淺析隧道工程二次襯砌施工工藝

曹夢娟

(中鐵十八局集團第一工程有限公司，天津 300000)

在隧道工程施工建設中，科學合理地應用二次襯砌施工工藝，具有加固支護、優化路線防排水系統、美化外觀以及方便設置通訊、照明、監測等設施的作用，同時可以有效適應現代化高速道路隧道建設的要求。但我國對此方面的研究還有待進一步深入，因此本文基于工程實例，對隧道工程二次襯砌施工工藝做了如下分析：

一、案例分析

蒙華鐵路王家灣隧道位于陜西省延安市安塞縣王家灣鄉，隧道最大埋深約220m，進口里程DK266+945，出口里程DK274+233，全長7288m。為加快施工進度，解決施工及運營期間通風、排水及棄碴等問題，結合地形、地質條件，于DK269+500和DK271+500線路前進方向左側設置無軌雙車道運輸斜井兩座；1#斜井位于線路大里程方向的右側，1#斜井中線與線路左側中線大里程方向成夾角90°，1#斜井長度275m，最大坡度10%,最大埋深112m；2#斜井位于線路大里程方向的左側，2#斜井中線與線路左側中線大里程方向成夾角83°，2#斜井長度293m，最大坡度11.54%，最大埋深64m。斜井均位于黃土高原梁峁區，地形起伏較大，沖溝發育，進出口均位于沖溝中，無路，交通不便。

二、二次襯砌的作用

和初期襯砌相比，二次襯砌對隧道工程質量的影響更大，但支護和襯砌之間存在空隙，或者初期襯砌混凝土密實度不夠時，就會導致隧道拱部的圍巖產生壓力呈馬鞍形分布。簡而言之，就是拱頂比較小，但拱腰會大幅度增加，甚至會在拱頂附近產生襯砌外側拉力。當支護和襯砌緊密粘貼在一起時，可以為徑向力和切向力的傳遞提供良好的條件，也就可以進行整體結構驗算。兩層間設有防水層時，按組合結構驗算，只傳遞徑向荷載。

二次襯砌的主要作用為：圍巖級別不同，二次襯砌的差異也不盡相同。就一級穩定性圍巖而言，由于其結構比較穩定，在具體施工建設中，圍巖和初期支護的變形系數比較小，因此，在一級圍巖施工中，二次襯砌基本上不需要承受圍巖的壓力，此時二次襯砌的主要作用是防水和安全儲備，以及增加了隧道施工的美觀性。而對于二級硬質圍巖而言，雖然圍巖和初期支護的變形系數比較小，二次襯砌所承受圍巖的壓力比較小，但在具體施工建設中，考慮到錨桿鋼筋銹蝕情況，而初期支護的質量不穩定性，進行二次襯砌的主要目的是增加支護襯砌的安全性。

三、隧道工程二次襯砌施工工藝

（一）襯砌

王家灣隧道考慮6臺襯砌臺車，前期王家灣隧道進口、1#斜井、2#斜井、出口各安排1臺襯砌臺車，臺車長度暫按12m考慮；后期根據施工進度1#斜井與2#斜井各上一臺。固定二襯環向止水帶使用對夾端模，使用仰拱內模。區段劃分圖如圖1所示。

圖1 區段劃分圖

圖2 隧道工程二次襯砌施工工藝

圖3 仰拱棧橋立面示意圖

貫徹仰拱先行的原則，采用仰拱棧橋進行施工，確保施工質量。機械清底，混凝土全幅澆筑。仰拱填充混凝土在仰拱混凝土終凝后澆筑。根據監控量測數據，確定二次襯砌的施作時間。洞身采用液壓式襯砌臺車，墻拱一次襯砌施工，臺車長度12米。拱頂埋壓漿管，提高混凝土的密實度。為確保混凝土的配制速度能充分滿足澆筑需求，選擇集中供應的方法，然后通過車輛運輸到施工現場，再通過相應的混凝土抽送泵運輸到指定位置進行澆筑。當隧道圍初期支護基本滿足實際要求后，即可進行二次襯砌施工。隧道圍巖和支護的變形要盡量符合以下標準：第一，隧道圍巖的變形速率明顯降低，并逐步趨于緩和；第二，通過一系列計算和監控量測，確定拱腳附近平均7天的平均值在0.2mm/d以下；第三，隧道拱部下沉的速度在0.15mm/d以下。

（二）二次襯砌施工工藝

隧道工程二次襯砌施工工藝如圖2所示。

在隧道工程施工建設中應用二次襯砌施工技術要滿足以下幾點要：

第一，通常情況下，隧道工程初期支護和二次襯砌相互結合的緊密度，對襯砌受力情況有很大影響。比如：支護和襯砌之間存在空隙，或者初期襯砌混凝土密實度不夠時，就會導致隧道拱部的圍巖產生壓力呈馬鞍形分布，不利于隧道工程施工質量和結構穩定性的提高。

