隧道衬砌分层逐窗浇筑混凝土施工工艺

2018-03-26赵继平

西部探矿工程 2018年4期

赵继平

（中铁一局集团第五工程有限公司，陕西宝鸡721006）

国内隧道拱墙衬砌混凝土主要采用整体式模板台车、输送泵泵送浇筑混凝土施工，由于传统浇筑工艺的缺陷导致浇筑成型混凝土强度离散性大、不能满足设计要求，且易在拱顶衬砌背后形成脱空、不密实等质量缺陷，在列车运营过程中，由于拱顶不密实、脱空段落易剥落给安全行车及保证隧道衬砌结构的稳定带来极大安全隐患。由中铁一局集团承建的大临铁路站前1标，为解决隧道衬砌强度离散性大、拱顶脱空及不密实、外观质量差等缺陷，进行工艺优化，本项目采用衬砌逐窗分层浇筑混凝土工艺施工，有效解决了传统衬砌浇筑工艺的质量缺陷，得到了建设单位和各兄弟单位高度认可，并加以推广。

1 工程简介

新建大理至临沧铁路站前土建工程DLZQ-1标，位于云南省大理州下关镇和巍山县大仓镇境内，标段起止里程DK0+000～DK27+540.2，长27.54km，以及全线制梁、铺架、弹性支承块预制等工程。大麦地隧道是本标段的重难点工程,也是全线控制工程之一，隧道起讫里程为DK0+500～DK12+150，全长11650m，全隧共设4座无轨双车道斜井。隧道区通过了凤仪背斜、大合江断层及三岔河向斜，构造比较复杂，洞身地层岩性主要为粉质粘土和泥岩夹粉砂岩、石膏、石英砂岩、砂岩、泥岩、钙质砾岩、砂岩，地下水以基岩裂隙水为主，富水性弱至中等，隧道最大涌水量13231m3/d。

2 工艺特点

（1）衬砌混凝土浇筑：实行分层逐窗浇筑，减小混凝土出料口至浇筑面高度，台车各窗口间混凝土浇筑间隔时间短，提高入模混凝土质量，避免混凝土表面出现施工“冷缝”。

（2）混凝土振捣：拱腰以下部位采用插入式振捣器为主、附着式振捣器为辅的振捣方式，拱腰以上部位采用附着式振捣器进行振捣；钢筋混凝土段采用附着式振捣器为主、插入式振捣器为辅的振捣方式；无筋段混凝土采用插入式振捣器为主、附着式振捣器为辅的振捣方式。

（3）拱顶混凝土浇筑：采用不少于2个封顶浇筑孔，确保拱顶混凝土浇筑密实。

（4）采用衬砌分层逐窗浇筑工艺可提高混凝土密实度、强度、耐久性，减少混凝土表面气泡、蜂窝麻面等质量缺陷。经无损检测验证，衬砌混凝质量明显提高。

3 施工工艺流程

工艺流程如图1所示。

4 操作要点

4.1 现场施工准备

（1）衬砌混凝土浇筑前，采用全站仪对浇筑段基面进行逐点测量，测量完成后绘制隧道断面图，将实测的断面与设计断面进行对比、检查二衬厚度是否符合设计要求。检查基面平整度和基面有无突出尖锐物体存在，为下一步防水板的挂设做准备。

（2）铺设环向、纵向排水盲管，铺挂土工布和防水板。其防水板的焊接工艺和铺设松弛度要符合质量要求。

（3）按照设计置绑扎二衬钢筋。二衬钢筋环向间距、纵向间距、层间距、保护层厚度应符合设计要求，钢筋焊接中要采取防护措施防止烧坏防水板。

图1 衬砌逐窗浇筑混凝土施工工艺流程图

（4）在上述3条自检合格并报现场监理工程师验收合格后，二衬台车走形至待浇筑衬砌混凝土地段，扩张、升降就位。人工安装台车衬砌端头钢端模、止水带、加固丝杠、台车面板喷涂脱模剂、铺设输送泵管。

（5）确认上述准备工作均已完成后，报检现场监理工程师申请二衬混凝土浇筑，经现场监理检查合格同意浇注后填写本次混凝土浇筑委托单。

4.2 浇筑衬砌混凝土

4.2.1 泵送混凝土浇筑前准备工作

（1）试验人员依据施工配料通知单对搅拌机各种原材料的计量参数进行设定，确认无误后，开始进行混凝土的拌和，首盘混凝土出站前对坍落度、含气量、和易性进行检测，确认混凝土性能满足要求后开始正式拌和并将混凝土运输至现场。

（2）混凝土到达现场后，现场试验人员检测混凝土坍落度、入模温度，满足要求后开始浇筑；混凝土测试指标不合格时严禁浇筑，混凝土退回搅拌站重新调配，严禁在现场私自加水随意调整混凝土的用水量而影响混凝土强度等级。

