帶模注漿技術在大斷面黃土隧道襯砌施工中的應用

高換蓮

（中鐵十八局集團第一工程有限公司，河北 保定 072750）

近年來，鐵路二次襯砌質量問題日益突出，鐵路隧道出現拱頂掉塊、開裂、滲漏水等病害，對運營安全造成了嚴重影響。為解決這些現象的發生，采用帶模注漿技術。帶模注漿技術是通過對襯砌臺車進行改造，在臺車中心設置注漿孔，用法蘭固定，預埋RPC注漿管，二襯澆筑完成后及時從RPC注漿管注漿。

某隧道全長7288m，隧道最大埋深約220m，全長7288m。隧道主要包含Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ三類圍巖，最大開挖高度11.5m，寬度11.6m，二次襯砌最大厚度為0.6m。其中，二襯施工帶模注漿段落全部處于Ⅵ級圍巖施工范圍。

一、施工流程

拱頂帶模注漿施工的主要施工程序為：臺車改進→安裝RPC注漿管→二襯砼澆筑→安裝注漿管并制備漿液→注漿→拆卸、脫模→雷達檢測。隧道襯砌臺車拱頂帶模注漿工藝流程圖詳見圖1。

圖1 襯砌帶模注漿施工工藝流程圖

二、臺車改造

為提高鐵路隧道襯砌質量，避免隧道拱頂出現空洞、不密實、厚度不足，對現行襯砌臺車進行必要的改進，達到帶模注漿的目的。

1.注漿孔位置

根據現場12m臺車為例，在臺車頂部中心線開4個注漿孔，直徑為40cm，主注漿孔與上循環二次襯砌端模距離為60cm～100cm，在襯砌臺車端模100cm～150cm處設置端模排氣孔，中間排氣孔平均分布。布置圖詳見圖2。

圖2 臺車注漿排氣管固定裝置布置圖

2.注漿孔要求

為防止漏漿或法蘭脫落，要將固定法蘭四周滿焊牢固。法蘭厚度10mm，外徑120mm，內徑40mm。RPC注漿管用套管焊接在定位法蘭處，套管長50mm，內徑38mm。

三、RPC注漿管

選用PRC管作為注漿管，因其具有良好的結合性，脫模方便。PRC管長800mm，外徑為35mm,內徑為12mm,壁厚11.5mm,且與注漿定位法蘭尺寸匹配。

改造后的二襯臺車就位后，將準備好的RPC注漿管進行改造安裝，安裝時要頂住防水板，在預留孔處進行“試穿”量測，根據量測數據確定注漿管的長度，也對襯砌厚度是否滿足要求進行檢測。從定位法蘭中試穿RPC注漿管，標記和測量穿入的長度，以實際深度+20mm為標準長度。RPC注漿管管口制作，切除多余長度的RPC注漿管，并在端頭切割“十字”溢流槽，溢流槽深5mm，寬3mm。將溢流槽端朝上安裝RPC注漿管，緊貼防水板或初支面，定位法蘭要安裝牢固，依次安裝其余注漿管，并做好相關記錄。

四、防空洞監測報警器安裝

在拱頂防水板的最高處安裝導電裝置，將電極正負極分開，一頭緊貼防水板，并安裝牢固，線頭外露，另一頭垂直向下，安裝電極時切忌和二襯鋼筋接觸。將連接線從二襯端模引出，連接到配電箱的面板上，每板二襯平均預埋5組探點，配電箱面板上一共為5組，按照順序做好編號并與配電箱編號一一對應，每個警報器代表一組探測點，當襯砌混凝土澆筑至拱頂最高點時，混凝土為帶水導電材料，最高點電極與拱頂預埋的其他電極接通，液位繼電器工作，控制繼電器線圈使聲光報警器報警，警報器鳴閃指示燈亮時代表該點澆筑到位，需及時復位電器，確保信號的真實性。

五、混凝土澆筑

澆筑二襯混凝土要從模板窗口逐窗逐層對稱澆筑，從下往上分層灌入，模板左右兩側灌注高度控制在0.5m以內，前后高差控制在0.6m以內，并及時進行振搗，混凝土傾落高度不超過2m。

六、注漿

1.注漿料選擇

為了提高注漿效果，使注漿料與襯砌混凝土能良好地結合，并對混凝土有修復作用，從注漿料的流動性、膨脹性、泵送性等多方面考慮，最后選用微膨脹注漿料。

2.注漿機及連接件

注漿機制漿采用立式雙層攪拌機，攪拌桶和儲料桶分別分布在上層和下層，在攪拌桶表面有過濾篩和下料電機。攪拌速率為50r/min～72r/min，采用容量為200L的攪拌桶和容量為200L～400L的儲料桶。注漿采用活塞式壓漿機，電機功率和注漿活塞可承受壓力滿足現場要求，使有效垂直輸送距離不小于40m。注漿連接件包含連接套管、定位法蘭、止漿閥門和快速接頭。

3.漿液制備及注漿

拱頂注漿順序從低端往高端開始，二襯混凝土澆筑完畢后2h實施帶模注漿是最佳時間，其與混凝土的結合性能最佳。注漿采用專用的制漿注漿一體機進行操作，材料為專用的充填砂漿。為保證漿液的質量，漿液的拌制過程要連續，材料的用料要嚴格控制。

4.注漿操作要點

注漿順序：由靠近上一板二襯的主注漿孔依次向臺車端模注漿孔進行注漿，4號孔為備用。當下一個注漿孔出漿，且與制漿桶漿液密度一致時，則更換至下一個注漿孔。當注漿壓力表達到1MPa時，直接跳轉至下一個注漿孔。各孔注漿結束，當臺車端模最高處出漿，且與制漿桶漿液密度一致時，則可結束帶模注漿。每孔結束注漿后，要關閉止漿閥門，清洗注漿管、注漿機、接頭，并將未使用完畢的注漿料放置到干燥位置進行存儲。臺車脫模后，敲斷露在外面的PRC注漿管。

注漿結束的標志為端頭模板和排氣孔流出濃漿，如果出漿壓力達到1.0Mpa時，濃漿未流出，則需要更換注漿排氣孔，直至中間排氣孔和臺車端模排氣孔流出濃漿時停止注漿。注漿結束后，卸下注漿軟管，封堵密實注漿孔，帶漿液初凝后便可將定位法蘭卸除。

帶模注漿施工工藝，包括一整套注漿流程、工裝裝備及高性能充填材料，在鐵路隧道施工中通過拱頂帶模注漿施工工藝可有效地提高注漿的質量。目前，某隧道帶模注漿工藝已納入工序管理，每循環襯砌長度11.9m，每循環平均注漿料為100kg。經第三方檢測單位檢測，帶模注漿段落滿足設計要求，確保隧道運營安全。