浅谈铁路隧道工程施工中的衬砌施工

王鹏程

（中铁十六局集团有限公司，北京市 100018）

1 工程概况

兰渝铁路东扎沟隧道出口位于漳县大草滩乡香木湾盖牌沟内，全长3 035 m，为单洞双线隧道，隧道洞身埋深范围是9.7～423 m，为确保项目施工进度，且保证工程质量，要结合工程地质情况进行二次衬砌施工，文章重点对二次衬砌施工技术进行了分析和探讨。

2 衬砌台车的断面结构设计

衬砌台车断面结构在设计过程中，选取了长12 m的全自动液压自行大模板衬砌台车，以桁架式结构为框架，厚10 cm的冷轧钢板作为模板，将边模下边缘设置在高出内轨顶面12 cm的地方。为控制施工时衬砌结构始终处于隧道建筑限界外，需设计台车模板外轮廓线大于隧道设计净空值5 cm。以隧道净空尺寸为基准，台车设计时基准圆为衬砌净空间距4.6 m，为使得隧道线间距符合设计净空，需通过拱顶中心增设加宽块来修正台车外轮廓线，如在开展4.7 m线间距的隧道衬砌结构的施工时，需将台车增加10 cm的加宽块。

3 二次衬砌施工要点

3.1 总施工方案设计

当结构初期支护完全收敛后可开展衬砌施工。衬砌施工流程：浇筑仰拱及填充混凝土→拱墙和小边墙的混凝土施工。需控制仰拱结构紧贴开挖面，全面施工采用了仰拱栈桥，拱墙衬砌主要采用了模板台车衬砌，借助混凝土运载车开展运送工作，借助输送泵开展浇筑工作，以机械振捣使其最终成型。为确保台车衬砌净空值与隧道设计衬砌净空值始终保持一致，在开展拱墙衬砌的二次施工时，需实时比对衬砌台车外轮廓线和隧道设计净空值，进而控制最佳衬砌拱顶的高度，其中4.7 m线间距段衬砌的拱顶高度需为设计值+5 cm，4.8～4.9 m线间距段衬砌拱顶的高度需为设计值+2 cm，5.0 m线间距段衬砌拱顶高度需为设计值+1 cm，边墙处施工可借助施工小边墙来把控[1]。

衬砌断面变化段的施工设计：先采用大线间距衬砌断面的施工方式，紧挨着小线间距衬砌侧开展施工作业，认真比对相邻线间距衬砌断面（见图1），进而确定最终衬砌错台的位置，该位置主要控制在拱腰上2 m到小边墙这一范围，边墙处的错台可通过已施工小边墙来合理修整，对于拱腰范围错台不大于44 mm，可借助1.2 m×0.3 m木模进行修正。

3.2 详细施工方案设计

（1）仰拱和填充的施工要点

仰拱施工过程中，要严格把控在拱墙衬砌超前36 m范围外才能开展栈桥的搭设，采用浮放模板支架使仰拱最终成型，控制纵向没有施工缝，仰拱和填充混凝土要分别进行浇筑，同时，要对填充面高程进行严格把控，偏差控制在±15 mm，保持坡面平整，排水流通。

（2）小边墙的施工要点

图1 相邻线间距衬砌结构的断面比较示意图

在开展小边墙的施工时，需要把控高程为内轨顶端20 cm，以定型钢模板开展浇筑工作，把控其与台车边模的搭接长度达到8 cm，并保证支撑结构牢固，促使小边墙顶部与边墙衬砌模板粘合紧密。在进行衬砌断面变化处的小边墙施工时，施工起点是变化点里程，把控在12 m的范围内，并不断向大里程方向过渡。

（3）防水层的施工要点

防水层建设前，需对初支面开展找平工作，并对外露锚杆、管棚等坚硬物进行切割和磨平，为保持基面的干燥性，可通过安装透水盲管，在必要时采用注浆方式进行堵水。

防水板全环施工要一次性完成，确保纵向无施工缝，可结合混凝土循环浇筑长度来判断一次铺设长度，使得环向长度大于基面周长，且预留有10%的增余量[2]。防水板按照自上而下方向，选用无钉孔技术进行固定，即先将无纺布选用塑料垫圈和射钉稳固在基面上，后选用专业焊机以预设温度将防水板焊接固定在垫圈上，拱部垫圈间距控制为0.5～0.7 m，边墙垫圈的间距需在1.0～1.2 m内，呈现为梅花形格局。为便于开展下一段的搭接工作，需使得衬砌施工缝和防水板搭接处的错开距离不低于60 cm。可选用双缝热熔爬焊机进行防水板幅间的搭接，焊接前需清洁防水板表面，按照从上到下顺序匀速焊接，控制搭接宽度、单条焊缝有效宽度均在15cm外。为便于开展后期的冲气检验，可在端头空气柱处安设一个别针或薄金属片，其中防水板接头结构见图2。

