浅析隧道工程二次衬砌施工工艺

曹梦娟

(中铁十八局集团第一工程有限公司，天津 300000)

在隧道工程施工建设中，科学合理地应用二次衬砌施工工艺，具有加固支护、优化路线防排水系统、美化外观以及方便设置通讯、照明、监测等设施的作用，同时可以有效适应现代化高速道路隧道建设的要求。但我国对此方面的研究还有待进一步深入，因此本文基于工程实例，对隧道工程二次衬砌施工工艺做了如下分析：

一、案例分析

蒙华铁路王家湾隧道位于陕西省延安市安塞县王家湾乡，隧道最大埋深约220m，进口里程DK266+945，出口里程DK274+233，全长7288m。为加快施工进度，解决施工及运营期间通风、排水及弃碴等问题，结合地形、地质条件，于DK269+500和DK271+500线路前进方向左侧设置无轨双车道运输斜井两座；1#斜井位于线路大里程方向的右侧，1#斜井中线与线路左侧中线大里程方向成夹角90°，1#斜井长度275m，最大坡度10%,最大埋深112m；2#斜井位于线路大里程方向的左侧，2#斜井中线与线路左侧中线大里程方向成夹角83°，2#斜井长度293m，最大坡度11.54%，最大埋深64m。斜井均位于黄土高原梁峁区，地形起伏较大，冲沟发育，进出口均位于冲沟中，无路，交通不便。

二、二次衬砌的作用

和初期衬砌相比，二次衬砌对隧道工程质量的影响更大，但支护和衬砌之间存在空隙，或者初期衬砌混凝土密实度不够时，就会导致隧道拱部的围岩产生压力呈马鞍形分布。简而言之，就是拱顶比较小，但拱腰会大幅度增加，甚至会在拱顶附近产生衬砌外侧拉力。当支护和衬砌紧密粘贴在一起时，可以为径向力和切向力的传递提供良好的条件，也就可以进行整体结构验算。两层间设有防水层时，按组合结构验算，只传递径向荷载。

二次衬砌的主要作用为：围岩级别不同，二次衬砌的差异也不尽相同。就一级稳定性围岩而言，由于其结构比较稳定，在具体施工建设中，围岩和初期支护的变形系数比较小，因此，在一级围岩施工中，二次衬砌基本上不需要承受围岩的压力，此时二次衬砌的主要作用是防水和安全储备，以及增加了隧道施工的美观性。而对于二级硬质围岩而言，虽然围岩和初期支护的变形系数比较小，二次衬砌所承受围岩的压力比较小，但在具体施工建设中，考虑到锚杆钢筋锈蚀情况，而初期支护的质量不稳定性，进行二次衬砌的主要目的是增加支护衬砌的安全性。

三、隧道工程二次衬砌施工工艺

（一）衬砌

王家湾隧道考虑6台衬砌台车，前期王家湾隧道进口、1#斜井、2#斜井、出口各安排1台衬砌台车，台车长度暂按12m考虑；后期根据施工进度1#斜井与2#斜井各上一台。固定二衬环向止水带使用对夹端模，使用仰拱内模。区段划分图如图1所示。

图1 区段划分图

图2 隧道工程二次衬砌施工工艺

图3 仰拱栈桥立面示意图

贯彻仰拱先行的原则，采用仰拱栈桥进行施工，确保施工质量。机械清底，混凝土全幅浇筑。仰拱填充混凝土在仰拱混凝土终凝后浇筑。根据监控量测数据，确定二次衬砌的施作时间。洞身采用液压式衬砌台车，墙拱一次衬砌施工，台车长度12米。拱顶埋压浆管，提高混凝土的密实度。为确保混凝土的配制速度能充分满足浇筑需求，选择集中供应的方法，然后通过车辆运输到施工现场，再通过相应的混凝土抽送泵运输到指定位置进行浇筑。当隧道围初期支护基本满足实际要求后，即可进行二次衬砌施工。隧道围岩和支护的变形要尽量符合以下标准：第一，隧道围岩的变形速率明显降低，并逐步趋于缓和；第二，通过一系列计算和监控量测，确定拱脚附近平均7天的平均值在0.2mm/d以下；第三，隧道拱部下沉的速度在0.15mm/d以下。

（二）二次衬砌施工工艺

隧道工程二次衬砌施工工艺如图2所示。

在隧道工程施工建设中应用二次衬砌施工技术要满足以下几点要：

第一，通常情况下，隧道工程初期支护和二次衬砌相互结合的紧密度，对衬砌受力情况有很大影响。比如：支护和衬砌之间存在空隙，或者初期衬砌混凝土密实度不够时，就会导致隧道拱部的围岩产生压力呈马鞍形分布，不利于隧道工程施工质量和结构稳定性的提高。

