1、鐵路隧道二次襯砌施工技術(shù)石 峰 任 杰 齊國富 內(nèi)容提要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,我國鐵路建設(shè)方興未艾。鐵路隧道工程對(duì)二次襯砌的質(zhì)量提出了較以往更高的要求,二次襯砌結(jié)構(gòu)不允許滲水,二次襯砌結(jié)構(gòu)表面無濕漬,二次襯砌混凝土必須具有高強(qiáng)度、耐久性等。因此,在二次襯砌施工時(shí)就必須加強(qiáng)質(zhì)量控制，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。關(guān) 鍵 詞： 二次襯砌 鐵路隧道 質(zhì)量控制1.工程概況新寨隧道位于甘肅省宕昌縣境內(nèi)，為蘭渝線蘭州至廣元段一雙線隧道，全長610m，最大埋深122m，最小埋深1318m。隧道通過位于西秦嶺褶皺系中，巖體受區(qū)域構(gòu)造影響嚴(yán)重，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，線路下穿新寨溝，洞身溝谷中最小埋深18m。覆蓋層厚度小

2、于2.5倍洞跨徑（35m），屬淺埋段。溝谷段長60m，其中有近30m處于偏壓。溝谷段主要巖性為坡積砂質(zhì)黃土、洪積細(xì)角礫土、粗角礫土。圍巖穩(wěn)定性差，工程地質(zhì)條件差；圍巖類別為級(jí)，屬軟弱圍巖。溝中流水為季節(jié)性自然降水及孔隙潛水補(bǔ)給。水土結(jié)合，淺埋偏壓綜合在一起，給施工帶來極大困難。2二次襯砌的設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采取開挖后及時(shí)施做二次襯砌。隧道現(xiàn)場(chǎng)施工采用新奧法施工，復(fù)合式結(jié)構(gòu)及初期支護(hù)和二次混凝土模筑襯砌相互結(jié)合的結(jié)構(gòu)物，適用于各種圍巖條件。圖1 襯砌結(jié)構(gòu)斷面圖（單位：cm）3.二次襯砌的主要作用（1）類圍巖：因初期支護(hù)的變形很小，很快趨于穩(wěn)定，故二次襯砌不受地層壓力，故其主要作用是防水，利于

3、通風(fēng)和修飾面層。（2）類圍巖：雖然初期支護(hù)的變形較小，二次初砌承受不大的圍巖壓力，但考慮到運(yùn)營后外露鋼件銹蝕，初期支護(hù)質(zhì)量不佳有缺陷等原因故應(yīng)施做二次襯砌，以提高初期支護(hù)的安全度，當(dāng)然也有防水，利于通風(fēng)裝飾方面的作用。（3）VVI對(duì)于類圍巖，由于圍巖變形較大有膨脹壓力，運(yùn)營中重載車的震動(dòng)或由于山體淺埋偏壓及施工缺陷等原因使圍巖變形未趨于穩(wěn)定。需提前施做二次襯砌時(shí)，則二次襯砌是主要的承載結(jié)構(gòu)，需要承受后期圍巖變形壓力。4.影響二次襯砌施工質(zhì)量的主要因素 4.1施工工藝或現(xiàn)場(chǎng)操作不規(guī)范 （1）隧道開挖成型差，襯砌混凝土厚度嚴(yán)重不均勻；欠挖或初期支護(hù)侵入襯砌限界，造成襯砌混凝土厚度不足；個(gè)別隧道襯砌

4、混凝土背后存在脫空現(xiàn)象。（2）未開展監(jiān)控量測(cè)工作，僅憑經(jīng)驗(yàn)來確定二次襯砌的施作時(shí)間，安全可靠性差，造成二次襯砌超設(shè)計(jì)荷載承受圍巖壓力。（3）混凝土生產(chǎn)時(shí)原材料計(jì)量誤差大，尤其外加劑的摻加隨意性大，沒有根據(jù)砂、石料的實(shí)際含水率及時(shí)調(diào)整施工用水量，造成混凝土水膠比增大。在混凝土運(yùn)輸及泵送過程中加水的現(xiàn)象也時(shí)有存在。 （4）采用整體式鋼模板臺(tái)車施工時(shí)，混凝土澆筑時(shí)不振搗或漏振，混凝土均質(zhì)性差。（5）盲目追求施工進(jìn)度，隨意提前脫模時(shí)間，使低強(qiáng)度混凝土過量承受荷載，破壞了混凝土結(jié)構(gòu)。脫模后沒有進(jìn)行混凝土的潮濕養(yǎng)護(hù)。5二次襯砌施工51技術(shù)準(zhǔn)備5.1.1二次襯砌施工時(shí)間的確定二次襯砌施工時(shí)間應(yīng)符合以下條件：

