二次襯砌混凝土防脫空帶模注漿工藝在鐵路隧道施工中的應(yīng)用

何永東

（中鐵十五局集團(tuán)第五工程有限公司，天津 300133）

0 引言

二次襯砌頂部出現(xiàn)脫空會對后期施工產(chǎn)生不良影響，比如導(dǎo)致拱部位置開裂或是圍巖變形等各種問題，從而引發(fā)雨水滲漏，對混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞，降低襯砌結(jié)構(gòu)的承載能力，縮短使用壽命，在隧道運(yùn)營過程中也會留下安全隱患，不利于車輛的安全通行。因此，在施工過程中采用二次襯砌防脫空帶模注漿工藝，對襯砌拱頂脫空問題進(jìn)行處理，為安全運(yùn)營提供保障。本文就二次襯砌混凝土防脫空帶模注漿工藝在鐵路隧道施工中的應(yīng)用進(jìn)行介紹，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

新建沈陽至白河高速鐵路工程SBJL-TJ-4標(biāo)段DK238+794～DK269+108.5，正線長度30.651km（含長鏈336.16m），位于吉林省通化市、白山市境內(nèi)。其中橋梁長度4.060km，隧道長度25.290km，橋隧總長占新建線路長度的96%。工程量大，工程內(nèi)容多樣，涵蓋路基、橋梁、涵洞、隧道、軌道、道路遷改等工程。在進(jìn)行仰拱施工時，采用自行式仰拱棧橋輔助作業(yè)的方式，而在進(jìn)行隧道二次襯砌時需通過全斷面液壓整體模板來進(jìn)行作業(yè)，混凝土拌合方式為集中拌合站拌合[1]。

2 二次襯砌混凝土防脫空注漿工藝施工技術(shù)分析

2.1 襯砌臺車定位

工作人員對初期支護(hù)斷面尺寸進(jìn)行測量，并將所得數(shù)據(jù)上報給監(jiān)理工程師。由監(jiān)理工程師對其尺寸進(jìn)行核對，同時對澆筑厚度進(jìn)行核驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)符合規(guī)范，監(jiān)理工程師確保無誤簽字后再進(jìn)行施工。為了確保斷面尺寸數(shù)據(jù)更為精準(zhǔn)，由工作人員使用全站儀對襯砌臺車的位置進(jìn)行定位。

2.2 安裝定位法蘭

在本工程施工過程中，采用9m二次襯砌臺車，在臺車頂部中心線位置設(shè)置4個注漿孔，設(shè)置在距離上循環(huán)二次襯砌端部75cm處。排氣孔設(shè)置在臺車端模75cm的位置，在此過程中需注意中間2個排氣孔的分布要均勻。

在對法蘭進(jìn)行固定時，需將其固定在臺車頂部開孔的位置，其內(nèi)外徑分別為42mm和120mm。固定工作完成后，用焊接的方式將法蘭和螺栓進(jìn)行連接，以避免漏漿現(xiàn)象的產(chǎn)生[2]。模板固定法蘭示意圖及注漿管定位法蘭如圖1、圖2所示。

圖1 模板固定法蘭示意圖

圖2 注漿管定位法蘭示意圖

2.3 安裝RPC注漿管

在對臺車改造完成后，需通過SM-RPC注漿管來對其進(jìn)行測量，在明確RPC注漿管長度后檢測二次襯砌厚度。將RPC注漿管頂住防水板，然后用兩條線來標(biāo)注其埋入深度，一條線的長度為二次襯砌厚度，另一條的長度為RPC注漿管的下料長度。

在安裝注漿管時需先固定法蘭，然后將注漿管穿入其中，同時保證注漿管和防水板緊密貼合在一起，并記錄注漿管的長度[3]。然后對法蘭進(jìn)行定位安裝，在此過程中需通過套管將注漿管和法蘭連接在一起，具體操作如圖3所示。

圖3 注漿連接件安裝示意圖

2.4 混凝土施工

在進(jìn)行混凝土施工時，需采用集中生產(chǎn)的方式，通過拌合站對其進(jìn)行攪拌。坍落度保持在13～18cm之間，在生產(chǎn)混凝土的過程中可加入緩凝減水劑來提高其強(qiáng)度。針對局部掉塊的部位，可通過掛網(wǎng)處理的方式來解決。在噴射混凝土?xí)r，按從下往上的順序，同時在這一過程中注意噴射角度與受噴面垂直。另外，在噴射時需控制噴射的距離，將其控制在0.6～1.8m之間，根據(jù)工程具體情況，對噴射距離進(jìn)行調(diào)整。在運(yùn)輸混凝土?xí)r可使用專用車輛，也可使用輸送泵，避免對坍落度產(chǎn)生較大影響[4]。