（3）混凝土罐车到达指定卸料位置后，在卸料之前要加速转动混凝土搅拌罐不少于30s，以降低由于混凝土运输过程对混凝土拌合物性能的影响。

4.2.2 混凝土浇筑施工过程

（1）分层分窗浇注。为将混凝土料尽可能均匀地分布在每一浇筑层，在台车平台部位设置三通泵送管口，在三通泵送管的两侧管口处设置接料斗，接料斗与溜槽联通，混凝土经由输送泵-三通泵送管-两侧接料斗-溜槽-各层窗口-入模，将混凝土料均匀地分布到各个窗口位置。

在衬砌台车工作平台上设置前后2组固定式三通泵送管及配套接料斗，每个接料斗配备2组溜槽，第一节溜槽长度根据接料斗至最近窗口间距离进行加工，溜槽下端设置4个栓接孔，按第一节溜槽下端至其余窗口间距离分别加工1.0m、1.5m、2.5m溜槽可与第一节溜槽栓接，确保混凝土能够通过溜槽进入平台以下各工作窗口。

接料斗设置活动中隔板，混凝土浇筑过程中，注意观察混凝土浇筑高度，当左侧混凝土浇筑高度达到60～80cm时，暂停浇筑该侧混凝土并关闭工作平台上左侧三通管口，打开右侧三通管口和接料斗中隔板开始浇筑右侧衬砌混凝土，右侧混凝土浇筑高度达到60～80cm时，换至左侧进行混凝土浇筑，如此循环完成拱腰以下窗口（台车工作平台高度以下窗口）部位的衬砌混凝土浇筑。

浇筑拱腰部位（台车工作平台至拱顶之间）衬砌混凝土时，在衬砌台车工作平台部位的三通泵送管处连接耐磨橡胶软管进入台车工作窗口、泵送混凝土入模的方案，通过更换不同长度的耐磨橡胶软管实现拱腰部位衬砌混凝土的逐层分窗浇筑施工。

（2）混凝土封顶。当混凝土浇筑面已接近顶部（以高于模板顶部为界限），进入封顶阶段，衬砌台车长度一般分为9m、12m两种，仅靠泵送入模混凝土自身的流动性无法保证封顶混凝土将衬砌断面以内空间全部填满，根据混凝土设计配合比的和易性并经现场观察、地质雷达无损检测结果确定拱顶部位封顶浇筑孔布置原则如下：9m长度衬砌台车在距端头3m、6m处设2处封顶浇筑口，12m长度衬砌台车在距端头3m、6m、9m处设3处封顶浇筑口，浇筑拱顶部位混凝土时安排专人注意观察拱顶混凝土是否浇筑密实；为保证拱顶衬砌断面内空气能够顺利排出，在防水板顶部粘接一道打孔排气管（∅30mmPVC管），排气管与防水板粘接牢固。浇筑封顶混凝土后期当发现有水（混凝土表层的离析水、稀浆）自排气管中流出时，即说明模板内已完全充满混凝土，停止浇筑混凝土，疏通排气管。浇筑封顶混凝土时从内向端模方向开始向台车外侧端头灌注，以利于排除空气。

4.3 二衬混凝土振捣

混凝土入模后振捣效果的差异对最终成型衬砌混凝土的质量起着至关重要的作用，根据衬砌混凝土的类型及不同浇筑部位对振捣方式的要求，采用插入式振捣器、附着式振捣方式2种振捣方式相互配合进行振捣作业，以提高混凝土密实度、强度、耐久性，减少混凝土表面气泡、蜂窝麻面等质量缺陷。

拱腰以下的边墙部位采用插入式振捣器为主、附着式振捣器为辅的振捣方式，拱腰以上部位采用附着式振捣器进行振捣；钢筋混凝土段采用附着式振捣器为主、插入式振捣器为辅的振捣方式；无筋段混凝土采用插入式振捣器为主、附着式振捣器为辅的振捣方式。

插入式振捣器的振捣范围为窗口左右两侧混凝土；附着式振捣器布置于台车各工作窗口之间，梅花型布置，具体布置间距根据所选用的振捣器有效作用距离计算后确定，每台附着式振捣器设计独立开关并进行编号，以浇筑混凝土的先后顺序为原则进行编号，可有效避免因误开振捣器而形成过振、漏振现象的发生。

振捣棒振捣混凝土时，振捣棒应该快插慢拔，插点要均匀排列，振动棒要垂直插入垂直拔出逐点振捣逐点移动，顺序进行，移动间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍，严禁将振捣棒放入混凝土后从前到后拖拉式振捣混凝土。混凝土振捣上一层时应插入下一层50～100mm，以使两层混凝土结合牢固，振捣要避免漏捣、过捣,振捣时不得触及钢筋和模板。上层和下层振捣时间差不应超过2h。

附着式振捣器振捣时，待混凝土浇筑到振动器上方1m高处，开动整排附着式振动器，同时振动15s，然后继续灌注。脱模后对衬砌混凝土表面外观质量进行检查，若混凝土表面出现明显“蜂窝、麻面、翻砂”等质量缺陷，对附着式振捣器时间进行调整，确保混凝土的表观整体平整度及光洁度满足设计及规范要求。