隧道襯砌分層逐窗澆筑混凝土施工工藝

趙繼平

（中鐵一局集團第五工程有限公司，陜西寶雞721006）

國內隧道拱墻襯砌混凝土主要采用整體式模板臺車、輸送泵泵送澆筑混凝土施工，由于傳統澆筑工藝的缺陷導致澆筑成型混凝土強度離散性大、不能滿足設計要求，且易在拱頂襯砌背后形成脫空、不密實等質量缺陷，在列車運營過程中，由于拱頂不密實、脫空段落易剝落給安全行車及保證隧道襯砌結構的穩定帶來極大安全隱患。由中鐵一局集團承建的大臨鐵路站前1標，為解決隧道襯砌強度離散性大、拱頂脫空及不密實、外觀質量差等缺陷，進行工藝優化，本項目采用襯砌逐窗分層澆筑混凝土工藝施工，有效解決了傳統襯砌澆筑工藝的質量缺陷，得到了建設單位和各兄弟單位高度認可，并加以推廣。

1 工程簡介

新建大理至臨滄鐵路站前土建工程DLZQ-1標，位于云南省大理州下關鎮和巍山縣大倉鎮境內，標段起止里程DK0+000～DK27+540.2，長27.54km，以及全線制梁、鋪架、彈性支承塊預制等工程。大麥地隧道是本標段的重難點工程,也是全線控制工程之一，隧道起訖里程為DK0+500～DK12+150，全長11650m，全隧共設4座無軌雙車道斜井。隧道區通過了鳳儀背斜、大合江斷層及三岔河向斜，構造比較復雜，洞身地層巖性主要為粉質粘土和泥巖夾粉砂巖、石膏、石英砂巖、砂巖、泥巖、鈣質礫巖、砂巖，地下水以基巖裂隙水為主，富水性弱至中等，隧道最大涌水量13231m3/d。

2 工藝特點

（1）襯砌混凝土澆筑：實行分層逐窗澆筑，減小混凝土出料口至澆筑面高度，臺車各窗口間混凝土澆筑間隔時間短，提高入模混凝土質量，避免混凝土表面出現施工“冷縫”。

（2）混凝土振搗：拱腰以下部位采用插入式振搗器為主、附著式振搗器為輔的振搗方式，拱腰以上部位采用附著式振搗器進行振搗；鋼筋混凝土段采用附著式振搗器為主、插入式振搗器為輔的振搗方式；無筋段混凝土采用插入式振搗器為主、附著式振搗器為輔的振搗方式。

（3）拱頂混凝土澆筑：采用不少于2個封頂澆筑孔，確保拱頂混凝土澆筑密實。

（4）采用襯砌分層逐窗澆筑工藝可提高混凝土密實度、強度、耐久性，減少混凝土表面氣泡、蜂窩麻面等質量缺陷。經無損檢測驗證，襯砌混凝質量明顯提高。

3 施工工藝流程

工藝流程如圖1所示。

4 操作要點

4.1 現場施工準備

（1）襯砌混凝土澆筑前，采用全站儀對澆筑段基面進行逐點測量，測量完成后繪制隧道斷面圖，將實測的斷面與設計斷面進行對比、檢查二襯厚度是否符合設計要求。檢查基面平整度和基面有無突出尖銳物體存在，為下一步防水板的掛設做準備。

（2）鋪設環向、縱向排水盲管，鋪掛土工布和防水板。其防水板的焊接工藝和鋪設松弛度要符合質量要求。

（3）按照設計置綁扎二襯鋼筋。二襯鋼筋環向間距、縱向間距、層間距、保護層厚度應符合設計要求，鋼筋焊接中要采取防護措施防止燒壞防水板。

圖1 襯砌逐窗澆筑混凝土施工工藝流程圖

（4）在上述3條自檢合格并報現場監理工程師驗收合格后，二襯臺車走形至待澆筑襯砌混凝土地段，擴張、升降就位。人工安裝臺車襯砌端頭鋼端模、止水帶、加固絲杠、臺車面板噴涂脫模劑、鋪設輸送泵管。

