試論隧道工程二次襯砌施工工藝

張河勇

（三明市高德勘察設計有限公司， 福建 三明 365000）

1 工程概況與設計原則

1.1 工程概況

本隧道工程的訖樁號為：K12+480 至K13+375，全長896 米，為單洞雙向行車隧道，在洞口段上覆蓋砂巖殘積粘性土，中層為風化砂巖。

1.2 設計原則

隧道工程二次襯砌施工結合實際路段，綜合分析地形指標，以工程造價和環境保護為前提，分析隧道進出口地質和施工條件、隧道長度和排水等多方面因素，設計原則為：

1.分析隧道路段周邊地形、地質、水文和生態情況等綜合條件，按照隧道規模和自身結構等制定施工方案，盡量將隧道軸線設置在地質環境好的地下，洞口處地質環境好，有利于施工順利進行。

2.在施工工程中重視隧道工程二次襯砌設計中的環境保護，堅持以生態平衡為前提，盡量減少施工對自然環境的破壞，將隧道和自然環境融為一體。

3.整個設計過程遵循全壽命周期成本的工作理念，使用先進技術，將動態跟蹤設計引入到隧道工程中，加入綜合分析，以期提升整個工程持久性，保證后期維護工作的有效進行。

2 隧道工程二次襯砌施工工藝研究

2.1 主要施工方法

隧道中二次襯砌施工，總體上使用光面爆破，外墻處使用預裂爆破，最大程度保持周邊巖體完整性，減少挖掘量，提升初級支護承載能力。該工程的隧道使用V 級圍巖地段形式，預留中心土的形式施工，將Ⅴ、Ⅳ級圍巖路段當做二次襯砌的重要承力結構，緊隨核心土開挖掌子面。結合受力需求，隧道縱向在地質變化和襯砌時變化的位置，設置沉降縫和邊墻的施工標準。

2.2 明暗洞施工

明洞處二次襯砌施工使用的是60 厘米厚的鋼筋混凝土結構，填土高度不能小于2 米，填土橫坡在20%的時候，最大填土厚度到5 米。明洞最低承載力為300KPa，待設計強度符合標準后，再回填，令壓實度高于90%。然后進行結構計算，如回填土荷載、自重荷載和坡頂滾石沖擊荷載等，使用漿砌片石回填邊墻時計算地基彈性抗力。明洞施工過程中還要明確設計圖紙，在邊墻處漿砌片時回填上保證密實，使用回填土也要有對稱性，不允許超過回填設計厚度和橫坡度，充分保證施工條件和實際施工吻合，如發現地質條件和設計值相差較大，就要及時反應出相對策略，作出科學的處理。

隧道中二次襯砌施工則是按照新奧法原理開始設計，使用復合式手段，即先使用噴、網和錨等手段，二次襯砌則根據圍巖級別的不同種類，使用鋼筋混凝土或者素混凝土一同襯砌。如果使用復合襯砌參數，則結合圍巖級別、工程地質水文條件和隧道埋設深度等進行對比對照，對整個施工過程進行模擬分析和整理，掌握圍巖和結構應力發展和變形的過程，進而調整施工參數。最后使用計算軟件，核算初期支護、二次襯砌等涉及強度，并精準測量圍巖數據。

按照隧道深埋和荷載力的不同，此工程設計三種形式的復合式襯砌方案，如表1：

表 1 復合襯砌支護參數表

施工地段中的隧道洞口處，加強段Ⅴ級圍巖地段處，因為巖體風化嚴重，穩定時間較短，洞口處挖掘跨度大，二次襯砌施工需要承擔的荷載度也大，因此使用承載性強的C25 鋼筋混凝土結構，并在Ⅴ級圍巖處的二次襯砌緊跟掌子面。Ⅳ和Ⅲ級圍巖層，因為穩定性強，可以在一定程度上產生穩定的承載拱，所以按照結構的實際承擔力度使用適合的混凝土材料。施工過程中一定要注意前期施工中支護的變形和穩定性監測，科學制定二次襯砌的施工時間，盡量提升隧道建筑的整體承載能力。