5、（1）隧道周邊變形速率明顯趨于減緩；（2）拱腳附件水平收斂速度小于0.2mm/d或拱頂下沉速度小于0.15mm/d；（3）施作二次襯砌前的累積位移值，已達(dá)極限相對(duì)位移值的80%以上；（4）初期支護(hù)表面的裂隙不再繼續(xù)發(fā)展。位移值魚位移速率是以采用收斂?jī)x實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)的，水平收斂與拱頂下沉速度，從安全考慮，是指至少7d的平均值，總位移量可由回歸分析計(jì)算取得。5.1.2凈空檢查在二次襯砌施工前，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)隧道凈空進(jìn)行檢查，以確保二次襯砌厚度。對(duì)于侵入二次襯砌的初期支護(hù)或圍巖應(yīng)視其大小進(jìn)行處理。當(dāng)圍巖完整、石質(zhì)堅(jiān)硬是，允許圍巖個(gè)別突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入襯砌，侵入厚度不應(yīng)大于5cm。

6、拱腳和拱腳以上1m內(nèi)端面嚴(yán)禁欠挖。5.2防水層施工二次襯砌施工前，應(yīng)施工防水層，并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格后，方可施工二次襯砌。澆筑二次襯砌前，應(yīng)清除防水層表面灰層并灑水養(yǎng)護(hù)。5.3鋼筋安設(shè)防水層施工結(jié)束后，應(yīng)按設(shè)計(jì)數(shù)量和要求安設(shè)襯砌鋼筋。鋼筋與模板間采用與二次襯砌混凝土相同配比的細(xì)石混凝土或砂漿制作墊塊，以確保鋼筋保護(hù)層的厚度；二次襯砌結(jié)構(gòu)兩側(cè)和底面的墊塊應(yīng)至少4個(gè)/m2，綁扎墊塊和鋼筋的鐵絲頭不得伸入保護(hù)層內(nèi)。5.4施工工藝5.4.1工藝流程復(fù)合式二次襯砌施工工藝流程圖見圖2圖2 復(fù)合式二次襯砌施工工藝流程圖5.5臺(tái)車就位臺(tái)車就位前，須找平仰拱填充面，鋪設(shè)行走軌道。臺(tái)車就位后啟動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)用儀

7、器校正模板外輪廓與設(shè)計(jì)凈空相吻合并鎖定臺(tái)車。校正模板外輪廓時(shí)應(yīng)注意復(fù)核臺(tái)車中線是否與隧道中線重合、臺(tái)車拱頂高程是否考慮預(yù)留沉落量軟弱圍巖段應(yīng)按規(guī)定考慮35cm預(yù)留沉落量、矮邊墻與拱墻混凝土接茬處的隧道凈寬是否符合設(shè)計(jì)要求。 圖3 臺(tái)車橫斷面和縱斷面圖臺(tái)車安裝必須穩(wěn)固牢靠，接縫嚴(yán)密，不得漏漿；接縫處大于2mm處采用膩?zhàn)有扪a(bǔ)嚴(yán)實(shí)。模板與混凝土的接觸面必須清理干凈并涂刷隔離劑。澆筑混凝土前，模板內(nèi)的積水和雜物應(yīng)清理干凈。襯砌模板臺(tái)車就位后，模板尺寸其允許偏差見表1表1 模板尺寸允許偏差序號(hào)項(xiàng) 目允 許 偏 差（mm）檢 驗(yàn) 方 法1邊墻腳平面位置及高程±15尺 量2起拱線高程±1

