大斷面隧道二次襯砌混凝土自動養(yǎng)護(hù)施工工法1.前言隨著公路、鐵路隧道的蓬勃發(fā)展，我國長、大隧道日漸增多。在長、大隧道施工過程中質(zhì)量要求比較嚴(yán)格，如結(jié)構(gòu)混凝土要求澆筑完12小時后，要進(jìn)行14天以上的養(yǎng)護(hù)。在其他結(jié)構(gòu)物中一般采用覆蓋加養(yǎng)護(hù)的形式，但是隧道覆蓋比較困難，所以在養(yǎng)護(hù)上要采用直接養(yǎng)護(hù)的形式，如果隧道二養(yǎng)護(hù)不及時，混凝土的水化熱反應(yīng)就無法進(jìn)行，混凝土強(qiáng)度不能及時達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度要求，表面很容易產(chǎn)生裂縫，直接影響混凝土的耐久性和使用功能。傳統(tǒng)的公路隧道襯砌混凝土由于主客觀原因，大多不養(yǎng)生或“敷衍式”養(yǎng)生，導(dǎo)致施工期和運(yùn)營階段在二襯表面產(chǎn)生大量的早期裂縫，影響結(jié)構(gòu)美觀和使用壽命。但隧道工程施工中，長大隧道因洞內(nèi)溫度較恒定，洞內(nèi)空氣有一定濕度，從而在隧道砼養(yǎng)護(hù)工序控制上施工中控制不嚴(yán)，致使二襯砼表面顏色泛白，強(qiáng)度不足，耐久性大受影響。中交二公局第三工程有限公司采用了隧道二襯自動噴淋養(yǎng)護(hù)臺車進(jìn)行隧道二襯混凝土養(yǎng)護(hù)施工，自主研發(fā)了實用新型專利《一種全自動隧道二襯養(yǎng)護(hù)臺車》專利號：ZL2017211538785.3、實用新型專利《一種隧道襯砌噴淋養(yǎng)護(hù)裝置》，專利號：ZL201921916858.7，取得了良好效果，并總結(jié)編制成工法。2.工法特點（1）高效：噴灑面積大，工作效率高，施工方法操作便捷，簡易可行，養(yǎng)生均勻到位，速度快，安全質(zhì)量效果好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。（2）安全：采取移動式模架，噴水管安裝在養(yǎng)護(hù)臺車上，規(guī)避了高空作業(yè)風(fēng)險。養(yǎng)護(hù)混凝土的同時，可降低隧道內(nèi)粉塵濃度，提高洞內(nèi)空氣質(zhì)量。（3）經(jīng)濟(jì)：本工法工藝新、可操作性強(qiáng)、適用范圍廣。施工方法操作簡便，速度快，安全質(zhì)量效果好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。（4）節(jié)能：人工養(yǎng)護(hù)時，灑水不方便，并且浪費大量水，不能保證養(yǎng)護(hù)效果；使用隧道二襯自動噴淋養(yǎng)護(hù)臺車，一鍵啟動便可非常便利的進(jìn)行均勻養(yǎng)生，即節(jié)約用水，又能保證養(yǎng)護(hù)效果。3.適用范圍本工法適用于公路、鐵路及水工隧道的二次襯砌混凝土養(yǎng)護(hù)施工。4.工藝原理混凝土養(yǎng)護(hù)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》第7.4.7條規(guī)定：混凝土澆筑完畢后，應(yīng)按施工技術(shù)方案及時采取有效的養(yǎng)護(hù)措施，并應(yīng)符合下列規(guī)定：①應(yīng)在澆筑完畢后的12h以內(nèi)對混凝土加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù)；②混凝土澆水養(yǎng)護(hù)的時間：對采用硅酸鹽水泥、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；對摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土，不得少于14d；砼拆模后，應(yīng)及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保持砼處于濕潤狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)最低期限見表4-1：表4-1混凝土養(yǎng)護(hù)的最低期限混凝土類型水膠比洞內(nèi)平均氣溫T（℃）養(yǎng)護(hù)期限（d）膠凝材料中摻有礦物摻合料＜0.455≤T＜102110≤T＜2014T≥2010隧道二襯自動噴淋養(yǎng)護(hù)臺車，臺車包括門形承重架、設(shè)于門形承重架底部的行走裝置以及設(shè)于門形承重架上的噴淋組件，行走裝置采用與二襯臺車同軌道，采用電子遙控控制臺車行走，使得隧道二襯養(yǎng)護(hù)臺車在隧道中能靈活行走。