鐵路隧道拱頂增加塑料排水板施工技術研究

劉晏斌

(中鐵十八局集團第三工程有限公司，河北 涿州 072750)

0 引言

為了切實提高鐵路隧道施工質量，有效解決隧道拱頂空洞、厚度不足問題，有效預防隧道二次襯砌拱頂空洞，國家鐵路集團工程管理中心依次下發了《鐵路隧道二次襯砌預防拱頂空洞實施意見》和《鐵路隧道襯砌拱部防脫空裝置安設要求》等通知，其缺陷雖然得到有效控制，但在施工過程中由于工序增加、工藝復雜，難免存在把控不嚴的現象，缺陷時有發生，為此，在現有技術的基礎上，提出在隧道襯砌前在拱部防水板外露面一定范圍鋪設縱向塑料排水板，確保初期支護與二次襯砌密貼消除空洞。

1 工程概況

九萬大山1號隧道全長17.012km，Ⅰ級風險管理，是全線控制性工程，隧道最大埋深488m，設計采用“2橫洞+1泄水洞+2通風豎井+1出口平導”模式。可見溶巖段長14 611m，洞頂地表洼地有43處，其中19處與隧道關系密切。在里程DK184+900處上跨區域性暗河,暴雨期最大日涌水量70萬m3/d，水面低于軌面11m，地質異常復雜，其中不可預見因素多尤其是巖溶、突水突泥，風險極高。其中出口平導長9 228m，采用獨頭掘進施工，為本隧乃至全線的關鍵線路。

2 拱頂增加塑料排水板技術特點

1)塑料排水板沿隧道中線和線路左、右中線位置均分別設置，且在隧道中線與線路左、右中線之間加密1道，鋪設于防水板的內側與防水板密貼，采用防水板條間距50cm焊接固定在防水板上，安設方便快捷，操作簡單。

2)襯砌沖頂時通過旁站觀察塑料排水板外露端頭的排水變化情況即可直觀判斷沖頂飽滿度。結合二襯端頭模板處的觀察窗觀察和拱部防脫空裝置的預警系統更能保證沖頂飽滿的可靠性，錯判風險小、沖頂更加飽滿，進而可以大幅減少帶模注漿量，確保拱部襯砌的施工質量。

3)塑料排水板厚度與寬度小，對二襯截面和受力不構成削弱影響，且沖頂結束后塑料排水板內空間大部分被水泥漿充盈，不會留下質量隱患。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

隧道二襯拱部增加塑料排水板施工工藝流程圖如1 所示。

圖1 施工工藝流程

3.2 操作要點

3.2.1基面處理

初期支護噴射混凝土施工完經鉆孔檢測、雷達掃描、斷面掃描處理合格后，在結構防排水施工前應首先對初期支護噴射混凝土表面及其滲漏水情況進行檢查處理。

1)初期支護表面應平整，無空包、無裂縫、無松散，凹坑深寬比控制在1/10內，大于1/10時凹坑應用砂漿、噴射混凝土對基面進行找平處理；對錨桿頭、鋼管頭、鋼筋露頭等凸起物應切除，并用砂漿、噴射混凝土、細石混凝土找平覆蓋。

2)初期支護表面當出現股狀涌水時，宜局部或圍截注漿進行封堵，封堵后的余水采用排水盲管或刻槽埋半管及排水板等方式集中將水引排至側溝排出或直接打孔入基巖≥于50cm，并采用φ110PVC半管引排至水溝。

3.2.2結構防排水施工

在施工仰拱襯砌前已在小邊墻部位通過鉚釘壓條固定土工布和防水板，反包φ80縱向盲管和無砂混凝土安裝φ50環向盲管，均預留出便于拱墻襯砌背后結構防排水施工的搭接長度。

1)環向排水盲管施工 將外裹無紡布的φ50環向打孔波紋管緊貼初期支護表面，用長20cm、寬5cm條狀防水板按間距50～100cm用射釘固定在初支面上；兩端與小邊墻處預留的環向盲管采用外裹無紡布有效牢固連接。