（5）確認上述準備工作均已完成后，報檢現場監理工程師申請二襯混凝土澆筑，經現場監理檢查合格同意澆注后填寫本次混凝土澆筑委托單。

4.2 澆筑襯砌混凝土

4.2.1 泵送混凝土澆筑前準備工作

（1）試驗人員依據施工配料通知單對攪拌機各種原材料的計量參數進行設定，確認無誤后，開始進行混凝土的拌和，首盤混凝土出站前對坍落度、含氣量、和易性進行檢測，確認混凝土性能滿足要求后開始正式拌和并將混凝土運輸至現場。

（2）混凝土到達現場后，現場試驗人員檢測混凝土坍落度、入模溫度，滿足要求后開始澆筑；混凝土測試指標不合格時嚴禁澆筑，混凝土退回攪拌站重新調配，嚴禁在現場私自加水隨意調整混凝土的用水量而影響混凝土強度等級。

（3）混凝土罐車到達指定卸料位置后，在卸料之前要加速轉動混凝土攪拌罐不少于30s，以降低由于混凝土運輸過程對混凝土拌合物性能的影響。

4.2.2 混凝土澆筑施工過程

（1）分層分窗澆注。為將混凝土料盡可能均勻地分布在每一澆筑層，在臺車平臺部位設置三通泵送管口，在三通泵送管的兩側管口處設置接料斗，接料斗與溜槽聯通，混凝土經由輸送泵-三通泵送管-兩側接料斗-溜槽-各層窗口-入模，將混凝土料均勻地分布到各個窗口位置。

在襯砌臺車工作平臺上設置前后2組固定式三通泵送管及配套接料斗，每個接料斗配備2組溜槽，第一節溜槽長度根據接料斗至最近窗口間距離進行加工，溜槽下端設置4個栓接孔，按第一節溜槽下端至其余窗口間距離分別加工1.0m、1.5m、2.5m溜槽可與第一節溜槽栓接，確保混凝土能夠通過溜槽進入平臺以下各工作窗口。

接料斗設置活動中隔板，混凝土澆筑過程中，注意觀察混凝土澆筑高度，當左側混凝土澆筑高度達到60～80cm時，暫停澆筑該側混凝土并關閉工作平臺上左側三通管口，打開右側三通管口和接料斗中隔板開始澆筑右側襯砌混凝土，右側混凝土澆筑高度達到60～80cm時，換至左側進行混凝土澆筑，如此循環完成拱腰以下窗口（臺車工作平臺高度以下窗口）部位的襯砌混凝土澆筑。

澆筑拱腰部位（臺車工作平臺至拱頂之間）襯砌混凝土時，在襯砌臺車工作平臺部位的三通泵送管處連接耐磨橡膠軟管進入臺車工作窗口、泵送混凝土入模的方案，通過更換不同長度的耐磨橡膠軟管實現拱腰部位襯砌混凝土的逐層分窗澆筑施工。

（2）混凝土封頂。當混凝土澆筑面已接近頂部（以高于模板頂部為界限），進入封頂階段，襯砌臺車長度一般分為9m、12m兩種，僅靠泵送入模混凝土自身的流動性無法保證封頂混凝土將襯砌斷面以內空間全部填滿，根據混凝土設計配合比的和易性并經現場觀察、地質雷達無損檢測結果確定拱頂部位封頂澆筑孔布置原則如下：9m長度襯砌臺車在距端頭3m、6m處設2處封頂澆筑口，12m長度襯砌臺車在距端頭3m、6m、9m處設3處封頂澆筑口，澆筑拱頂部位混凝土時安排專人注意觀察拱頂混凝土是否澆筑密實；為保證拱頂襯砌斷面內空氣能夠順利排出，在防水板頂部粘接一道打孔排氣管（?30mmPVC管），排氣管與防水板粘接牢固。澆筑封頂混凝土后期當發現有水（混凝土表層的離析水、稀漿）自排氣管中流出時，即說明模板內已完全充滿混凝土，停止澆筑混凝土，疏通排氣管。澆筑封頂混凝土時從內向端模方向開始向臺車外側端頭灌注，以利于排除空氣。

