隧道二次襯砌混凝土頂拱帶?；靥钭{施工技術(shù)

王 吉 成

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 611730)

1 概 述

由于高速鐵路隧道為電氣隧道，不準(zhǔn)有滲漏水，因此在隧道初期支護(hù)與二次襯砌混凝土之間布置土工布及防水板進(jìn)行防水，且防水板的鋪設(shè)按照設(shè)計(jì)要求留有一定的松弛度，進(jìn)而造成防水板與二次襯砌混凝土之間存在孔隙。為了解決二次襯砌混凝土頂拱與防水板之間出現(xiàn)的空腔及不密實(shí)等難題，筆者以京張高鐵草帽山隧道二次襯砌混凝土頂拱帶模注漿為例，詳細(xì)地介紹了帶模注漿施工工藝及控制要點(diǎn)等方面的情況，達(dá)到了隧道二襯頂拱密實(shí)的目的，避免了傳統(tǒng)襯砌后回填注漿液與襯砌混凝土“兩層皮”的現(xiàn)象，使襯砌結(jié)構(gòu)整體性更好。

新建京張鐵路草帽山隧道全長(zhǎng)7 340 m，為單洞雙線隧道，隧道位于低山丘陵區(qū)，線路走向大體與草帽山山體走向平行。隧道按250 km/h客運(yùn)專線隧道設(shè)計(jì)，其中Ⅲ類圍巖段長(zhǎng)3 700 m，Ⅳ類圍巖段長(zhǎng)635 m，Ⅴ類圍巖段長(zhǎng)3 005 m。二次襯砌混凝土標(biāo)準(zhǔn)段為每12 m一段，共計(jì)分612段。隧道分為進(jìn)口工區(qū)、斜井工區(qū)、明洞工區(qū)共計(jì)六個(gè)工作面施工，每個(gè)工作面配一臺(tái)12 m長(zhǎng)全自動(dòng)液壓式鋼模臺(tái)車作為二襯混凝土模板。

2 隧道二襯頂拱帶模注漿施工技術(shù)

2.1 注漿孔布置及注漿管安裝要求

采用在襯砌臺(tái)車模板頂部預(yù)留SM-RPC注漿管(以下簡(jiǎn)稱RPC管)的方式施工。注漿管的數(shù)量及布置原則：在12 m長(zhǎng)的襯砌臺(tái)車正頂拱設(shè)置4個(gè)直徑為45～50 mm的注漿孔，具體為在靠近先澆二襯混凝土側(cè)的鋼模臺(tái)車的端模0.6～1 m處開第一個(gè)孔，在模板的另外一端距離端模1～1.5 m處開最后一個(gè)孔，中間開孔均勻布置(圖1)。注漿孔開好后，將配套法蘭盤與鋼模臺(tái)車滿焊焊接(圖2)。

注漿孔中安裝外徑為36 mm、內(nèi)徑為15 mm、壁厚10.5 mm的注漿管，管體徑向抗壓強(qiáng)度不小于100 kN/m，管體抗折強(qiáng)度不小于28 MPa。注漿管安裝時(shí)量測(cè)防水板與法蘭外口的實(shí)際深度，以實(shí)際深度+2 cm為標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，裁切RPC管的多余部分，并與防水板接觸部位切出十字槽口。注漿管兼做量測(cè)并預(yù)判拱頂混凝土的真實(shí)襯砌厚度；澆筑拱頂混凝土?xí)r，注漿管口作為觀察口，以是否泌漿為準(zhǔn)，判斷混凝土是否澆筑到拱頂。

2.2 注漿配比及性能要求

2.2.1 配合比

注漿料的水料比宜為0.18～0.2。

2.2.2 注漿料的物理及環(huán)保性能指標(biāo)

所配制的微膨脹結(jié)合注漿料(HoJa—53F)的勻質(zhì)性及環(huán)保性能應(yīng)滿足表1中的規(guī)定。

2.2.3 注漿料漿體具有的基本性能

所配制的微膨脹結(jié)合注漿料的漿體性能指標(biāo)應(yīng)滿足表2中的規(guī)定。

2.2.4 注漿料漿體結(jié)合性能

所配制的微膨脹結(jié)合注漿料與襯砌混凝土的結(jié)合性能及注漿管的結(jié)合性能應(yīng)滿足表3中的規(guī)定。

2.3 帶模注漿工藝

圖1 注漿孔布置圖

圖2 注漿管及注漿連接器示意圖

表1 微膨脹結(jié)合注漿料的勻質(zhì)性及環(huán)保性能要求表

澆筑混凝土前，在鋼模臺(tái)車上預(yù)埋固定的RPC注漿管，二次襯砌混凝土澆筑完2～4 h后，通過預(yù)埋注漿管進(jìn)行拱頂120°范圍內(nèi)的注漿。注漿采用專用的制漿、注漿一體機(jī)進(jìn)行操作，注漿材料具有微膨脹、高流動(dòng)性、早強(qiáng)、無泌水等特性，不僅起到了空洞充填作用，而且能起到彌補(bǔ)或修復(fù)襯砌混凝土厚度不足等缺陷的作用(圖3)。