图2 防水板接头结构图

（4）钢筋骨架的施工要点

钢筋绑扎前期，需在场外借助钢筋弯制机按照设计值把钢筋弯制成型。钢筋绑扎过程中，需配合多功能移动台车，并在拱顶及内轨顶面上的1 m处，以及两侧拱腰处设计“V”形支撑结构，同时，在底端处设计垫块进而确保初支面支撑，可有效避免损坏防水板，对于顶端和钢筋台车需确保其支撑的牢固性，并在“V”形支撑结构上精准判定钢筋放样点，之后可进行钢筋的绑扎施工。

（5）混凝土灌注要点

混凝土浇筑施工前，需清除模板上的积水和杂物等，并认真检查防水板和钢筋等结构，确保其符合要求后，结合不同线间距衬砌在施工过程中的要求，合理调整和锁定台车。在进行衬砌堵头板的安设施工时，采用“L”形钢筋卡固定止水带，为防止损坏防水板，可于堵头板和防水板连接处布设海面垫。混凝土的拌制工作均严格按照试配比在拌和站统一完成，严格控制其坍落度和含气量，采用泵将混凝土送入模板结构中，以分层对称方式灌注，振捣棒以插入式进行振捣[3]。每组衬砌混凝土浇筑时，需设计2组标准条件下养护试件，进而确定56 d混凝土的抗压强度，同时，仰拱混凝土需间隔500 m即开展1组同等条件的养护试件，拱墙衬砌需间隔200 m即开展1组同等条件的养护试件，以此来确定结构实体强度。需结合试件及温度确定二衬混凝土脱模时间，脱模后需马上开展养护，控制养护时间超过14 d。

4 二衬混凝土施工质量把控

4.1 防水板施工质量把控

防水板铺装施工前需对基面开展修补和渗水清洁；在开展凸凹度较大的基面建设时，需保证足够的松散系数，并在断面变化处设计悬挂点；每节防水板铺装结束后需开展外观和质量检验，确保合格；软岩地段的混凝土衬砌在实际施工过程中，需紧挨开挖面，并在衬砌端部预留足够的防水板接头位置，以及严密防护，防止掌子面爆破时损坏防水板；为防止防水板被扎破，需加强钢筋、挡头模板、预埋件，及混凝土运送等施工过程。

4.2 混凝土品质质量把控

需对水泥、粗细骨料、水、外加剂等混凝土原材料开展精细的试验工作，以此来确定最佳混凝土配合比；施工时，在自动计量搅拌站进行混凝土的统一拌和，严格控制搅拌前的粗细骨料含水率，为方便及时调整配合比，一般每次拌和需开展2次抽测，雨天则需要实时抽测；拌和时需严格控制混凝土拌和时间，通常在2～3 min，冬季施工时相对于常温下搅拌时间要增加50%；混凝土拌和好以后，需严格控制使用时间范围，气温20℃～30℃时，时间在1 h内，10℃～19℃时，时间在1.5 h内；严格避免混凝土在输送中出现离析情况。

4.3 混凝土灌注、振捣质量把控

施工方法对衬砌混凝土质量影响很大，其中混凝土运输、浇筑、振捣、养护等均会严重影响混凝土性能，故而要格外关注混凝土的运送、浇筑、振捣、养护等环节。此外，需结合结构位置采取相应的混凝土灌注、振捣方案。

4.4 拱顶混凝土质量把控

拱顶混凝土采用分层分窗浇筑，由混凝土自模板窗口注入，从下到上、对称分层，先开展墙后拱的浇筑，把控倾落自由高度要不大于2.0 m，当大于2.0 m时，需选用串桶浇筑。为保证封顶时无空洞产生，可在台车端头和拱顶4 m间隔安设42 mm焊管的排气管，为防止排气管下沉，可将排气管尽可能稳固于模板靠上的位置。当混凝土浇筑面临近模板台车顶部时，进入封顶施工阶段，此时，为避免空气存在，混凝土需按照由内向端模的方向进行浇筑；当发现有水从自排气管中流出时，说明模板浇筑已完成，此时可终止混凝土的浇筑施工，并疏通排气管，抽离泵送软管，及封堵挡板圆孔。施工后期，借助排气管灌注因混凝土收缩出现的间隙，使得衬砌填充的密实度增加。在整个混凝土浇筑施工中，需安排专人开展混凝土的振捣施工，进而有效保证混凝土灌注的密实度。

5 结论

综上所述，该铁路隧道出口衬砌施工已全部完成，衬砌施工完成后采用地质雷达进行了无损检测，隧道衬砌工程的净空完全满足设计要求，且表面平整度非常好，色泽均匀，无蜂窝、空洞、麻面和渗水等问题的发生，达到了设计要求，值得推广应用。

[1]郭军浩.浅谈复杂地质条件下铁路隧道施工技术[J].工程建设与设计,2017(6)：152-153.

[2]徐子振.变截面衬砌台车在电气化铁路隧道衬砌施工中的应用[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2016(2)：65-67.

[3]夏润禾,崔小鹏,周泉.复杂地质隧道衬砌变形分析与工程治理技术[J].铁道工程学报，2015(8)：66-72.