隧道工程的復合型襯砌施工技術的應用探討

摘要 文章以探討隧道工程復合型襯砌施工技術為研究目的，采用理論與實例結合的方法，選擇鹽源隧道工程為例，對該工程開展兩次襯砌的復合型襯砌施工，旨在提高隧道結構安全和施工質量。結果顯示，案例工程經復合型襯砌施工后，施工質量及安全性檢查都達到了驗收標準，且施工期間未出現安全事故。可見，對大型隧道工程可通過復合型襯砌技術提高隧道結構安全和施工質量。

關鍵詞 隧道工程；復合型襯砌；混凝土澆筑；施工技術；質量控制

中圖分類號 U455.91 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）16-0070-03

0 引言

隧道是公路中的重要組成部分，需要經過洞口、洞身開挖掘進等工序，但為避免因施工擾動而引起的隧道坍塌問題，需要開展隧道襯砌，使隧道結構更加穩定。但在一些地質環境比較復雜的地區，僅進行一次襯砌所取得的效果有限，建議在一次襯砌后對隧道內部空間進行二次襯砌，以形成兩層結構的復合型襯砌，進一步增強隧道的結構穩定性。以下就結合工程實例，對復合型襯砌施工的具體應用展開探討。

1 復合型襯砌施工技術概述

1.1 復合型襯砌施工技術的定義

復合型襯砌施工技術是指在隧道主體結構（即一次襯砌）完成后，對隧道內部空間進行的二次襯砌施工，以進一步提高隧道的承載能力和耐久性，確保隧道的安全運營[1]。

1.2 復合型襯砌施工技術的特點和優勢

復合型襯砌施工的特點及應用價值主要體現在以下幾個方面[2]：

（1）復合型襯砌施工技術具有顯著的結構加固和防護功能。通過在一次襯砌的基礎上增加復合型襯砌，可以顯著提高隧道的承載能力和抗變形能力。復合型襯砌能夠有效地分散和傳遞來自隧道圍巖的壓力，減輕一次襯砌的受力負擔，從而防止隧道結構受到破壞和失效。此外，復合型襯砌還能夠提供更加完善的防水和抗滲功能，有效防止水分和腐蝕性物質對隧道結構的侵蝕和損害，延長隧道的使用壽命。

（2）復合型襯砌施工技術具有較高的施工靈活性和適應性。由于復合型襯砌是在一次襯砌完成后進行，因此可以根據隧道內部空間的實際情況和需要進行靈活的設計和施工。這種靈活性使得復合型襯砌施工技術能夠適應不同地質條件和隧道結構形式的要求，確保隧道的安全性和穩定性。

（3）復合型襯砌施工技術還具有較好的經濟效益和社會效益。通過合理的材料選擇和施工工藝控制，可以降低復合型襯砌的施工成本，提高工程的經濟效益。

1.3 復合型襯砌施工技術的應用價值

復合型襯砌施工技術的應用價值具體體現在以下幾個方面：

（1）從工程安全性的角度看，復合型襯砌施工技術能夠顯著增強隧道結構的整體穩定性和承載能力。它通過在原有的一次襯砌基礎上增加二次襯砌，有效分散了隧道所承受的地質壓力，降低了結構破壞的風險。

（2）從工程耐久性的角度考慮，復合型襯砌施工技術通過增強隧道的防水、抗滲能力，顯著提升了隧道的耐久性。它能夠有效阻止地下水和其他腐蝕性物質對隧道結構的侵蝕，從而延長了隧道的使用壽命。

（3）從運營效率的角度分析，復合型襯砌施工技術通過提高隧道的通行能力和服務質量，間接促進了交通運營效率的提升。

（4）從環境保護的角度來說，復合型襯砌施工技術也有助于減少隧道施工對環境的影響。通過合理的施工方法和材料選擇，可以減少施工過程中的噪聲、粉塵和廢水排放，降低對周邊環境的影響和破壞。

2 復合型襯砌施工技術的實踐應用

2.1 項目概況

鹽源隧道為G7611西昌至香格里拉（四川境）高速公路的控制性工程。隧道左線樁號ZK52+325～ZK66+482，全長14 157 m；出口設計高程2 621.55 m；右線樁號K52+