2)土工布、防水板鋪設 在初期支護基本穩定、基面處理完成并驗收合格后利用作業臺車依次鋪設土工布及防水板。無紡土工布鋪設采用專用射釘及熱熔襯墊按拱部0.5m、邊墻以下部分 0.8m的間距呈梅花形布置固定在初期支護表面上，應平順、無鼓起、無褶皺，搭接寬度≥50mm。土工布鋪設完成后再鋪設防水板，同樣采用作業臺車將防水板通過電磁焊機將其焊接固定在無紡布的專用熱熔襯墊上，防水板搭接采用自動雙縫熱熔焊機焊接，搭接寬度≥15cm，單條焊縫有效焊縫寬度≥15mm, 兩縫間留一空氣通道便于檢測焊接質量，同時搭接縫與變形及施工縫、圍巖集中出水點等防水薄弱部位應錯開不小于100cm。

3.2.3塑料排水板測量定位

結構防排水驗收合格后，根據拱部最易出現脫空、不密實的范圍，測量班采用全站儀分別在防水板上測設、標記出隧道中線、線路左、右中線及隧道中線與線路左、右中線之間中間線，這5條線就是塑料排水板鋪設位置。

3.2.4安裝塑料排水板

1)塑料排水板采用外包土工織物的spb-c型塑料排水板。

2)按照測設標記的位置安裝塑料排水板，采用條狀防水板將塑料排水板焊貼固定在防水板上，同時在臺車有端頭模一端預留30～50cm，便于泌水和氣囊的排出，并在已澆筑二襯端和臺車中心位置 142°范圍各安裝1條環向排水板。

3)排水板的松緊度應與拱部防水板一致，并緊貼安設。

3.2.5綁扎二襯鋼筋、安裝槽道、臺車就位

塑料排水板安裝后，依次按設計要求安裝二襯鋼筋和預埋槽道，驗收合格后，方可進行下道臺車就位、復核、調整，封堵端頭模等工序。

3.2.6澆筑二襯混凝土和沖頂持壓

1)二襯臺車報驗合格后，分倉、分層、逐窗澆筑、逐窗振搗混凝土，澆筑至拱頂后應放慢澆筑速度，為塑料排水板提供一定排氣、排水時間，當發現二襯拱頂混凝土已經泵滿時應暫停10min左右，再泵送混凝土1次，再暫停 10min，再次泵送混凝土，循環 3～5 次。

2)混凝土沖頂飽滿的判斷標準為：持續泵壓 10min時塑料排水板端頭滴水間隔≥2s。

3.2.7帶模注漿

1)帶模注漿可在二襯混凝土沖頂結束后 1 h內完成，此時浸潤在塑料排水板外包土工材料內的水泥漿還未凝固，還能繼續排氣、排水，達到濾水注漿效果。

2)帶模注漿的結束標準：塑料排水板排出濃漿時可作為空氣和水分完全排出的標準；該過程中逐一對已排出濃漿的排水板外露端頭及時進行彎折綁扎止漿，避免濃漿流失。

4 質量控制

1)混凝土使用合格的原材料，并在拌合站集中拌制。

2)防水板掛設時控制好平整度，避免因為防水板不平整導致二襯脫空。

3)埋入混凝土內的縱向塑料排水板端頭采用封口膠封閉，防止進漿堵塞濾芯。縱向每2m用封口膠或防水板材料與防水板固定一次，防止扭轉打結并保持適當的松弛度。塑料排水板可以彎曲但絕對不得受折、扭轉、打結，穿越端模時不得被端模擠緊，避免阻斷芯材縱向排水排氣通道。

4)做好分窗、分層澆筑，逐窗振搗，澆筑過程中控制好澆筑質量。

5)沖頂時適當增加混凝土的坍落度，并在結束前持壓一段時間，確保沖頂飽滿。

5 結語

1)塑料排水板縱向沿拱頂連續鋪設、環向間距視需要可靈活調整，均與防水板密貼；也可將拱頂隨機分布、各自獨立的小穹隆密閉空間串聯聯通和排放。

2)塑料排水板安裝只需簡單培訓即可上崗，無需復雜的技能和設備，方便快捷。

3)通過旁站觀察塑料排水板外露端頭的排水變化情況可直觀判別混凝土的沖頂飽滿度，其可靠性大幅增加、錯判風險小。

4)適當提高沖頂時混凝土的坍落度，在沖頂快結束過程中保持一段時間泵壓，及有可能最終實現沖頂飽滿并省去帶模注漿工序，達到提高工效、節約成本的效果。

5)塑料排水板薄而窄，不會對二襯截面和受力結構有任何影響，沖頂結束后排水板凹槽被水泥漿充盈，不會留下對拱頂有害空間，也不會被地質雷達識別。

經雷達自檢，襯砌內未見明顯空洞，且每模的帶模注漿量在 0.25～0.3t，質量得以保障，經濟效益顯著。