铁路隧道二次衬砌工程的施工质量控制

吴声宏（新疆生产建设兵团建筑工程科学技术研究院有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830054）

马红宇（新疆昆仑监理公司，新疆 乌鲁木齐 830054）

改革开放以来，我国铁路建设取得了重大成果，铁路基础建设硕果累累，高铁建设技术也日渐成熟，达到或领先国际铁路建设先进水平。 随着国家对铁路建设的大幅度的增加，铁路隧道工程也愈来愈多，隧道工程的施工质量一直是铁路工程建设所关注的重点，而隧道二次衬砌工程更是关注的重中之重。下面，就某隧道二次衬砌工程的施工实例，谈谈铁路隧道二次衬砌工程的施工质量控制。

1 工程概况

该隧道全长2390 m，宽6.9m，高7.65m。隧道洞身采用复合式衬砌，二次衬砌采用C35 钢筋混凝土。由于本工程工期紧迫、质量要求高、地质复杂(均为V级软弱围岩)、埋段(最低埋深只有3.4m)、围岩软弱变化频繁等特点，因此如何确保隧道二次衬砌工程的施工质量成为了本工程施工控制的重点。

2 施工准备

1) 根据工期、运输道路情况及原材料供应能力制定实施性施工组织措施。施工设备、机具、人员按施工组织方案准备到位。

2) 衬砌施工前，根据每循环工程数量配置混凝土搅拌设备(或提出厂拌混凝土运输方案)、模板、施工人员，并进行工艺试验，制定衬砌施工作业指导书，明确施工质量检验方法。

3) 施工前对衬砌断面进行检查和复核，隧道衬砌中线、水平、断面尺寸和净空大小均须符合设计要求，以确保衬砌不侵入隧道建筑限界。

3 二次衬砌工程的施工技术要求及工艺流程

1)衬砌台车应满足的要求

(1)衬砌台车的外轮廓在浇筑混凝土后应保证隧道净空，门架结构的净空应保证洞内车辆和人员的安全通行。衬砌台车的设计制造外轮廓尺寸应比隧道净空断面大，一般半径加大3～5cm 为宜。

(2) 衬砌台车宜采用43kg/m 以上或刚度足够大的型钢为行走轨道。

(3) 衬砌台车长度宜为9～12m。台车长度短(有时为了适应曲线半径)，生产效率低，接头多；台车太长，移动不方便，而且因混凝土的温度收缩、干燥收缩，易发生环状裂纹。

(4)衬砌台车墙部作业窗宜分层布置，层高不宜大于1.5m，每层宜设置4～5个窗口，其净空不宜小于45×45cm，两端设检查孔，并设有相应的混凝土输送管支架或吊架。

(5)隧道内采用机械通风的，衬砌台车上应留有通风管的穿越通道，或固定的硬风管，前后两端能与通风软管相连的接头，以便衬砌台车移动时不影响隧道施工通风。

(6)衬砌台车应设置足够的承重螺杆支撑和径向模板螺杆支撑。衬砌台车在浇筑混凝土期间，重量达200t 以上，台车除调整液压千斤顶外，应设承重的竖向螺杆和模板径向螺杆，当台车就位后，应用螺杆将台车和模板锁定。

(7)衬砌台车拱顶宜设2～3个混凝土的浇筑口，一般采用的形式有油缸活塞式、百页窗式、潜望镜式，以便浇筑完成后封孔。拱顶的浇筑口宜设在衬砌台车的两端，在坡道上浇筑混凝土有利于高端的灌满。检查孔的设置在拱顶沿中线上每2～3m 设一孔。

(8)衬砌台车上安装的附着式振动器应能单独启动。衬砌台车的混凝土浇筑时间较长，附着式振动器不宜并联共振，整个衬砌台车的振动会对已初凝的混凝土产生不利的影响，单独启动振动器，影响范围较小，还可通过作业窗用插入式振捣器进行捣固。

(9)衬砌台车必须验收合格后方可投入使用。

2)混凝土浇注时应注意的事项

(1)混凝土自模板窗口灌入，应由下向上，对称分层，倾落自由高度不超过2.0m。在混凝土浇筑过程中，观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况，当发现有变形、移位时，应及时采取加固措施。施工中如发现泵送混凝土坍落度不足时，不得擅自加水，应当在实验人员的指导下用追加减水剂的方法解决。

(2)施工现场应配备必要的备用机械设备，确保混凝土浇筑连续进行。当因故间歇时，其间歇时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑的时间。当超过允许间歇时间时，按接缝处理，衬砌混凝土接缝处必须进行凿毛处理。

(3)混凝土浇筑分层厚度(指捣实后厚度)宜为振捣器作用部分长度的1.25 倍，但最大摊铺厚度不宜大于600mm。在新浇筑完成的下层混凝土上再浇筑新混凝土时，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。

(4)浇筑混凝土时，应填写混凝土施工记录。

3)拆模及养护要求

(1) 二次衬砌拆模时间应符合下列规定：

①在初期支护变形稳定后施工的，二次衬砌混凝土强度应达到8.0MPa 以上；

②初期支护未稳定，二次衬砌提前施作时混凝土强度应达到设计强度的100%以上；

③拆模时混凝土内部与表层、表层与环境之间的温差不得大于20，结构内外侧表面温差不得大于15；混凝土开始降温前不得拆模。

④特殊情况下，应根据试验及监控量测结果确定拆模时间。

(2)混凝土浇筑完毕后，混凝土养护的最低期限应符合表1的要求，且养护不得中断。混凝土养护期间，混凝土内部温度不宜超过60℃，最高不得超过65℃，混凝土内部温度与表面温度之差、表面温度与环境温度之差不宜大于20℃，养护用水温度与混凝土表面温度之差不得大于15℃。浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态。当环境气温低于5℃时不应浇水。