8、0尺 量3拱頂高程+10>偏差>0水準(zhǔn)測(cè)量4模板表面平整度52m靠尺和塞尺5相鄰澆筑段表面高低差±10尺 量5.6混凝土的拌合與運(yùn)送采用攪拌站集中拌制混凝土運(yùn)輸車運(yùn)輸混凝土用料應(yīng)嚴(yán)格按照配合比計(jì)供料每次拌合時(shí)間為1.52.5分鐘 以拌合均勻色澤一致為度。盛裝混凝土的容器不能漏漿運(yùn)送時(shí)間在環(huán)境氣溫+20時(shí)不應(yīng)超過45分鐘以防混凝土發(fā)生初凝。混凝土拌合物的坍落度應(yīng)符合理論配合比要求，一般在1418cm，其偏差不得大于±20mm，且必須滿足泵送要求；入模含氣量不得小于2%。5.7襯砌混凝土的澆筑與振搗二次襯砌混凝土采用混凝土輸送泵、輸送管末端采用軟管連接入模，入模的自

9、由傾落高度應(yīng)保證其不發(fā)生離析，一般不應(yīng)超過2m。輸送管嚴(yán)禁接觸模板，以免混凝土壓出時(shí)對(duì)管口產(chǎn)生的強(qiáng)烈震動(dòng)使模板變形。襯砌混凝土應(yīng)左右兩側(cè)對(duì)稱分層進(jìn)行，兩側(cè)灌筑高差最大不超過100cm；灌筑混凝土不宜間斷進(jìn)行，若必須終止則不應(yīng)超過混凝土初凝時(shí)間，否則應(yīng)作間歇灌筑處理。邊墻及墻頂部分采用插入式軟軸振搗器振搗，拱頂部分采用附著式振搗器振搗。采用插入式軟軸振搗器振搗時(shí)，分層厚度一般為30cm，振搗時(shí)間宜為1030s。附注式振搗器應(yīng)能單個(gè)啟動(dòng)，使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)需振搗的部位開啟振搗器振動(dòng)約3050s。封頂(1)當(dāng)拱部混凝土澆注至臺(tái)車最上層窗口時(shí)應(yīng)將泵送管接至拱頂圓形進(jìn)漿口。從圓形進(jìn)漿口泵送混凝土進(jìn)入襯砌臺(tái)車

10、時(shí)應(yīng)從已襯砌段向未襯砌段進(jìn)行；混凝土充填滿拱部后應(yīng)暫時(shí)停止泵送，開啟附著式振搗器及時(shí)振搗，以防因壓力過大致使臺(tái)車變形；振搗后繼續(xù)泵送混凝土，直到混凝土澆注至臺(tái)車擋頭約2m處。(2)在臺(tái)車拱部擋頭處預(yù)留環(huán)向長約2m的空間先不安設(shè)擋頭板，以便進(jìn)行封頂作業(yè)。(3)當(dāng)混凝土處澆注至臺(tái)車擋頭時(shí)，一邊安設(shè)擋頭板，一邊澆注混凝土，并采用插入式振搗器振搗密實(shí)，直至封頂完畢。為保證拱部混凝土的密實(shí)性，在拱部預(yù)埋20壓漿管，壓漿管按縱向間距23m一處埋設(shè)，注漿材料采用M10水泥砂漿，其配合比應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后確定，待襯砌混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后再進(jìn)行壓漿處理，初壓0.1MPa0.15MPa終壓0.2MPa。

11、5.8襯砌混凝土的養(yǎng)護(hù)和拆模（1）應(yīng)在澆筑完畢后的12h以內(nèi)對(duì)混凝土加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù)。 （2）混凝土澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間：對(duì)采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，不得少于7d；對(duì)摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B等要求的混凝土，不得少于14d。（3）澆水次數(shù)應(yīng)能保持混凝土處于濕潤狀態(tài)；混凝土養(yǎng)護(hù)用水應(yīng)與拌合用水相同，水溫應(yīng)與環(huán)境氣溫基本相同。（4）采用塑料布覆蓋養(yǎng)護(hù)的混凝土，其敞露的全部表面應(yīng)覆蓋嚴(yán)密，并應(yīng)保持塑料布內(nèi)有凝結(jié)水。（5）混凝土強(qiáng)度達(dá)到5Mpa前，不得在其上踩踏或安裝模板及支架。（6）當(dāng)日平均氣溫低于5時(shí)，不得澆水。（7） 承重模板拆除時(shí)，應(yīng)符合下列要求：在初期支護(hù)變形穩(wěn)定