臺車外側(cè)設(shè)一環(huán)灑水養(yǎng)護(hù)噴嘴，開啟進(jìn)水開關(guān)后，水霧均勻噴灑到二襯砼表面，使用行走裝置移動臺架，完成需養(yǎng)成護(hù)段二襯砼養(yǎng)護(hù)，根據(jù)施工條件，確定灑水噴霧間隔時間，確保二襯砼養(yǎng)護(hù)效果。噴淋養(yǎng)護(hù)需要安裝加壓水泵，保證噴水管正常出水，對二襯進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在噴淋養(yǎng)護(hù)的同時可對隧道進(jìn)行除塵，提高養(yǎng)護(hù)效果，提高隧道空氣質(zhì)量，減少職業(yè)病的發(fā)生率。該臺車不僅可以起到噴淋養(yǎng)生的作用，還可用于襯砌拱頂脫空注漿，后期的襯砌檢測、隧道洞內(nèi)降塵等，真正做到一臺車多功能充分利用的目的，100%發(fā)揮臺車的利用效率。（1）一鍵啟動調(diào)節(jié)行走系統(tǒng)的速度可前進(jìn)可后退，由供水（增壓泵）系統(tǒng)接入將塑料水管至由無縫鋼管彎曲制成噴淋系統(tǒng)，打開閥門，利用增壓泵的水壓將水注入噴淋系統(tǒng)便可實現(xiàn)均勻、便捷、快速的養(yǎng)護(hù)、降塵的目的。采用專用隧道二襯砼移動式養(yǎng)護(hù)臺架，臺架外側(cè)設(shè)一環(huán)灑水養(yǎng)護(hù)噴嘴，開啟進(jìn)水開關(guān)后，水霧均勻噴灑到二襯砼表面，縱向移動臺架，完成需養(yǎng)成護(hù)段二襯砼養(yǎng)護(hù)，根據(jù)施工條件，確定灑水噴霧間隔時間，確保二襯砼養(yǎng)護(hù)效果。5.施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程施工工藝流程見工藝流程圖（圖5-1）：圖5.1隧道二襯養(yǎng)護(hù)施工工藝流程圖5.2操作要點5.2.1施工準(zhǔn)備，加工隧道二襯砼養(yǎng)護(hù)臺車，養(yǎng)護(hù)臺車行走裝置采用與二襯臺車同軌道，主水管道環(huán)向采用φ42鋼管，分水管采用φ12.5鍍鋅鋼管，噴頭采用可調(diào)節(jié)噴霧器噴頭（銅型），布置采用梅花型布置，距二襯輪廓0.3-0.5m，鋼管在隧道布設(shè)高壓水管側(cè)設(shè)進(jìn)水軟管接頭及開關(guān)閘閥，鋼管另一側(cè)端頭封閉。隧道高壓風(fēng)管在二襯砼養(yǎng)護(hù)段間距50m設(shè)一接水閘閥，供應(yīng)砼養(yǎng)護(hù)用水。5.2.2隧道二襯砼拆模后，立即養(yǎng)護(hù)，將養(yǎng)護(hù)臺車移至剛拆模二襯段，用橡膠軟管連接高壓水管與養(yǎng)護(hù)臺車進(jìn)水接口。5.2.3養(yǎng)護(hù)灑水時，噴頭距二襯混凝土面0.3-0.5m，調(diào)整開關(guān)閘閥，控制噴水壓力和水霧量，噴水時在同一定點位置持續(xù)噴水時間為5s。5.2.4養(yǎng)護(hù)臺車移動時控制左右側(cè)勻速前移，臺架移速度為6m/min。5.2.5養(yǎng)護(hù)期限，一般為14d，噴灑水霧養(yǎng)護(hù)間隔時間2h，確保混凝土處于濕潤狀態(tài)。5.2.6為確保混凝土養(yǎng)護(hù)效果，在養(yǎng)護(hù)過程中要定期測量環(huán)境溫度和濕度，以便調(diào)整養(yǎng)護(hù)時間，每天填寫?zhàn)B護(hù)記錄，記錄內(nèi)容包括：養(yǎng)護(hù)時間、養(yǎng)護(hù)段落、養(yǎng)護(hù)方式、養(yǎng)護(hù)人等。6.材料與設(shè)備6.1主要材料臺車材料用量統(tǒng)計表見表6.1《臺車材料用量統(tǒng)計表》。