4.3 二襯混凝土振搗

混凝土入模后振搗效果的差異對最終成型襯砌混凝土的質量起著至關重要的作用，根據襯砌混凝土的類型及不同澆筑部位對振搗方式的要求，采用插入式振搗器、附著式振搗方式2種振搗方式相互配合進行振搗作業，以提高混凝土密實度、強度、耐久性，減少混凝土表面氣泡、蜂窩麻面等質量缺陷。

拱腰以下的邊墻部位采用插入式振搗器為主、附著式振搗器為輔的振搗方式，拱腰以上部位采用附著式振搗器進行振搗；鋼筋混凝土段采用附著式振搗器為主、插入式振搗器為輔的振搗方式；無筋段混凝土采用插入式振搗器為主、附著式振搗器為輔的振搗方式。

插入式振搗器的振搗范圍為窗口左右兩側混凝土；附著式振搗器布置于臺車各工作窗口之間，梅花型布置，具體布置間距根據所選用的振搗器有效作用距離計算后確定，每臺附著式振搗器設計獨立開關并進行編號，以澆筑混凝土的先后順序為原則進行編號，可有效避免因誤開振搗器而形成過振、漏振現象的發生。

振搗棒振搗混凝土時，振搗棒應該快插慢拔，插點要均勻排列，振動棒要垂直插入垂直拔出逐點振搗逐點移動，順序進行，移動間距不宜大于振搗器作用半徑的1.5倍，嚴禁將振搗棒放入混凝土后從前到后拖拉式振搗混凝土。混凝土振搗上一層時應插入下一層50～100mm，以使兩層混凝土結合牢固，振搗要避免漏搗、過搗,振搗時不得觸及鋼筋和模板。上層和下層振搗時間差不應超過2h。

附著式振搗器振搗時，待混凝土澆筑到振動器上方1m高處，開動整排附著式振動器，同時振動15s，然后繼續灌注。脫模后對襯砌混凝土表面外觀質量進行檢查，若混凝土表面出現明顯“蜂窩、麻面、翻砂”等質量缺陷，對附著式振搗器時間進行調整，確保混凝土的表觀整體平整度及光潔度滿足設計及規范要求。

5 質量控制

（1）加強混凝土各環節管理，坍落度波動小于2cm，嚴禁隨意加水。

（2）附著式振搗器應根據臺車各工作窗口間距及附著式振搗器有效振搗半徑合理布置。

（3）每臺附著式振搗器應編號并設置獨立控制開關，避免澆筑混凝土過程中發生過振、漏振現象。

（4）襯砌臺車頂部封頂澆筑孔數量應不少于2個，確保封頂混凝土能夠將襯砌拱頂范圍內有效填充，避免在襯砌拱頂形成大面積脫空。

（5）在襯砌拱頂防水板內緣處埋設縱向排氣孔與注漿管，混凝土澆筑完畢后及時對襯砌背后局部脫空地段進行回填注漿。

6 效果評價

襯砌逐窗澆筑混凝土能夠有效保證混凝土的密實，避免襯砌澆筑完成后襯砌背后出現脫空、減少表面質量缺陷，保證襯砌混凝土“內實、外美”，大大減低隧道投入運營前后的返工及缺陷處理費用，提高隧道的整體施工質量。

可避免因襯砌混凝土質量缺陷對隧道運營形成的安全隱患，提升企業聲譽，對企業的長遠發展有利。

采用逐窗分層澆筑法進行襯砌混凝土澆筑施工后，經無損檢測驗證，效果顯著提升，有效解決了襯砌脫空、不密實、外觀質量差等缺陷整治。