12、后施作的，二次襯砌混凝土強(qiáng)度達(dá)到8.0MPa時(shí)以上；初期支護(hù)未穩(wěn)定、二次襯砌提前施作的，混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%及以上；特殊情況下，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)及監(jiān)控量測(cè)結(jié)果確定拆模時(shí)間。拆除不承受外荷載的邊墻、仰拱及底板等非承重模板時(shí)混凝土強(qiáng)度不得低于2.5Mpa，并應(yīng)保證其表面及棱角不受損傷。5.9二次襯砌的施做要點(diǎn)：（1）初期支護(hù)與二次襯砌之間的密貼程度，對(duì)復(fù)合式襯砌受力狀態(tài)產(chǎn)生較大的影響。當(dāng)初支與二次襯砌之間有空隙尤其拱頂灌注混凝土不密實(shí)，或由于混凝土的收縮產(chǎn)生空隙時(shí)，其拱部形成馬鞍形圍巖壓力，拱部小（或無）而拱腰大，此時(shí)二次襯砌的拱頂外緣受拉、內(nèi)緣受擠壓，嚴(yán)重者拱頂內(nèi)緣分層掉皮，而破壞二次襯砌

13、應(yīng)有的支護(hù)作用。所以施做二次襯砌后。一般應(yīng)向二次襯砌拱頂壓注水泥砂漿填充，使二次襯砌與初襯之間盡量不留空隙，這種措施在VVI類圍巖中的襯砌尤為重要。（2）二次襯砌的截面厚度必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求。二次襯砌的截面厚度及結(jié)構(gòu)形式取決于圍巖壓力的大小，當(dāng)斷面形狀確定以后，保證二次襯砌的厚度是保證復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)安全的重要因素，這是通過力學(xué)計(jì)算或大量的實(shí)踐類比出來的重要參數(shù)。其厚度的誤差，特別是欠厚的誤差，一定要控制在驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。（3）二次襯砌混凝土的強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求。保證混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度是保證二次襯砌厚度的前提，故在一次襯砌混凝土的配制中一定要采用能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的合理的配合比，嚴(yán)格控制水泥和標(biāo)

14、號(hào)、用量及粗細(xì)骨料的質(zhì)量。（4）二次襯砌的密實(shí)度是保證混凝土質(zhì)量及防水標(biāo)準(zhǔn)的重要措施之一，故從應(yīng)從工作出發(fā)混凝土的配制，運(yùn)送、灌注、振搗等方面嚴(yán)格把關(guān)，使已灌注的混凝土各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（5）二次襯砌內(nèi)部結(jié)構(gòu)一定要符合設(shè)計(jì)要求。在本項(xiàng)目各隧道工程中，對(duì)于VVI圍巖的洞口淺埋段，偏壓段及圍巖較差的地段及特殊要求的結(jié)構(gòu)物段均設(shè)計(jì)了鋼筋混凝土的二次襯砌結(jié)構(gòu)，這是加強(qiáng)二次襯砌承載能力的重要措施，所以二次襯砌中所用的鋼筋型號(hào)、規(guī)格、布置及鋼筋和綁扎、焊接等工藝一定要符合設(shè)計(jì)及規(guī)范規(guī)定的要求。（6）在應(yīng)施做仰拱的地段必須先施工仰拱的初襯及二次襯砌，拱墻的二次襯砌緊跟使二次襯砌能及時(shí)的成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，以在很短的時(shí)間內(nèi)，二次襯砌約束圍巖變形。（7）在施做二次襯砌前必須對(duì)初支的質(zhì)量進(jìn)行檢查驗(yàn)收。（8）在施做二次襯砌前必須對(duì)二次襯砌所有的排水設(shè)施進(jìn)行檢查，以確保防排水各設(shè)備的質(zhì)量，固二次襯砌后，此部分已成隱蔽工程，一但出差錯(cuò)將適成嚴(yán)重的后果。6.結(jié)束語根據(jù)隧道地質(zhì)條件、圍巖的自穩(wěn)性、地下水情況、地應(yīng)力高低等條件不同，二次襯砌所起到的作用也不盡相同。二次襯砌的功能主要是在自穩(wěn)能力強(qiáng)的圍巖條件下提供安全儲(chǔ)備；對(duì)于在圍巖變形沒