隧道二襯可視伸縮端模快速封閉施工技術

文／曾健民 甘肅五環公路工程有限公司 甘肅蘭州 730050

引言：

在隧道工程中，二次襯砌作為隧道襯砌的重要結構層，既確保隧道運營使用中永久穩定、安全、美觀,同時也是作為安全儲備的一種工程措施。隧道二襯可視伸縮高分子端模采用一種高分子材料和鋼模組合加工制作的快速封閉端模板，完全替代了傳統木模，提高了二襯端頭部位的密閉效果，加快了模板封堵速度，有效地避免了隧道二襯堵頭漏漿現象，減少隧道拱頂空洞的產生，實現了中埋式止水帶的精確定位，提高了精細化施工程度，降低了勞動力投入，且縮短了施工工期、降低了工程成本。

1、技術特點

（1）安裝快捷。采用一種高分子可視伸縮端模封閉，完全替代了傳統的木板封閉，巧妙地將端頭模板按照設計弧線分割成若干單元，可視伸縮高分子端模重量輕、強度高，以便快速安裝封堵，大大提高了端模安裝和拆除效率，加快了施工進度；

（2）精確定位。二襯端模主要由半鋼模、可視伸縮高分子模塊及橡膠墊塊三部分組成，根據中埋式止水帶的位置確定半鋼模的加工尺寸，實現了中埋式止水帶的精確定位，通過可伸縮調節，實現不同厚度二次襯砌的施工；

（3）保證質量。在圍巖接觸部分采用橡膠墊塊，沒有任何空隙，完全解決了以往施工縫處漏漿以及不敢搗鼓的問題；在隧道拱頂部位采用三塊可視化高分子伸縮端模，當二襯混凝土澆筑至拱頂時可明確的觀察了解澆筑情況，確保二襯澆筑飽滿、密實，減小空洞的產生，提高了隧道二襯結構的穩定性和耐久性，節約二次注漿勞動力資源，確保模筑襯砌的施工質量；

（4）節能環保。 高分子端模具有操作方便，重量輕，省時省力，可以反復循環使用，工作安全可靠，加快了施工進度，減少了施工人員洞內作業時間，保護了施工人員身體健康，經濟、環保效益顯著。

2、適用范圍

本工法適用于公路、鐵路、礦山和水電等建設的隧道（隧洞）二襯端頭封閉的施工。

3、工藝原理

本工法的工藝原理是采用可視伸縮材料跟半鋼模結合形成的端模完全替代了傳統木板，根據二襯設計輪廓線及中埋式止水帶設計位置設計半鋼模的尺寸，將二襯端模分割成若干單元，快速安裝及拆卸，與圍巖貼合部位布設橡膠墊塊，提高二襯端頭的封閉效果，實現了中埋式止水帶的精確定位，提高了隧道二襯結構的穩定性和耐久性，節約二次注漿勞動力資源，確保模筑襯砌的施工質量。

可伸縮端模調節系統主要分為可轉動半鋼模、可伸縮U 型模塊、橡膠墊塊三部分組成。其中半鋼模與二襯臺車采用鉸接相連，可左右轉動緊密貼合于臺車部位；可伸縮U型模塊采用高分子材料根據二襯弧線提前加工而成，結構尺寸為長65cm，寬15cm，厚11cm 的模塊，上下螺栓相互連接，可通過緊固絲桿進行伸縮；與圍巖緊密貼合處采用橡膠墊塊連接，封閉端模縫隙，避免二襯澆筑時出現漏漿現象。

當臺車按照設計位置頂升到位后，安裝背貼式止水帶，在半鋼模弧面鋪設中埋式止水帶，安裝可伸縮高分子模塊及橡膠墊塊，用活動扳手擰緊緊固絲桿，使高分子堵頭板壓緊隧道頂部，最后插入加力桿、使用加力木楔進行加固。二襯澆筑完成強度達到5MP 后，卸下加力木楔，取下加力桿，旋轉松開緊固絲桿取出可伸縮澆筑高分子堵頭板裝置，放下鋼模。