表2 微膨脹結(jié)合注漿料的漿體性能要求表

表3 微膨脹結(jié)合注漿料之結(jié)合性能要求表

2.3.1 安裝RPC注漿管

二襯模板臺(tái)車就位后，將準(zhǔn)備好的RPC注漿管(作用：注漿管、排氣、排水孔)通過鋼模臺(tái)車預(yù)留的灌漿孔處進(jìn)行“試穿”量測(cè)，確定RPC注漿管的安裝長(zhǎng)度并檢測(cè)其襯砌厚度是否滿足設(shè)計(jì)要求，具體標(biāo)準(zhǔn)以RPC注漿管頂住防水板長(zhǎng)度+2 cm為準(zhǔn)。

2.3.2 記錄RPC管的埋入深度

圖3 帶模注漿工藝流程圖

在RPC注漿管頂住防水板后做兩個(gè)標(biāo)記線，記錄RPC管的的埋入深度。第一個(gè)標(biāo)記線與模板外模邊線平齊，用來檢測(cè)襯砌厚度是否滿足要求；另一條標(biāo)記線為襯砌模板外模板線+定位套管(4.3 cm)+2 cm，即RPC注漿管的下料長(zhǎng)度。

2.3.3 澆筑混凝土并觀察預(yù)埋管出漿

襯砌混凝土應(yīng)左右對(duì)稱澆筑，第一層左右兩側(cè)混凝土面的高差不得超過0.5 m，其后的前后高差不得超過1 m?；炷翝仓?yīng)由下向上逐窗逐層自模板窗口灌入。澆筑拱頂混凝土?xí)r，注漿管作為觀察口，注意觀察預(yù)埋管是否出漿并將其作為判斷混凝土是否澆筑到拱頂?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，必要時(shí)可對(duì)注漿觀察口進(jìn)行清理，避免堵塞。

2.3.4 注漿液的制備及帶模注漿

二次襯砌混凝土澆筑完后2～4 h通過預(yù)埋注漿管進(jìn)行拱頂120°范圍內(nèi)的注漿。開動(dòng)攪拌機(jī)，先加入一半的注漿材料，開動(dòng)下料振動(dòng)電機(jī)，然后加入全部的拌和水，再繼續(xù)加入另一半注漿材料，攪拌2～3 min(或遵照設(shè)備使用說明)，攪拌成均勻的漿體。拌制過程中，嚴(yán)格按照材料配置量進(jìn)行拌制，確保漿液的質(zhì)量。

打開制漿桶卸料閥門，使?jié){體快速流出到儲(chǔ)漿桶，然后關(guān)閉制漿桶卸料閥門。漿料放入儲(chǔ)漿桶后，將注漿管放到排水溝邊緣，啟動(dòng)注漿泵，將管體中的水全部擠出后停止注漿泵。將注漿管管頭提升到襯砌臺(tái)車上，與臺(tái)車注漿接頭連接。啟動(dòng)注漿泵，開始注漿。拱頂?shù)淖{順序按照從隧道低端往高端的順序依次進(jìn)行注漿。如果隧道無坡度，可以從靠近先澆段注漿孔向后澆段方向的孔依次注漿。

2.3.5 注漿要求

注漿過程中，觀察臺(tái)車上注漿孔處的壓力表和端模的出漿情況。如果端模圓弧的最高點(diǎn)漏漿，先停止注漿泵并及時(shí)使用塑料薄膜等進(jìn)行封堵后繼續(xù)注漿，直至端頭出漿濃度與制漿桶中一致。再更換至下一個(gè)注漿孔，依次類推。注漿中，注漿壓力為0.6～1 MPa，如果壓力表超過1 MPa時(shí)，直接換至下一注漿孔。每一個(gè)注漿孔原則上均需注漿，但如在注漿過程中鄰近未注漿的孔流出濃漿3～5 s，該孔可以封閉，不需注漿。

2.3.6 注漿結(jié)束

最后一孔注漿中，如端模最高處的出漿濃度與制漿桶中的漿一致時(shí)，注漿可以結(jié)束。拆卸注漿連接頭并及時(shí)堵塞RPC注漿管管口。待漿液初凝后卸除定位法蘭。

2.3.7 留樣檢測(cè)

注漿時(shí)，在軟管管頭處抽樣進(jìn)行漿液的流動(dòng)性、抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)。

2.3.8 設(shè)備清洗

注漿結(jié)束后，對(duì)注漿設(shè)備進(jìn)行清洗。

2.3.9 后期驗(yàn)證

采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行無損檢測(cè)或鉆芯驗(yàn)證，檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié) 語

新建京張高速鐵路草帽山隧道二襯頂拱帶模注漿孔的布置、注漿要求、注漿材料性能及二次襯砌混凝土澆筑完成2～4 h后頂拱120°范圍內(nèi)注漿工藝等施工技術(shù)的應(yīng)用，解決了隧道二襯混凝土頂拱脫空、不密實(shí)等問題，避免了傳統(tǒng)頂拱二襯后回填注漿液與襯砌混凝土出現(xiàn)“兩層皮”的現(xiàn)象，使襯砌結(jié)構(gòu)整體性更好，確保了襯砌拱頂帶模注漿的質(zhì)量，可為鐵路隧道、水電隧道及地鐵隧道工等二襯頂拱回填注漿制定施工方案時(shí)提供借鑒。