带模注浆技术在大断面黄土隧道衬砌施工中的应用

高换莲

（中铁十八局集团第一工程有限公司，河北 保定 072750）

近年来，铁路二次衬砌质量问题日益突出，铁路隧道出现拱顶掉块、开裂、渗漏水等病害，对运营安全造成了严重影响。为解决这些现象的发生，采用带模注浆技术。带模注浆技术是通过对衬砌台车进行改造，在台车中心设置注浆孔，用法兰固定，预埋RPC注浆管，二衬浇筑完成后及时从RPC注浆管注浆。

某隧道全长7288m，隧道最大埋深约220m，全长7288m。隧道主要包含Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ三类围岩，最大开挖高度11.5m，宽度11.6m，二次衬砌最大厚度为0.6m。其中，二衬施工带模注浆段落全部处于Ⅵ级围岩施工范围。

一、施工流程

拱顶带模注浆施工的主要施工程序为：台车改进→安装RPC注浆管→二衬砼浇筑→安装注浆管并制备浆液→注浆→拆卸、脱模→雷达检测。隧道衬砌台车拱顶带模注浆工艺流程图详见图1。

图1 衬砌带模注浆施工工艺流程图

二、台车改造

为提高铁路隧道衬砌质量，避免隧道拱顶出现空洞、不密实、厚度不足，对现行衬砌台车进行必要的改进，达到带模注浆的目的。

1.注浆孔位置

根据现场12m台车为例，在台车顶部中心线开4个注浆孔，直径为40cm，主注浆孔与上循环二次衬砌端模距离为60cm～100cm，在衬砌台车端模100cm～150cm处设置端模排气孔，中间排气孔平均分布。布置图详见图2。

图2 台车注浆排气管固定装置布置图

2.注浆孔要求

为防止漏浆或法兰脱落，要将固定法兰四周满焊牢固。法兰厚度10mm，外径120mm，内径40mm。RPC注浆管用套管焊接在定位法兰处，套管长50mm，内径38mm。

三、RPC注浆管

选用PRC管作为注浆管，因其具有良好的结合性，脱模方便。PRC管长800mm，外径为35mm,内径为12mm,壁厚11.5mm,且与注浆定位法兰尺寸匹配。

改造后的二衬台车就位后，将准备好的RPC注浆管进行改造安装，安装时要顶住防水板，在预留孔处进行“试穿”量测，根据量测数据确定注浆管的长度，也对衬砌厚度是否满足要求进行检测。从定位法兰中试穿RPC注浆管，标记和测量穿入的长度，以实际深度+20mm为标准长度。RPC注浆管管口制作，切除多余长度的RPC注浆管，并在端头切割“十字”溢流槽，溢流槽深5mm，宽3mm。将溢流槽端朝上安装RPC注浆管，紧贴防水板或初支面，定位法兰要安装牢固，依次安装其余注浆管，并做好相关记录。

四、防空洞监测报警器安装

在拱顶防水板的最高处安装导电装置，将电极正负极分开，一头紧贴防水板，并安装牢固，线头外露，另一头垂直向下，安装电极时切忌和二衬钢筋接触。将连接线从二衬端模引出，连接到配电箱的面板上，每板二衬平均预埋5组探点，配电箱面板上一共为5组，按照顺序做好编号并与配电箱编号一一对应，每个警报器代表一组探测点，当衬砌混凝土浇筑至拱顶最高点时，混凝土为带水导电材料，最高点电极与拱顶预埋的其他电极接通，液位继电器工作，控制继电器线圈使声光报警器报警，警报器鸣闪指示灯亮时代表该点浇筑到位，需及时复位电器，确保信号的真实性。

五、混凝土浇筑

浇筑二衬混凝土要从模板窗口逐窗逐层对称浇筑，从下往上分层灌入，模板左右两侧灌注高度控制在0.5m以内，前后高差控制在0.6m以内，并及时进行振捣，混凝土倾落高度不超过2m。

六、注浆

1.注浆料选择

为了提高注浆效果，使注浆料与衬砌混凝土能良好地结合，并对混凝土有修复作用，从注浆料的流动性、膨胀性、泵送性等多方面考虑，最后选用微膨胀注浆料。

2.注浆机及连接件

注浆机制浆采用立式双层搅拌机，搅拌桶和储料桶分别分布在上层和下层，在搅拌桶表面有过滤筛和下料电机。搅拌速率为50r/min～72r/min，采用容量为200L的搅拌桶和容量为200L～400L的储料桶。注浆采用活塞式压浆机，电机功率和注浆活塞可承受压力满足现场要求，使有效垂直输送距离不小于40m。注浆连接件包含连接套管、定位法兰、止浆阀门和快速接头。

3.浆液制备及注浆

拱顶注浆顺序从低端往高端开始，二衬混凝土浇筑完毕后2h实施带模注浆是最佳时间，其与混凝土的结合性能最佳。注浆采用专用的制浆注浆一体机进行操作，材料为专用的充填砂浆。为保证浆液的质量，浆液的拌制过程要连续，材料的用料要严格控制。

4.注浆操作要点

注浆顺序：由靠近上一板二衬的主注浆孔依次向台车端模注浆孔进行注浆，4号孔为备用。当下一个注浆孔出浆，且与制浆桶浆液密度一致时，则更换至下一个注浆孔。当注浆压力表达到1MPa时，直接跳转至下一个注浆孔。各孔注浆结束，当台车端模最高处出浆，且与制浆桶浆液密度一致时，则可结束带模注浆。每孔结束注浆后，要关闭止浆阀门，清洗注浆管、注浆机、接头，并将未使用完毕的注浆料放置到干燥位置进行存储。台车脱模后，敲断露在外面的PRC注浆管。

注浆结束的标志为端头模板和排气孔流出浓浆，如果出浆压力达到1.0Mpa时，浓浆未流出，则需要更换注浆排气孔，直至中间排气孔和台车端模排气孔流出浓浆时停止注浆。注浆结束后，卸下注浆软管，封堵密实注浆孔，带浆液初凝后便可将定位法兰卸除。

带模注浆施工工艺，包括一整套注浆流程、工装装备及高性能充填材料，在铁路隧道施工中通过拱顶带模注浆施工工艺可有效地提高注浆的质量。目前，某隧道带模注浆工艺已纳入工序管理，每循环衬砌长度11.9m，每循环平均注浆料为100kg。经第三方检测单位检测，带模注浆段落满足设计要求，确保隧道运营安全。