4、施工工藝流程及操作要點

（1）施工工藝流程

本技術在施工前采用加工制作可轉動半鋼模及可伸縮高分子堵頭板，在堵頭系統安裝時，緊貼圍巖部位采用橡膠墊塊，確保堵頭密封，其工藝流程如圖4.1所示。

圖4 .1 施工工藝流程圖

（2）操作要點

1）施工準備

在施工前復核設計圖紙，對現場操作人員進行技術交底及安全教育，按照設計要求準備相應的設備、材料，通過量測確認巖體變形，隧道二次襯砌施工必須在圍巖和初期支護結構穩定并符合下列條件后方可進行。

2）檢測初襯斷面（侵界處理）

在二襯施工前，必須安排項目部技術人員對初期支護進行空洞檢測和斷面測量，對一次襯砌平整度進行檢查驗收，不合格的必須處理，同時對隧道凈空初支斷面進行檢查，以確保二襯的厚度，對于侵入二襯的初期支護鼓包或鋼筋頭采取鑿除或打磨等方式進行處理。

3）二襯防水結構層

二次襯砌施工前，首先檢查初期支護，補噴混凝土使其表面平整圓順、截斷凸出的錨桿并用砂漿磨平，鋪設防水板時，采用手動專用熔接器熱熔在襯墊上，兩者粘結剝離強度不得小于防水板的抗拉強度。防水層鋪掛不允許用釘子將卷材釘在噴砼表面上，鋪掛點壁面拱頂每1㎡不少于3-4 個，邊墻每1 ㎡不少于2-3 個。防水層鋪裝只允許存在環向接縫，不允許存在縱向接縫。防水層施工前要先對縱、橫向排水盲管進行細致的檢查，盲管布設間距必須滿足設計要求，懸掛直順，搭接合理。在二襯施工前對其進行檢測，檢測合格后，方可施工二次襯砌。模筑二襯施工前，應清除防水板表面灰塵。

4）測量放線

在模筑施工前，按設計尺寸線現場放樣出預澆筑段兩端的以下幾何要素：隧道中線、隧道中線及矮邊墻頂高程、矮邊墻與隧道中線的寬度、確定矮邊墻的調整參數（模板高度和水平位移），使之符合線路中線、標高及限界標準，以利于臺車就位。

5）二襯鋼筋骨架制作安裝

隧道二襯鋼筋加工及安裝時根據設計圖紙進行下料，試制合格后方可成批制作，加工好的鋼筋要掛牌堆放整齊有序。鋼筋綁扎與安裝要通過測量、標記、鋼筋保護層定位筋、墊塊等措施確保二襯鋼筋定位準確、鋼筋保護層厚度符合設計規范要求。為保證洞身鋼筋位置準確，上下垂直，間隔均勻，在平臺上按洞身截面尺寸設縱向鋼管做托架，架起洞身主筋，并固定鋼筋位置，下部與仰拱鋼筋采用冷擠壓套筒連接，然后從下至上對稱綁扎鋼筋。綁扎前鋼筋上用卷尺量出控制點并定位，搭接長度符合規范要求。

6）二襯臺車定位

施工前對施工縫界面進行處理,浮漿清理干凈,并涂抺界面劑。將可轉動半鋼模全部翻轉到內側并固定后，開始行走臺車。保證臺車走行軌道中線和隧道中線重合誤差在臺車設計調整范圍內。施工前準確測量，以隧道中線為準，按路線垂直方向垂直架設臺車以使襯砌臺車準確定位，保證襯砌臺車中線與隧道中線一致，高程達到要求。測量復核無誤，拱墻模板固定，當臺車就位后，用螺桿將臺車和模板鎖定；然后清理基底雜物、積水和浮碴，臺車就位后，要校正模板外輪廓與設計凈空相符合。

