隧道内二次衬砌拱部换拱施工技术

张新波

摘要：本文通过对运输车进行优化改造，提高了运输效率，节约了人力、物力;通过在隧道二衬拱顶安装滑到，对隧道二次衬砌拱顶120°范围进行网格分块横纵向移动切割，再进行分块拆除，省时省力，产生的粉尘少，保障了施工人员的安全;针对切割过程中导致隧道中埋式水带损伤问题，采用搭接修复，对无法修复部位采用遇水膨胀止水条替代，以保证隧道拱顶防水性能;采用门式阶梯形脚手架与环向支撑杆件作为后浇筑拱顶模板支撑体系，通过排气孔抵消混凝土关注阻力，预留注浆孔对二衬背部进行后注浆充填，提高了注浆效果，保证了施工质量。

Abstract： By optimizing the transportation vehicle， the transportation efficiency is improved， and manpower and material resources are saved. By installing slide in the tunnel secondary lining vault， and through grid block horizontal and vertical movement cutting of 120° range of tunnel secondary lining vault， and then block-dismantling， it can save time and effort， and produce less dust， ensuring the safety of construction workers. For the problem of damage caused by buried water in the tunnel during the cutting process， we use lap joint repair， and use water expansion sealing strip in unrepairable parts to ensure the waterproof performance of the tunnel vault. The stepped scaffolding and the circumferential support rod are used as the post-casting vault template support system， and the resistance of the concrete is offset by the vent hole， and the grouting hole is reserved. The post-grouting filling of the back of the second liner improves the grouting effect and ensures the construction quality.

关键词：隧道;二次衬砌;拱部;换拱

Key words： tunnel;secondary lining;arch changing

中图分类号：U455                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）10-0112-03

1  绪论

由于隧道施工特点具有不确定性，前期在地质勘查中由于山体地势和民居点分布原因取点密度不够，对地质认识不够全面，施工过程中容易对原有地质造成破坏，造成原有围岩的破坏，地下水系重分布，造成二衬拱部受力结构在运营中存在一定的安全隐患。为消除这种隐患，要求对隧道受影响二次衬砌段进行拱部切除后重新模筑，由于隧道二次设计有钢筋，换拱工序复杂，衬砌切除后初支应力重分布，有一定的安全风险，加上铁路联调连试迫在眉睫，基于此，需要快速安全的完成混凝土的凿除及凿除后重新模筑混凝土。隧道受铺轨后影响，隧道内无法通过一般作业车辆和衬砌台车。毛蓬岗隧道为燕尾式隧道，隧道单线长8074.794米，作业面小，材料倒运困难，且隧道内正在进行电气化施工，交叉施工影响大，隧道内接触网及接触网吊柱均已施工完成，对凿除混凝土作业空间带来诸多不便，隧道联调联试迫在眉睫，工期紧张，多处工点需同时施工，交叉施工影响大。

2  拱部换拱施工技术

2.1 施工流程

测量确定模筑混凝土里程、120°位置并用喷漆标注→人工开槽→凿除至设计位置→防水板铺挂→植筋→安装模板→浇筑混凝土→养护，各个工序流程均须留存影像资料并按照里程部位编号存档。见图1。

2.2 材料运输

2.2.1 隧道内脚手架及混凝土弃渣材料的运输

隧道内钢管及废渣运输采用自制的动力轨道运输车运输，运输车分为动力车头，分节运输平板车构成，运输平板车数量根据运输材料的多少和重量确定，车头采用嘉陵三轮摩托改装组成，前轮加设一组轨道轮，后轮改为直径60厘米的轨道轮，并安装刹车装置。改装轨道摩托车见图2。定制混凝土运输车见图3。

2.2.2 混凝土运输由专门定制的轨道罐车组运输，轨道罐车每两辆为一组，车尾采用硬性連接，运输时根据运输方向确定开启哪辆车，轨道罐车不可采取倒车作业，停车时必须采取制动措施。

2.3 脚手架搭设

在已施作完成的道床板、仰拱填充及侧沟范围内搭设？准48mm×3.5mm钢管脚手架，脚手架按横杆0.6m，纵杆间距0.9m，步距1.2m搭设，四周从底到顶连续设置剪刀撑，顶部平台尺寸4.2×4m（平台纵向长度根据缺陷整治长度前后各增加1m），施工平台高度距离拱顶1.7m。支架前后各十米做好安全警示标志，脚手架上挂好霓虹灯及安全警示标志，施工过程中安排专人进行防护。支架下面设置门洞，门洞尺寸：宽2.4m，高3.6m。

2.4 拆除混凝土

衬砌混凝土拆除时须自上而下，分块分段进行，如图6所示，环向位置由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、自上而下拆除，纵向拆除顺序为Ⅰ1→Ⅱ1→Ⅲ1→Ⅳ1→Ⅰ2→……→Ⅳ39→Ⅰ40→Ⅱ40→Ⅲ40→Ⅳ40。示意图见图6。

拆除时先用混凝土切割机进行纵向切除，切除宽度为10厘米，长度不超过2米，切除深度与混凝土浇筑深度一致。切除完成后用电风镐将切除的条状混凝土进行凿除，凿除顺序由中间向两侧均匀凿除，凿除时操作人员禁止站在要凿除的混凝土正下方，凿除施工人员不宜过多，2-3人一组即可，另需要配备安全员2人，分别站在凿除脚手架通道外前后5米处，并设置警戒线，禁止其他人员通过，如需要通过，应通知凿除人员停止作业，在安全员统一指挥下快速通过。