為避免混凝土出現(xiàn)離析，需嚴(yán)格控制輸送管和澆筑面的距離。另外，在進(jìn)行澆筑時要確保其連續(xù)性，防止出現(xiàn)冷縫問題。通常，在進(jìn)行澆筑時需設(shè)置一定的間歇時間，且間歇時間控制在2h內(nèi)，如超過這個時間需采取一些措施，防止出現(xiàn)冷縫。混凝土在噴射后需進(jìn)行清理工作，避免混凝土過多結(jié)成硬塊進(jìn)而影響整個施工。

2.5 注漿施工

（1）注漿材料。在注漿時要使用高流動性微膨脹的充填砂漿，通過輸送泵來進(jìn)行輸送，同時注意注漿材料凝結(jié)強(qiáng)度要高，且有較強(qiáng)的粘結(jié)性，以利于對混凝土進(jìn)行修復(fù)。具體數(shù)據(jù)指標(biāo)如表1所示。

表1 材料指標(biāo)

（2）注漿設(shè)備。在注漿的過程中需要的設(shè)備比較多，包括注漿機(jī)、壓力表等，在注漿時需合理利用隧道施工方法，通過便攜式的注漿機(jī)來進(jìn)行注漿。另外，在生產(chǎn)的過程中，還應(yīng)具備配套的生產(chǎn)能力。確保混凝土泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，輸送管不宜彎曲，轉(zhuǎn)彎設(shè)置應(yīng)緩，接頭處緊密，不留空隙，在泵送前對管道做好潤滑[5]。

（3）注漿及壓力控制。澆筑結(jié)束后，需在2～4h內(nèi)完成注漿。先注入一定量的水，通過注水對密封性進(jìn)行檢測，且注水也能夠起到潤滑的作用，有助于漿液流動。另外，在注漿時要嚴(yán)格控制注漿的壓力，壓力保持在0.3MPa以下。

為排出漿液，可對其進(jìn)行封口，以防止跑漿，在注漿時需按照從低到高的順序。通過觀察壓力表以及排氣孔來決定注漿是否結(jié)束。倘若出漿的壓力處于1.0MPa卻沒有排出濃漿，則需要重新?lián)Q一個排氣孔，在排出濃漿之后即可停止。灌注工作完成后，需將現(xiàn)場清理干凈，對輸送泵進(jìn)行全面檢修和保養(yǎng)，并沖洗管道，方便以后繼續(xù)使用。混凝土灌注完成后，按規(guī)范要求進(jìn)行養(yǎng)生。

3 操作要點(diǎn)

（1）確保二次襯砌模板上的預(yù)留注漿管處于垂直狀態(tài)，脫模前開始注漿，直到端頭模板處流出濃漿結(jié)束。

（2）在進(jìn)行施工時需對RPC注漿管進(jìn)行檢查，同時記錄相應(yīng)的注漿孔，確保其能夠正常工作。

（3）在澆筑過程中，主要采用二次襯砌臺車逐窗入模技術(shù)，通過這一技術(shù)可有效提高施工效率。為了保證二次襯砌拱部沖頂?shù)氖┕べ|(zhì)量，可對沖頂管進(jìn)行改進(jìn)，以降低拱部脫空率。

（4）為了控制注漿壓力，可選擇微膨脹水泥漿，在注漿時需注意對其進(jìn)行觀察，倘若注漿壓力大于1.0MPa時仍未出濃漿，需立刻更換注漿孔，繼續(xù)注漿，直至注漿滿足要求。

（5）隧道拱頂混凝土在灌注過程中比較隱蔽。為了避免脫空問題，需對工程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并建立完善的預(yù)警機(jī)制，預(yù)警探頭共計5個，間距2m，探頭安裝固定在防水板上，并與預(yù)警系統(tǒng)相連，當(dāng)混凝土接觸探頭時，預(yù)警系統(tǒng)的紅色指示燈亮，否則指示燈為綠色。通過此系統(tǒng)可以減少人為誤判造成的拱部脫空質(zhì)量缺陷。

4 應(yīng)用效果

在本工程中，應(yīng)嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行施工，做好防脫空預(yù)防工作，施工完成后，可使用MALA地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行檢測，由第三方檢測公司負(fù)責(zé)檢測工作，具體如表2所示，檢測結(jié)果顯示密實(shí)度情況較好，均沒有孔洞和雜物，襯砌背后沒有出現(xiàn)脫空，襯砌質(zhì)量良好，可見這一技術(shù)的應(yīng)用，有效避免了隧道施工過程中二次襯砌背部脫空現(xiàn)象。

表2 隧道二次襯砌掃測成果匯總表

5 結(jié)束語

二次襯砌混凝土注漿工藝施工技術(shù)在沈陽至白河高速鐵路工程SBJL-TJ-4標(biāo)段中的工程實(shí)踐證明，該工藝能有效避免隧道施工過程中出現(xiàn)二次襯砌背部脫空現(xiàn)象，從而避免了因脫空現(xiàn)象造成的滲漏水隱患，達(dá)到了“三提高和一減少”的技術(shù)效果，且對原有混凝土襯砌造成的影響較小。