7）堵頭模板加工及安裝

①可轉動半鋼模及可視伸縮堵頭板加工

可轉動半鋼模采用1.2cm 厚鋼板進行加工，其尺寸根據隧道設計弧度及中埋式止水帶的設計位置確定并在加工廠加工成長65cm，寬35cm 的圓弧，在根部設計鉸接點以便跟二襯端頭連接，一個斷面共計加工34 塊半鋼模，加工完成后運至施工現場，在二襯臺車弧板上完成試拼。可伸縮模塊尺寸根據隧道設計弧度及二襯設計厚度確定并在加工廠加工成結構尺寸為長65cm，寬15cm，厚11cm 的U 型模塊，長60cm，寬10cm，厚11cm的調節塊，長80cm，寬4cm，厚11cm 的橡膠墊塊，共計130 塊，加工完成后運至現場跟半鋼模一起進行試拼，檢驗合格后投入使用。

②可轉動半鋼模及可伸縮端模安裝

在二襯臺車端頭加工制作可轉動半鋼模，使之與二襯臺車端頭采用鉸接相連接，封閉堵頭時與二襯模板呈垂直狀態，施工完畢后轉向拆模，同時采用高分子材料制作U 型可伸縮模塊，可伸縮模塊可通過絲桿進行伸縮控制厚度，在初支不平部位準備橡膠墊塊等材料。

安裝前的檢查：在安裝前檢查可伸縮高分子模塊有無損壞，各部位連接是否牢固，配件有無缺損，清點相應數量；安裝前檢查支撐板裝置各焊接部位是否牢固可靠，有無虛焊、漏焊，配件有無缺損，并清點相應數量，待端模系統檢查無誤后方可進行安裝。

可伸縮端模系統安裝：首先當臺車按照設計位置頂升到位后，測量放樣確定背貼式止水帶位置并在防水板上彈線，按照設計線安裝背貼式止水帶；然后將半鋼模翻轉至與二襯臺車弧線垂直并擰緊加固螺母；接著在半鋼模弧面根據中埋式止水帶的設計位置選擇止水帶位置調節塊大小進行安裝，同時安裝中埋式止水帶；最后根據二襯設計厚度選擇調節塊大小安裝可伸縮高分子模塊及橡膠墊塊，用活動扳手擰緊緊固絲桿，使可伸縮端模壓緊隧道頂部，在定位卡環之間的插入加力桿，使用加力木鍥進一步加固端模系統的穩固性。（通過安裝止水帶位置調節塊可滿足不同二襯厚度止水帶的精確定位）。

8）混凝土澆筑施工

混凝土按襯砌臺車分層逐窗布料，連續、對稱澆筑，通過設置分料裝置實現分窗對稱澆筑，有效提高混凝土外觀質量。

嚴格按照“三逐兩孔兩振”的要求控制，即分層逐窗布料、逐窗分層振搗、拱頂逐板注漿，拱頂≥2 個孔灌注，邊墻混凝土的振搗以插入式振搗器為主、附著式為輔，邊墻以上部分混凝土的振搗采用附著式為主，通過工藝性試驗確定振搗時長和頻次。附著式振搗盡量采用短時間、多頻次、左右對稱的振搗方法（根據工藝試驗確定時長），振搗器的數量(如附著式高頻振搗器)。同時為振搗人員準備較好的作業環境，保證作業人員能夠觀察到震動的效果。當澆筑至拱頂時通過可視伸縮堵頭觀察拱頂混凝土是否澆筑飽滿、存在空洞。

9）端模拆卸施工

隧道澆筑混凝土完成后，臺車移動前必須拆下隧道臺車可伸縮高分子堵頭板。待混凝土強度達到拆模要求后，旋轉松開緊固絲桿從而放下高分子堵頭板；取出橡膠墊塊等堵頭板裝置，松動絲桿，旋轉半鋼模。拆卸時，應依次從拱頂向下分兩邊拆；取出可伸縮高分子堵頭板裝置時，切忌人為暴力，避免損壞橡膠擋板。