第二，當支護和襯砌的連接比較緊時，二者之間可進行徑向力和切向力的傳遞，而且兩層間設有防水層時，按組合結構驗算，只傳遞徑向荷載。

第三，在隧道工程施工建設中，為最大限度上提高施工的質量，避免下滲水對隧道工程結構的影響，在具體設計過程中，必須對二次襯砌的變形情況進行嚴格控制。

（三）二次襯砌施工技術的要點分析

在案例隧道工程施工建設中，混凝土的供應由混凝土拌和進行集中供應，有效滿足了二次襯砌對混凝土的需求。在進行隧道仰拱施工建設中，為提升施工質量，采用仰拱棧橋法進行施工，此種方法可以有效降低外界因素對施工造成的干擾。

根據具體的設計要求，案例隧道工程，采用噴錨構筑法先進行初期支護處理，變形量明顯降低。除此之外，在具體施工中，要定期對隧道開挖斷面和防排水系統進行自檢，然后把自檢的結果如實上報給現場工程監理人員進行第二次檢驗，發現問題及時處理，確認無誤后方可移動臺車到位。

在進行混凝土澆筑時，要遵循水平分層澆筑的原則，根據隧道工程實際情況，合理調整混凝土灌注的速度和高度，在單側進行混凝土澆筑時，澆筑的厚度不能超過1m，為保證混凝土澆筑的質量，輸送管控到澆筑面垂直距離混凝土的高度要控制在1.5m以內，避免發生離析，如果不可避免，則要采用串筒和滑槽的方法進行處理。

在混凝土實際澆筑時，然后根據實際需求設置相應的預留設施工縫，施工縫預留情況要先征得現場工程監理人員的實際需求，保證隧道工程施工質量。允許間歇時間表如表1所示:

表1 允許間歇時間表

（四）填充施工方法

就案例工程而言，施工工程量比較大，而施工周期比較短，在具體施工建設中由于施工范圍比較大，而且工期比較緊，為滿足實際需求，要最大限度地降低仰拱鋪底對隧道工程施工的影響，在開始施工前，利用仰拱棧橋如圖3所示：保證運碴車輛和其他車輛的通行。

（五）充填壓漿

在具體施工建設中，為最大限度地提升初期支護與二次襯砌施工的緊密性，并保證隧道工程施工建設的質量，案例工程在施工中當隧道工程二次襯砌混凝土施工和質量完成并達到80%強度后。

注漿鋼管縱向間隔2m～3m一處，可在大模板臺車面板加工時考慮開口，二襯時將注漿管在模板面板插進固定即可。鋼管注漿口突出襯砌內緣5cm～10cm，以便于連接，注漿結束后，切除，與二襯面平齊。

注漿材料采用1：1水泥漿，回填注漿壓力采用0.05MP～0.1MP。材料采用M10水泥砂漿，其配合比根據現場試驗確定。

注漿前先做注水試驗，注水試驗是二次襯砌施工的主要工序之一。在具體施工建設中，為最大限度地保證隧道工程施工質量，就需要進行全方位的注水試驗，發現問題及時處理。通過注水試驗，可以清楚準確地了解到注漿管的連接是否緊密，整個二次襯砌過程中，對注漿儀表是否正常也要進行全方位檢驗，發現問題及時處理或者更換，避免造成更加嚴重的損失。比如：在埋設預埋鋼管時，具體位置要進行全方位的放樣測量，最大限度地保證鋼管埋設的位置的準確，通過點焊的方法進行固定。

（六）防水

暗洞防水：防水是隧道工程二次襯砌中要著重解決的問題之一。就案例工程而言，二次襯砌和初期支護上鋪設了EVE防水板，此種防水板的厚度為1.5mm，同時在初期支護和EVE防水模板上敷設了無紡布，進一步提高了隧道工程的防水性。二次襯砌混凝土抗滲等級不小于P8。拱墻環向施工縫設中埋式橡膠止水帶和外貼式橡膠止水帶，仰拱環向施工縫設中埋式橡膠止水帶；縱向施工縫設中埋式鋼邊橡膠止水帶加膨脹止水膠；變形縫填充聚苯板并加設鋼邊橡膠止水帶和外貼式橡膠止水帶，變形縫內緣采用雙組分聚硫密封膏嵌縫。二襯拱部每隔3m～5m預留回填注漿孔，待混凝土達到設計強度后，進行充填注漿。

明洞防水：洞襯砌采用防水鋼筋混凝土，外涂防水涂料，鋪設外貼防水層和隔水層。

綜上所述，本文結合工程實例，深入分析了隧道工程二次襯砌施工工藝。分析結果表明，隧道工程施工建設中，采用科學合理二次襯砌施工技術可大幅度提升隧道工程施工質量和安全性。近年來，我國社會經濟快速發展，隧道工程越來越多，和地面工程相比，隧道工程影響因素眾多，任何一個環節控制不當，都會造成要嚴重的經濟損失。二次襯砌施工技術具有施工質量高、效率快等優勢，值得大范圍推廣應用。

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