表6.1臺車材料用量統(tǒng)計表序號型號長度（m）重量（kg）KKKKGKGKGK///////////////使用位置1Φ22鋼筋27.282跳板、平臺2I16工字鋼Φ42*4mm小導(dǎo)196.44029門架、主梁3Φ42*4mm小導(dǎo)管5.621主水管道、護(hù)欄、扶手等4Φ20PVC管19噴水設(shè)施5旋轉(zhuǎn)噴頭8個噴水設(shè)施6車輪行走系統(tǒng)8個行走系統(tǒng)7行走系統(tǒng)2套左右側(cè)各一套8電力設(shè)施1套電力供應(yīng)6.2主要設(shè)備主要工程設(shè)備見6.2《主要機(jī)械設(shè)備配備表》。表6.2主要設(shè)備表序號設(shè)備名稱規(guī)格數(shù)量1多功能一體式臺車自制1臺2噴淋設(shè)備自制1套3增壓泵ISG40-100（I）A1臺4引水管路自制1套5橡膠軟管若干7.質(zhì)量控制7.1質(zhì)量控制7.1.1養(yǎng)護(hù)噴灑水霧要均勻，不得出現(xiàn)漏噴。7.2.2氣溫低于+5℃時不得噴水養(yǎng)護(hù)。7.2.3混凝土拆模后，養(yǎng)護(hù)的最低期限應(yīng)符合表4-1的規(guī)定，且不得中斷，噴灑水霧間隔時間3h，確保砼處于濕潤狀態(tài)。7.2.4混凝土養(yǎng)護(hù)期間，混凝土內(nèi)部溫度不宜超過60℃，最高不得大于65℃，混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度之差、表面溫度與環(huán)境溫度之差不宜大于20℃，養(yǎng)護(hù)用水溫度與混凝土表面溫度之差不得大于15℃。7.2.5拆模后要及時進(jìn)行養(yǎng)生，要保持襯砌混凝土面處于濕潤狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)時間暗洞段不得小于7d，明洞段不得小于14d。7.2質(zhì)量檢驗7.2.1噴灑水霧次數(shù)必須嚴(yán)格控，保證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。7.2.2當(dāng)環(huán)境氣溫低于5℃時不應(yīng)澆水。檢查數(shù)量：每3h檢查1次。檢驗方法：觀察、檢查施工記錄。8.安全措施施工中嚴(yán)格遵守有關(guān)施工安全規(guī)章制度、標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)程，重點作好以下安全工作：8.1成立專業(yè)工班，專人負(fù)責(zé)，確保按時養(yǎng)護(hù)。8.2設(shè)專職質(zhì)檢員現(xiàn)場值班，進(jìn)入施工現(xiàn)場應(yīng)戴安全帽，登高作業(yè)超過2m時，養(yǎng)護(hù)人員要系安全帶，穿防滑鞋，并檢查其可靠性；工具應(yīng)收放入工具袋內(nèi)，嚴(yán)防墜落傷人。8.3養(yǎng)護(hù)用的管路和設(shè)備應(yīng)經(jīng)常檢修，電路管理應(yīng)符合用電規(guī)范要求。8.4登高檢修與保養(yǎng)的操作人員，必須穿軟底鞋，并將鞋底淤泥清除干凈。8.5養(yǎng)護(hù)用的支架要有足夠的強(qiáng)度和剛度，搭設(shè)要規(guī)范合理,兩端設(shè)置防護(hù)欄。8.6在保護(hù)好混凝土成品的同時，加強(qiáng)個人安全防護(hù)工作。9.環(huán)保措施9.1全程使用電力驅(qū)動，不產(chǎn)生尾氣排放污染洞內(nèi)環(huán)境；9.2人員進(jìn)洞配置防護(hù)用具，操作使用遙控器，方便無害；9.3安排專人負(fù)責(zé)施工場地的清掃等工作。10.效益分析10.1經(jīng)濟(jì)效益?zhèn)鹘y(tǒng)二襯養(yǎng)生及二襯檢測方式與采用隧道二襯自動噴淋養(yǎng)護(hù)臺車相比可得到以下直接經(jīng)濟(jì)效益節(jié)余：10.1.1傳統(tǒng)方式：（1）采用傳統(tǒng)二襯養(yǎng)生方式，按照每天養(yǎng)生一次，每次2各人工，其日成本為400元。（按實際施工天數(shù)340天算）。（2）采用傳統(tǒng)二襯檢測方式，需先在裝載機(jī)上焊接支架，每次使用1個人工，在檢測過程中需由裝載機(jī)及兩名工人配合，即單次成本為800元。按照每月檢測1次，每年檢測檢測12次計算，若采用傳統(tǒng)方式，年成本為9600元，日成本為28元（按實際施工天數(shù)340天算）。