表1 混凝土养护的最低期限

4)二次衬砌工程的施工工艺流程

隧道衬砌采用液压整体式衬砌台车进行二次衬砌，采用拱墙一次性整体浇筑施工。衬砌施工工艺流程见图1。

图1 衬砌施工工艺流程图

4 衬砌施工控制要点

1)衬砌台车走行轨道的中线和轨面标高应准确，台车就位后启动微调装置，用仪器校正模板外轮廓与设计净空相吻合，并锁定台车。

2) 灌筑前，应清除防水层表面灰粉并洒水润湿，模板内的积水和杂物应清理干净。

3) 模板安装必须稳固牢靠，接缝严密，不得漏浆。模板与混凝土的接触面必须清理干净并涂刷隔离剂。

4) 钢筋绑扎在移动台架上进行，绑扎钢筋时必须支撑牢固，以保证施工安全。

5) 钢筋混凝土二次衬砌地段，须用与二次衬砌混凝土相同配合比的细石混凝土或砂浆制作垫块，确保钢筋保护层的厚度，主筋保护层尺寸不小于30mm、迎水面主筋保护层不小于50mm。

6) 混凝土运到场后应作坍落度检查，泵送混凝土一般以15～18cm 为宜。

7) 混凝土应对称、分层浇筑，分层捣固。捣固宜采用插入式振动器和附着式振动器联合振捣。

8) 墙部视具体情况预留注浆孔，拱顶部位应预留注浆孔，确保二次衬砌背后混凝土密实。

5 为提高二次衬砌的 施工质量，宜采用以下措施

1) 二衬混凝土浇筑段施工接头处理

(1)衬砌台车堵头板多采用钢、木模板，边缘与防水板面不能密贴，造成漏浆。一般采用纤维材料堵塞缝隙，费时、费力。衬砌台车宜采用带有气囊的端模(堵头板)，以防止漏浆。

图2 带气囊堵头板示意

(2)二衬混凝土接头部位施工时间间隔2～3d，衬砌台车就位后，搭接部位用液压千斤顶将模板顶向新浇筑的混凝土面。为防止漏浆一般采用顶紧模板的方法，局部的压力，往往会造成混凝土接头处出现不可弥补的裂纹甚至掉块。采用加硬橡胶间隙带的方法，一方面可以缓冲对混凝土的压力，另一方面能密封接头缝隙。相邻段混凝土浇筑完后，拆除间隙条，用砂浆抹平凹槽。

图3 模板安装时接缝处开裂处理

(3)堵头板宜分层设排水孔排出泌浆水。在堵头板上沿竖向每20～30cm 设可以封闭的孔(φ10～14的螺钉孔即可)，浇筑时根据混凝土的层面，依序打开孔排水，排完水及时封孔，以排除混凝土在振捣过程中产生泌浆水而形成的混凝土表面的气泡。

2)二衬背后回填注浆

(1) 注浆管制作：注浆管直径为φ42mm(或φ25mm)，用钢管加工而成，一端带丝扣与注浆系统的旋塞连接。在预定要与孔口接触的部位缠上棉纱，然后顺着棉纱缠卷方向将钢管边旋转边向注浆孔塞进，直至预定深度。待注浆结束后，孔与管间隙用高强度砂浆封堵。

(2)注浆浆液的配制：一般采用普通硅酸盐水泥，浆液配置应满足设计要求。

(3)注浆压力：回填注浆压力不宜过高，只要能克服管道阻力和二次衬砌与初期支护、防水板之间的空隙阻力即可。压力过高，易造成结构变形。注浆压力应控制在0)3～0)4MPa。

(4)注浆施工注意事项：

①注浆前清理注浆孔，安装好注浆管，保证其畅通，必要时进行压水试验。

②注浆必须连续作业，不得任意停泵，以防浆液沉淀，堵塞管路，影响注浆效果。

③采取隔孔循环注浆，即将注浆孔编号，先注奇数孔，再注偶数孔，使各孔注浆达到互补作用，提高注浆效果。第一次注浆后隔3d 进行第二次补注浆。

④注浆时由低处向高处，由无水处向有水处依次注浆，以利充填密实，避免浆液被水稀释离析。当拱顶有渗漏时，应分段留排水孔，以免水压过高抵销部分注浆压力，最后再处理排水孔。

⑤注浆过程中，如发现施工缝有少量漏浆，可以采用快凝水泥砂浆勾缝后继续注浆。当冒浆或跑浆严重时，应关泵停注，待2～3d 后第二次注浆。

⑥当注浆压力稳定上升，达到设计压力并持续稳定，不进浆或进浆量很少时，即可停止注浆，进行封孔作业，采用高强度水泥砂浆将注浆孔填满捣实。

⑦施工中应派专人监视注入量、注浆压力和二衬结构状况，必要时调整变换注浆参数，同时做好注浆作业的详细记录。

6 结语

在隧道二次衬砌混凝土施工过程中，只要能合理选用衬砌材料、混凝土配合比及施工方法，并不断地总结施工经验和提高相关人员质量意识，就可以控制混凝土的表面缺陷，保证工程质量，从而取得良好的社会效益和经济效益。

[1]《铁路隧道工程施工技术指南》，(TZ204-2008)

[2]《铁路隧道施工规范》，(TB10204-2002)

[3]《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160 号)