255～K66+405，全長14 150 m，隧道全長14 182 m，屬于特長隧道。其中，主洞左右線合計：III級襯砌類型為4 210 m，Ⅳ級襯砌類型為15 176 m，V級襯砌類型為7 481 m，瓦斯段襯砌類型為1 440 m。鹽源隧道為復合式襯砌設計，采用鉆爆掘進的方式施工，主體工程采用“鉆爆掘進，分部開挖作業，仰拱超前，襯砌完善配套”的施工方案。

2.2 復合型襯砌施工技術的具體實施方案

2.2.1 總體施工方案

在鹽源隧道的襯砌施工組織中，優先進行仰拱的施工，采用自行式仰拱棧橋進行仰拱施工。為實現早期封閉、防止坍塌，并創造良好的施工條件，仰拱的澆筑不允許分階段進行。

二襯防水板及襯砌鋼筋采用移動臺架安裝，矮邊墻和拱墻采用12 m長的液壓式襯砌臺車一次襯砌施工，混凝土采用管道泵送灌注。澆筑前應先進行初支和防排水交驗，以消除隱蔽的工程質量隱患。復合型襯砌施工（含加寬段）、車行橫洞采用全液壓自動行走的整體襯砌臺車，人行橫洞采用型鋼拱架配合大塊組合鋼模板進行。

2.2.2 復合型襯砌拱墻施工工藝流程

復合型襯砌拱墻施工工藝流程圖如圖1所示[3]。

2.2.3 復合型襯砌拱墻施工技術要點

復合型襯砌拱墻施工技術要點主要包括以下內容：

（1）各種原材料及外加劑滿足規范及設計要求。混凝土干縮性應較小，滿足抗滲等級（P8）要求；混凝土二襯的初凝時間較長，而終凝時間較短，以滿足混凝土施工的需要，減少裂紋的發生。

（2）灌注二襯混凝土前應重點檢查以下幾項內容：

1）檢查臺車模板的中心高度，以及倉內尺寸是否符合設計標準。

2）驗證臺車和擋頭模的安裝定位是否牢固，脫模劑涂布是否均勻，模板之間的接縫是否填充緊密；同時，確保襯砌鋼筋、防水板、排水盲管、止水帶等的安裝符合設計要求，預埋構件和硐室的位置準確無誤。

3）確認輸送泵接頭已經封閉，機械運轉正常；檢查輸送管道布局是否合理，接頭連接是否可靠。

（3）鋼筋加工與綁扎。

襯砌鋼筋按設計要求在洞內現場加工安裝，在作業臺架上人工安裝綁扎。在二襯鋼筋施作過程中，通過使用鋼筋卡距，精確定位二襯鋼筋位置，使二襯鋼筋縱向間距及層間距均滿足設計要求。鋼筋綁扎應注意以下要點：

1）橫向與縱向鋼筋節點需進行綁扎或焊接。

2）鋼筋焊接搭接長度及焊縫應符合規范要求。

3）相鄰主筋搭接位置應錯開，錯開距離≥1 000 mm。

4）同一受力鋼筋兩搭接距離≥1 500 mm。

5）箍筋連接點位于縱橫筋的交叉處，需進行綁扎或焊接。

（4）混凝土灌筑與振搗。

二襯混凝土澆筑時應首先清理基底石渣、污物和坑內積水；灌注前應先采用按設計配合比拌制的水泥漿潤滑管道；在進行臺車灌注二襯混凝土時，應采取由下至上分層、左右交替的方式進行，從兩側向拱頂對稱澆筑。每層混凝土澆筑1 m，確保兩側混凝土面的高差控制在50 cm以內，并根據具體澆筑階段合理控制混凝土的灌注速度。為盡量直接將混凝土灌入倉內，輸送管的端部應裝接軟管，以避免混凝土直接沖擊防水板。此外，應控制混凝土的垂直落差在1.2 m以內，以防止混凝土發生離析現象。混凝土澆筑應連續運轉，連續泵送、避免冷縫；隧道起拱線以下反弧部位是混凝土澆筑作業的難點部位，應調整混凝土性能，采用振搗棒振搗的方式改善混凝土表面質量；澆筑二襯混凝土時應在拱頂預留注漿孔，每臺車位預留4個注漿孔，孔距2 m，邊距1.5 m[4]。