10）拆模及外觀檢測

①二襯拆模必須符合以下要求：

在二次襯砌變形基本穩定后施工的二襯，當混凝土強度達到8MPa 以上時方可拆模；

特殊情況下，在初期支護變形未達到穩定而提前施工二襯的，混凝土強度達到設計強度的100%時方可拆模；

二襯拆模時，混凝土外表層與內部、表層與環境之間的溫差≤20℃，結構內外側表面溫差≤15℃，混凝土內部開始降溫前不得拆模；

混凝土強度達到5MPa 前，不得拆除堵頭模板。

②外觀檢查

二次襯砌施工必須“內實外美”，做到不滲不漏，表面無濕漬；

二襯混凝土結構表面應密實平整、顏色一致，嚴禁有漏筋、孔洞、疏松，不得有麻面、缺棱掉角等缺陷。拆模后每澆筑段蜂窩深度不大于5mm，面積不得超過0.5%；

檢查是否出現矮邊墻底部錯臺、爛根現象和矮邊墻上部出現砂溜；

檢查拱頂是否存在錯臺現象；

檢查二襯表面是否存在色差（色斑）現象。

11）混凝土養護

二襯混凝土在拆模后采用自行式二襯養護一體臺車進行霧化噴淋養護，養護時間不少于7 天，若二襯強度增長緩慢時，可延長養護時間。

5、質量標準

質量控制措施：

（1）對初支表面的控制措施

在開挖爆破過程中，應嚴格控制超、欠挖，噴射混凝土表面平整度控制在規范規定的范圍內。防水板施工前，檢查初支表面平整度是否滿足要求，凹坑噴射混凝土找平，欠挖鑿除后必須用砂漿找平。初支面平整度對端模安裝質量影響很大，如果欠挖，外側端模板與初支表面之間存在很大的空隙，就必須用橡膠墊塊進行封堵，易漏漿脹模，襯砌端頭的密實性就很難保證。

（2）臺車定位的控制

臺車必須精準定位，其中線及高程偏差均不大于10mm，特別注意臺車頂模的水平控制，頂模不水平，造成左右邊模高低不一致而使整個臺車端頭扭曲，端頭混凝土質量無法保證。

（3）背貼式止水帶安裝控制

安裝端頭模板前，先將背貼式止水帶沿環向施工縫緊貼防水板固定，背貼式止水帶與外側端模必須抵緊，防止位移，有縫隙時，用橡膠墊塊和角鋼加固。

（4）可伸縮堵頭系統的調試檢查

在安裝前必須進行檢查，確保半鋼模運動部位應靈活、無卡阻現象；當隧道超挖、欠挖時，調節立桿上升或下降，確保穩固受力，橡膠墊塊應安裝在整個裝置的最上端與背貼止水帶緊密貼合，護住最上部的可伸縮高分子堵頭板，尤其重點檢查加力桿及加力木楔的牢靠性，確保隧道車澆筑混凝土時，不會出現漏漿爆模。

（5）可伸縮堵頭系統的維護保養

為使隧道臺車可伸縮高分子堵頭板工作可靠、減少故障，應進行規定的維護保養。每次使用后及時清洗各部件，防止水泥進入粘死，清洗后噴淋機油潤滑；檢查所有連接部位是否松動，有無裂紋；檢查可視伸縮高分子堵頭板裝置有無缺損，搭接處有無裂痕；清點各配件數量。

6、安全措施

針對性安全管理：

（1）開工前作業人員必須進行崗位培訓，做出較詳細的生產安全技術交底，提高安全意識，并進行安全技術應知應會考核；

（2）所有進入隧道工地的人員，必須按規定配帶安全防護用品，遵章守紀，聽從指揮；

（3）每一工作循環前要檢查各部分螺栓、銷子的松緊狀態，對各種聯接件檢查緊固，液壓系統應無泄露現象，液壓油應清潔，工作時壓力表開關應打開，隨時觀察壓力的波動情況，工作循環后要進行重新檢查；

（4）臺車行走時，邊模板下端與地面間不得有風管、水管等障礙物，嚴防臺車行走時有拖帶現象；

（5）可伸縮高分子堵頭板在安裝時必須從兩側邊墻依次向拱頂安裝，拆除時從拱頂向邊墻卸落；

（6）堵頭模板的安裝、拆除時臺車下方嚴禁行人同行，確保安拆的安全。拆除后整齊的固定于臺車，防止墜落傷人；

（7）施工期間現場負責人會同有關人員對各部位定期檢查。在不良地段，每班指定專人檢查，當發現端模變形或損壞時，立即修整加固。