第二，当支护和衬砌的连接比较紧时，二者之间可进行径向力和切向力的传递，而且两层间设有防水层时，按组合结构验算，只传递径向荷载。

第三，在隧道工程施工建设中，为最大限度上提高施工的质量，避免下渗水对隧道工程结构的影响，在具体设计过程中，必须对二次衬砌的变形情况进行严格控制。

（三）二次衬砌施工技术的要点分析

在案例隧道工程施工建设中，混凝土的供应由混凝土拌和进行集中供应，有效满足了二次衬砌对混凝土的需求。在进行隧道仰拱施工建设中，为提升施工质量，采用仰拱栈桥法进行施工，此种方法可以有效降低外界因素对施工造成的干扰。

根据具体的设计要求，案例隧道工程，采用喷锚构筑法先进行初期支护处理，变形量明显降低。除此之外，在具体施工中，要定期对隧道开挖断面和防排水系统进行自检，然后把自检的结果如实上报给现场工程监理人员进行第二次检验，发现问题及时处理，确认无误后方可移动台车到位。

在进行混凝土浇筑时，要遵循水平分层浇筑的原则，根据隧道工程实际情况，合理调整混凝土灌注的速度和高度，在单侧进行混凝土浇筑时，浇筑的厚度不能超过1m，为保证混凝土浇筑的质量，输送管控到浇筑面垂直距离混凝土的高度要控制在1.5m以内，避免发生离析，如果不可避免，则要采用串筒和滑槽的方法进行处理。

在混凝土实际浇筑时，然后根据实际需求设置相应的预留设施工缝，施工缝预留情况要先征得现场工程监理人员的实际需求，保证隧道工程施工质量。允许间歇时间表如表1所示:

表1 允许间歇时间表

（四）填充施工方法

就案例工程而言，施工工程量比较大，而施工周期比较短，在具体施工建设中由于施工范围比较大，而且工期比较紧，为满足实际需求，要最大限度地降低仰拱铺底对隧道工程施工的影响，在开始施工前，利用仰拱栈桥如图3所示：保证运碴车辆和其他车辆的通行。

（五）充填压浆

在具体施工建设中，为最大限度地提升初期支护与二次衬砌施工的紧密性，并保证隧道工程施工建设的质量，案例工程在施工中当隧道工程二次衬砌混凝土施工和质量完成并达到80%强度后。

注浆钢管纵向间隔2m～3m一处，可在大模板台车面板加工时考虑开口，二衬时将注浆管在模板面板插进固定即可。钢管注浆口突出衬砌内缘5cm～10cm，以便于连接，注浆结束后，切除，与二衬面平齐。

注浆材料采用1：1水泥浆，回填注浆压力采用0.05MP～0.1MP。材料采用M10水泥砂浆，其配合比根据现场试验确定。

注浆前先做注水试验，注水试验是二次衬砌施工的主要工序之一。在具体施工建设中，为最大限度地保证隧道工程施工质量，就需要进行全方位的注水试验，发现问题及时处理。通过注水试验，可以清楚准确地了解到注浆管的连接是否紧密，整个二次衬砌过程中，对注浆仪表是否正常也要进行全方位检验，发现问题及时处理或者更换，避免造成更加严重的损失。比如：在埋设预埋钢管时，具体位置要进行全方位的放样测量，最大限度地保证钢管埋设的位置的准确，通过点焊的方法进行固定。

（六）防水

暗洞防水：防水是隧道工程二次衬砌中要着重解决的问题之一。就案例工程而言，二次衬砌和初期支护上铺设了EVE防水板，此种防水板的厚度为1.5mm，同时在初期支护和EVE防水模板上敷设了无纺布，进一步提高了隧道工程的防水性。二次衬砌混凝土抗渗等级不小于P8。拱墙环向施工缝设中埋式橡胶止水带和外贴式橡胶止水带，仰拱环向施工缝设中埋式橡胶止水带；纵向施工缝设中埋式钢边橡胶止水带加膨胀止水胶；变形缝填充聚苯板并加设钢边橡胶止水带和外贴式橡胶止水带，变形缝内缘采用双组分聚硫密封膏嵌缝。二衬拱部每隔3m～5m预留回填注浆孔，待混凝土达到设计强度后，进行充填注浆。

明洞防水：洞衬砌采用防水钢筋混凝土，外涂防水涂料，铺设外贴防水层和隔水层。

综上所述，本文结合工程实例，深入分析了隧道工程二次衬砌施工工艺。分析结果表明，隧道工程施工建设中，采用科学合理二次衬砌施工技术可大幅度提升隧道工程施工质量和安全性。近年来，我国社会经济快速发展，隧道工程越来越多，和地面工程相比，隧道工程影响因素众多，任何一个环节控制不当，都会造成要严重的经济损失。二次衬砌施工技术具有施工质量高、效率快等优势，值得大范围推广应用。

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