dǎo)致空洞的出現(xiàn)。

（4）加強(qiáng)二襯混凝土澆筑過(guò)程的振搗質(zhì)量。

（5）加強(qiáng)各工序作業(yè)人員的質(zhì)量意識(shí)和責(zé)任心，把好每道工序質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，二次襯砌是一個(gè)程序比較多的施工過(guò)程，它涉及測(cè)量、防水、鋼筋、模板、混凝土等施工工序及施工技術(shù)，在齊頭巖隧道工程二襯各工序從施工準(zhǔn)備到施工過(guò)程及后期均進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，確保了二襯施工質(zhì)量，有效地提高了隧道二襯的安全性、耐久性、感觀質(zhì)量。

[1]黃河，汪強(qiáng).昭巧二級(jí)公路齊頭巖隧道施工方案[R].重慶市爆破工程建設(shè)有限責(zé)任公司,2010.

[2]王鵬.隧道二次襯砌施工方案的探討[J].山西建筑,2008(04).JTGF80/1-2004

[3]程尚，李凡，陳建平，等.新奧法二次襯砌施工中幾個(gè)問(wèn)題的探討[J].安全與環(huán)境工程，2002(01)

[4]公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:人民交通出版社，2004.

[5]袁遠(yuǎn)泉.淺析隧道二次襯砌施工中的質(zhì)量控制[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2011(17)

[6]趙偉.隧道二襯施工技術(shù)要點(diǎn)及應(yīng)用[J].科技傳播,2011(16).

[7].趙前.隧道二次襯砌澆筑混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)及應(yīng)用[J].科技傳播,2011(15).