通過灌筑窗口，混凝土灌筑自下而上，從已灌段接頭處向未灌方向灌筑，水平分層對稱澆灌，同時邊澆邊搗。每層混凝土的厚度不超過40 cm，相鄰兩層澆筑之間的時間不得超過1.5 h，確保上下層混凝土在初凝前充分結合，避免出現施工接縫。垂直自由下落高度應控制在2 m以內，振搗采用附著式振搗器和插入式振搗器，并由專人負責振搗工作，確保混凝土內部緊實而外表光滑。對于拱頂混凝土的灌注，采用泵送擠壓的方式，即在模板頂部中央設置灌注窗口，當混凝土灌注至拱部后，通過拱頂窗口利用軟管向模板兩端灌送混凝土。當拱頂混凝土灌注滿時，撤出軟管并用封口板封閉窗口，然后將混凝土輸送管連接至封口板的壓力灌注口，利用液壓混凝土泵進行壓力灌注，直至混凝土從擋頭板擠出或拱頂預留的檢測管中露出。混凝土需連續灌注，避免出現施工縫。襯砌施工機械布置示意圖如圖2所示。

（5）拆模與養護。

拆模時間以最后一盤封頂混凝土試件強度來控制，應在混凝土強度達到5 MPa或拆模不損壞棱角控制時進行。如若二襯在圍巖變形未穩定時施工，按照規范要求應適當延長拆模時間。

鹽源隧道正洞內配置養護噴管，采用噴水養護。拆模前應噴淋臺車模板，拆模后噴淋混凝土面。洞口100 m范圍內養護14 d，洞身內養護7 d，貫通后養護14 d。具體施工方式如圖3～5所示。

3 復合型襯砌施工的質量控制措施

混凝土復合型襯砌施工的質量控制措施在隧道工程中至關重要，它關乎隧道結構的安全性、耐久性和使用壽命。為確保復合型襯砌施工的質量，需要采取一系列嚴格的質量控制措施[5]。

（1）對施工材料進行嚴格的質量控制至關重要。在選擇混凝土原材料時，應確保其符合相關標準和規范要求。水泥、骨料和摻合料等應具有穩定的性能指標，且應通過質量檢測機構的認證。在施工過程中，還應對原材料進行定期抽樣檢測，以確保其質量穩定可靠。

（2）對施工工藝的控制也是關鍵所在。施工人員應熟悉并遵守施工工藝要求，確保每個施工環節都符合設計和技術規范。在模板搭設、鋼筋加工與安裝、混凝土澆筑與養護等關鍵工序中，應采取有效的質量控制措施，確保施工操作的準確性和規范性。

（3）施工過程中的質量監控與檢測也必不可少。應定期對施工現場進行巡查和檢查，及時發現和糾正施工中出現的質量問題。同時，還應采用先進的檢測設備和手段，對拱墻結構的尺寸、位置、混凝土強度等進行實時監測和檢測，以確保施工質量符合設計要求。

（4）加強施工人員的技術培訓和質量意識教育也非常重要。通過提高施工人員的技能水平和質量意識，可以減少施工過程中的質量問題和安全隱患，從而提高整個隧道工程的施工質量。

4 結語

綜上所述，隧道工程的復合型襯砌施工技術是保障隧道結構安全和功能正常的關鍵環節。該文通過研究，對影響復合型襯砌施工質量的因素有了更深入的理解，并提出了相應的質量控制措施和技術優化策略。在實際工程應用中，這些措施和策略有助于提高隧道工程的整體質量，減少后期維護成本，并確保隧道在其設計壽命內安全運營。未來的研究將繼續關注新材料、新技術的應用，以及在復雜地質條件下復合型襯砌施工技術的適應性和創新性。此外，加強施工過程中的監測和評估，利用智能化和信息化手段提升施工精度和效率，也是未來研究和實踐的重要方向。

參考文獻

[1]王月勇.公路隧道工程中二次襯砌技術探討[J].黑龍江交通科技，2021（4）：137-138.

[2]沈劍卿，閔麗坤.隧道仰拱及二次襯砌施工工藝及技術要點[J].建筑技術開發，2022（24）：27-29.

[3]王磊.公路隧道工程二次襯砌使用鋼模襯砌臺車施工技術[J].工程機械與維修，2021（6）：132-133.

[4]程寶珠.公路隧道二次襯砌施工技術分析[J].運輸經理世界，2021（7）：63-64.

[5]王繼彬.公路隧道施工工程質量控制關鍵技術[J].交通世界，2021（20）：146-148.