拆除前需使用木板或铁板将轨道板、水沟电缆槽等既有成品进行覆盖，上覆30cm泡沫塑胶板做缓冲层，支架每层作业平台均采用密目网进行兜底防护，避免拆除时混凝土块掉落损坏轨道板、水沟电缆槽。衬砌混凝土凿除完毕后，采用断面仪量测围岩或采用量尺测量是否存在欠挖现象。

2.5 施工缝处处理

跨越既有衬砌施工缝（伸缩缝）处背贴式止水带、中埋式止水带若在拆除过程中遭到破坏，需使用背贴式止水带、中埋式止水带进行修补，修补之前清理预留止水带上的灰尘、杂物后进行打磨，修补采用粘结方法，前后搭接30cm，需设置排水板位置按照要求安装，以保证透水性良好，详见止水带破损修补示意图7。中埋式止水带无法修补，预埋一道遇水膨胀止水条，止水条采用铆钉间距50cm打设固定。

未跨越既有衬砌施工缝（伸缩缝）处采用水泥基渗透结晶型防水涂料+止水条防水处理。

2.6 铺挂防水板

2.6.1 防水板铺设和锚固

隧道采用无纺土工布作滤层，在铺设过程中防水板与柔性垫层应密切结合。用专用热熔衬垫及射钉将无纺布固定在喷锚砼上。

防水板环向铺挂长度应留余量，全长约为喷砼面环向长度周长的1.1倍。吊挂时，以防水板的全幅中部对准隧道中线，自上而下将防水板托起贴着喷锚支护表面铺设，松紧适度并用专用热熔衬垫及射钉强无纺布固定在喷锚砼上，拱部固定点间距0.5m，边墙固定点间距0.8m。

2.6.2 防水板搭接缝处理

上下循环两幅大幅面的防水板接头处留15cm搭接幅面，采用粘结方式处理好搭接缝，粘结宽度不小于15cm。

2.6.3 防水板被锚杆和拉杆穿透地方在距离防水板5厘米和距离衬砌内面5厘米处设置两道止水条，止水条穿过锚杆或拉杆，采用专用卡扣卡住止水条两侧，防止混凝土浇筑时止水条移位。

2.7 拱墙120°模板安装

模板采用木模拼装，加固体系采用环向Φ18钢筋和纵向？准48mm×3.5mm钢管，环向Φ18钢筋长度超出施工面1m，纵向间距30cm;纵向采用？准48mm×3.5mm钢管（每组2根）进行加固，环向间距60cm，钢管两头采用M16膨胀螺栓固定，锚固深度20cm，使用卡扣紧固，确保稳固，中间采用拉筋、蝴蝶卡固定模板。模板开孔作为砼浇筑口，拱顶设置1个浇筑孔，拱腰浇筑口两侧对称、前后梅花形交错布置，孔与孔间距2m，灌料孔尺寸为30cm*30cm大小。模板安装完成后及时紧固支架顶托或加调节杆件、楔块支护顶撑模板体系。模板安装完成后采用垂直衬砌面钢撑支撑模板，支撑横纵向间距不大于1米，支撑与支架固定牢固。

2.8 浇筑混凝土

混凝土采用模筑法浇筑，现场横断面拱顶设置1个灌料孔，边墙两侧各设置2个灌料孔（垂直间距2m），纵向间距1m，灌料孔尺寸为30cm*30cm大小。通过输送泵将C50细石混凝土灌入灌料孔，混凝土应具有较好的流动性，浇筑速度不宜过快，且采用对称浇筑。采用插入式振捣器+附着式振动器捣固，充分回填凿开的拱部衬砌。封口模板作特殊设计，在靠近顶端预留20cm*20cm孔洞，该处设活动板，利用孔洞浇筑最后一块板。孔洞部位采用传统“刹尖”方式封口。各灌料孔封口处理预埋一根R25N注浆管、排气管（纵向1m布置），待两天后对注浆管进行带模注浆。

2.9 注浆

为防止初期支护与二次衬砌之间出现空洞或不密实，隧道二次衬砌施工完成并达到75%强度后，衬砌背后进行充填压浆。

施工中采用在各个浇筑孔内预埋R25N镀锌注浆钢管。注浆钢管纵向间隔1m一处，注浆材料采用M10水泥砂浆，其配合比根据现场试验确定，回填注浆压力：0.05～0.1MPa。

3  结束语

脚手架由人工搭设，操作灵活，可以不用拆除接触网施工，混凝土切割采用切割机进行切割，省时省力，产生的粉尘少，切割的混凝土废渣完整性好，便于运输。轨道平板车和轨道罐车采用动力式運输，运输量大、速度快，节约大量人力资源。材料较小，搬运和运输方便，搭设的架子设计为门式通道，运输不受作业面影响。以杭黄铁路毛蓬岗隧道衬砌凿除重筑施工为例，隧道重筑16处，与传统施工方法相比，采用本技术施工节约成本110余万元。多家相邻标段隧道内无砟轨道已施工的来观摩学习，取得了良好的社会效益。

参考文献：

[1]秦云.浅谈新仪张隧道初期支护侵限段换拱处理施工技术[J].建材与装饰，2018（37）：236-237.

[2]张伟.黄土隧道特殊地质条件下换拱施工技术研究[J].价值工程，2018，37（20）：141-143.

[3]马德文.黄土隧道变形换拱处理技术分析[J].低碳世界，2018（06）：210-211.

[4]王程伟.浅谈隧道初期支护换拱施工技术[J].水利水电施工，2017（05）：23-25.

[5]马荣建.公路隧道侵限换拱治理方法[J].居舍，2017（36）：9.

[6]童威.浅谈岩溶隧道初支侵限段换拱处治技术[J].福建交通科技，2017（04）：102-105，128.