2.3 輔助施工

本隧道施工過程中使用的輔助施工措施有下面幾點：

1.超前長管棚位于Ⅴ級淺埋圍巖洞口，材料為節長三米和六米的熱軋無縫鋼管，環向間距為45 厘米，使用絲扣連接，然后在距離鋼管尾端4.5 米處鉆壓漿孔。鋼管安置在襯砌拱部，令鋼管的位置不能偏離標準20 厘米，隧道縱向在同一斷面中接頭數量不能超過50%，兩個相鄰的鋼管的接頭也要錯開1 米左右。思考到鉆進中的下垂性，將鉆孔方向沿著鋼管中位置向上偏1 度，令成洞面穩定，在二次襯砌施工中加入長和厚分別為2 米和60 厘米的混凝土套拱。利用測量儀器測定鉆孔位置和方向，并在鉆進時使用測斜儀器測定鋼管的傾斜程度，及時糾正歪斜的鋼管，保證開挖和支護的正常進行。

2.超前注漿小導管，經常被運用于V 級圍巖，小導管使用3.5 米長的熱軋無縫鋼管，距鋼管尾部1 米處鉆壓漿孔。環向間距40 厘米，將外插角控制在12 度左右，從鋼架處穿過，每排導管縱向處至少互接1 米。

3.超前錨桿，被運用于Ⅳ級圍巖地段，保證圍堰的穩定性與安全性，超前錨桿使用3.5 米長的藥卷錨桿，環相間距為40 厘米。縱向搭接長為1 米。實際施工是錨桿方向隨巖體結構確定。

4.加固注漿，此過程分為小導管、長管棚和周邊加固注漿等，運用于Ⅴ級、Ⅳ級圍巖地段，利用注漿手段，提升圍堰自身的承載能力，增強巖體中結構的彈性抗力，優化工程結構，長管棚和小導管注漿都是根據洞口長管棚和洞內小導管進行的敷設鋼管，周邊架構注漿則使用D25 中空注漿系統。

注漿技術使用的是單液注漿方法，不但簡化施工技術，還能減少造價，提升建筑結構的固定性，所以注漿前要先進行單液注漿試驗，原料以水泥為主，按照質量比灌入一定比例的水玻璃，如單液注漿，起到鞏固圍巖的目標。在隧道中的注漿參數為：水泥漿水灰比為1:1；玻璃水濃度為35%；注漿壓力為0.6MPa 左右。

2.4 二次襯砌施工質量控制

一方面，準備工作的質量控制。施工前的準備工作很重要，二襯澆筑前，做好相關設備的運維，如輸送管道中的清潔和振動棒的檢修等。準備材料，如碎石、水泥和沙子。二次襯砌中混凝土使用量變化很大，這和初次襯砌有關系。如圍巖處開展的二次襯砌，一臺12 米長的襯砌臺車澆筑混凝土一次可澆筑110m3左右，但是二次襯砌澆筑混凝土的量很多，攪拌站就要多準備一些原材料，為實際用量的3 倍左右。

另一方面，施工中，做好結構防排水的控制，二次襯砌中的邊墻和拱部等主要區域的混凝土抗滲等級不能小于P8，斜切斷和明暗洞處的拱墻的抗滲等級不能小于P12。隧道拱墻環處向施工縫中埋設橡膠式止水帶，并在明洞路段處設置一條變形縫，寬度為2 厘米，在此填充聚苯板，并添加鋼邊橡膠，加設止水帶。

3 結論

隨著交通建設的發展，隧道工程越來越多，隧道施工的影響因素更多，如果有一個環節不能精準把握，會出現較大損失。二次襯砌作為隧道的主要承載結構層，二次襯砌施工質量在整個隧道施工中尤為重要，應引起廣大隧道建設者們的高度重視。