10.1.2隧道二襯自動噴淋養(yǎng)護(hù)臺車：采取隧道二襯自動噴淋養(yǎng)護(hù)臺車臺車可以既作為養(yǎng)生設(shè)備又作為二襯檢測設(shè)備，當(dāng)養(yǎng)護(hù)作業(yè)時每次僅需1名工人操作，即日成本為200元；二襯檢測作業(yè)時僅需要2名工人配合，單次檢測節(jié)約400元，每年檢測12次計算。傳統(tǒng)方式：340×400+12×800=145600元。多功能臺車：340×200+12×400=72800元。通過對比，采用傳統(tǒng)方式與隧道二襯自動噴淋養(yǎng)護(hù)臺車對比，每年節(jié)約成本72800元。表10-1成本對比表人工養(yǎng)護(hù)成本（萬元）隧道二襯自動噴淋養(yǎng)護(hù)臺車成本（萬元）人員8設(shè)備（數(shù)量）4/臺人工費0.8/月設(shè)備成本20/臺若長隧道二襯養(yǎng)護(hù)時間為32個月，人工費需8*0.8*32=204.8萬元，而使用全自動軌道式養(yǎng)護(hù)臺車，成本費需4*20=80萬元，設(shè)備維修費約20萬元，總成本為100萬元，比人工費節(jié)省104.8萬元。10.2社會效益本工法與傳統(tǒng)的人工養(yǎng)護(hù)相比，采用噴頭式養(yǎng)護(hù)，用水消耗相比大大降低，有效地利用了現(xiàn)有的水資源，改變了傳統(tǒng)人工粗放式的水管噴淋養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)臺車全程使用電力驅(qū)動，減少了養(yǎng)護(hù)人員數(shù)量，提高了人員的工時效率，通過操控可以對重點部位強(qiáng)化養(yǎng)護(hù)，增強(qiáng)了養(yǎng)護(hù)效果。該工法在保證隧道掘進(jìn)安全、質(zhì)量、外觀的同時，另一方面噴淋養(yǎng)護(hù)大大降低了施工現(xiàn)場的粉塵、改善了施工環(huán)境、確保了作業(yè)人員的職業(yè)健康。另外，養(yǎng)護(hù)用水通過洞口三級沉淀池后可循環(huán)利用，在資源浪費嚴(yán)重的今天，大大節(jié)約了施工用水，具有良好的節(jié)能和環(huán)保效益。通過該項技術(shù)的研究及應(yīng)用實施，本項目不僅在襯砌混凝土實體施工質(zhì)量方面取得突破，特別是混凝土的外觀、強(qiáng)度以及現(xiàn)場標(biāo)化方面，另一方面加快施工進(jìn)度且大大節(jié)約施工成本，社會效益顯著。11.應(yīng)用實例（1）青海加西公路3標(biāo)項目總承包部第五合同段金銀灘隧道（原名黑林埡口隧道），設(shè)計為分離式隧道，凈空10.25×5m。左線隧道長2375.00m、右線隧道長2335m，按隧道分類屬長隧道，隧道洞底最大埋深約328.64m，明洞長30m。為了隧道二次襯砌混凝土質(zhì)量，強(qiáng)度和耐久性滿足要求，提高施工效率，降低養(yǎng)護(hù)工序成本，積極開展科技攻關(guān)，創(chuàng)新施工工藝，采用大斷面隧道二次襯砌混凝土自動養(yǎng)護(hù)施工工法對隧道襯砌進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，不僅起到了噴淋養(yǎng)護(hù)的目的，而且在襯砌質(zhì)量檢測時替代了傳統(tǒng)的機(jī)械輔助小型支架法作業(yè)，既確保了安全，又提高了檢測效率，一定程度上也節(jié)約了機(jī)械設(shè)備（裝載機(jī)）的使用費用。本工法可為今后的隧道二襯養(yǎng)護(hù)提供參考依據(jù)，且二襯養(yǎng)護(hù)效果明顯提升。（2）青海克大6標(biāo)老營莊隧道，為雙向四車道一級公路隧道，隧道設(shè)計速度100km/h，分離隧道建筑限界：凈寬，凈高

5.0m。合同段左線隧道長1205m、右線隧道長1235m。二次襯砌混凝土采用大斷面隧道二次襯砌混凝土自動養(yǎng)護(hù)施工工法，不僅保證了隧道二次襯砌混凝土的強(qiáng)度和耐久性，砼外觀質(zhì)量取得了較好的效果，在每次的檢查中取得一致好評，而且在施工成本方面（人工費、電費等）取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時也在一定程度上減小了隧道洞內(nèi)的揚(yáng)塵污染，為同類工程施工起到了良好的資源節(jié)約示范。（3）王格爾塘至夏河高速公路WXSG-4