隧道衬砌带模注浆在隧道施工中的应用研究

魏浩

（中铁二十二局集团第四工程有限公司，天津 301700）

1 引言

某隧道工程位于甘肃省庆阳市宁县新宁镇，全长1 127 m，最大埋深约75 m。全隧道均位于直线段上，DK197+198～DK197+900段纵坡为-18.725‰的下坡，DK197+900～DK198+325 段是坡度为-1.5‰的车站缓坡段。隧道进口位于冲沟沟口坡脚，出口位于黄土源边缓坡坡脚，不良地质不发育。洞身走行于九龙河右岸黄土塬斜坡上，地面高程965～1 045 m，相对高差约80 m，斜坡地面凌乱，冲沟发育。多呈“V”形，两岸边坡陡直，局部发育滑坡、错落、溜坍和黄土陷穴等不良地质现象。隧道进口位于庆阳市宁县九龙川煤矿北侧约100 m，出口位于龙二村东侧约250 m，紧邻新建宁县车站，两处洞口有乡道可至，交通便利。为提升隧道的稳定性、安全性和使用寿命，施工人员要结合工程资料、工程的实际需求确定隧道衬砌带模注浆的实施措施、注浆方法和注浆要求。通过规范施工计划，确定注浆时间、注浆管的安装要点，确定注浆效果，设立注浆方案，分析模注浆的可行性。

2 隧道地质条件

本段线路区域单元位于中朝准地台的陕甘宁台坳的西南部，该区以深厚的黄土覆盖，下伏第三系红黏土，白垩系为基地岩层，产状水平为主，皱褶和断裂不发育。隧道通过浅埋地段（DK197+365～DK197+440、DK198+045～DK198+090）、偏压地段（DK197+241～DK197++290、DK197+847～DK197+890、DK198+090～DK198+281）、溜坍地段（DK197+870～DK197+940）及冲沟承压水地段（DK197+840～DK198+050），宁县1 号隧道属黄土隧道，土体稳定性差，开挖自稳能力弱，对开挖控制不利且断面大，开挖支护困难，施工难度大。隧道穿越黄土地层、砂岩、泥岩等地层。

3 隧道衬砌带模注浆

3.1 衬砌带模注浆方案

衬砌带注浆应当遵循JTG D70-2—2014《公路隧道设计规范》、JTG F60—2009《公路隧道施工技术规范》及其他要点，保证二衬混凝土与防水墙无缝隙。隧道衬砌带传统注浆方式是利用预埋的PVC 管材进行衬砌作业，但该方法容易导致衬砌背后空洞的问题。为了进一步提高隧道的功能性，要引入专业的技术规范，进一步巩固二次衬砌的质量标准[1]。

3.2 衬砌支护要点

衬砌带模注浆应确定水泥砂浆拌和、视频监控系统、注浆管路系统的功能性。为提高隧道的稳定性，要第一时间处理好危石，并在洞口区域设立仰坡截水沟，截断地表水进入隧道，并在距边仰坡开挖边缘开挖约10 m，确保沟底至衬砌拱顶外缘高度在1.0 m 以上，完成截水沟处理后，要促使排水沟与自然沟槽排水系统的衔接效果。其中，要依据图纸细则确定暗洞口、明洞、偏压挡墙、洞门的处理要点，比如，洞口修建及支护要遵循图纸的设计规范，保证作业面的主骨架纵向净距2.5 m，宽0.6 m，厚0.6 m，且仰坡设置φ22 mm 砂浆锚杆，锚杆长5 m，间距1 m×1 m，梅花形布置；并挂钢筋网，钢筋直径6 mm，网格间距25 cm×25 cm；喷射混凝土强度等级C25，厚度10 cm。

1）仰拱每节长4～6 m，并立端头模板；浇筑仰拱混凝土；浇筑仰拱填充混凝土。

2）施作拱边墙防水层（用工作台车）。

3）验收防水层；施工缝凿毛，清洗干净；台车就位，并检查尺寸达到设计要求。

4）灌注拱墙混凝土；当混凝土达到5 MPa 时可拆模；拆模后及时进行养护。

3.3 隧道衬砌带模注浆施工程序与工艺流程

防水板施工→安装RPC 注浆管→衬砌混凝土施工→回填注浆→拆模→注浆效果检查→结束。

隧道衬砌带模注浆施工工艺流程如图1 所示。

图1 衬砌带模注浆施工工艺流程

4 锚杆安装及其注浆要点

4.1 施工前准备

锚杆安装前，要注意检查锚杆的外观、型号、规格是否符合应用需求，再结合锚杆类别、规格、围岩参数确定钻孔机具。砂浆锚杆安装要采用42.5 级普通硅酸盐水泥及编号为M20的砂浆。施工方式为将水注入泵内，并倒入少量砂浆，初压水和稀浆湿润管路，然后再将已调好的砂浆倒入泵内。将注浆管插至锚杆眼底，将泵盖压紧密封，一切就绪后，慢慢打开阀门开始注浆。在气压推动下，将砂浆不断压入眼底，注浆管跟着缓缓退出眼孔，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞，将注浆管全部抽出后，立即把锚杆插入眼孔，然后用木楔堵塞眼口，防止砂浆流失[2]。需注意向锚杆孔注满砂浆，并对其及进行安全处理，避免高压喷射物所带来的安全隐患。砂浆要保证随时搅拌的状态，即要在混凝土初凝前用完，避免砂浆凝结在泵体的情况。完成锚杆灌注后，要立即对作业面清洁处理，及时处理砂浆凝结物，可为后续操作创造良好的条件。

4.2 安装注浆管连接注浆机并制备浆液

注浆管安装是隧道衬砌带模注浆的重点，在注浆口配置具有阀门和压力及快速接头的注浆接头，通过安防注浆装置，固定设备在上一循环的衬砌位置，并张贴警示反光体。完成标注后要配置注浆材料，固定注浆材料在注浆机周围，并对其底部进行防潮处理。要注意选用具有一定膨胀效果的带模注浆料，确定其水灰比为0.18∶1，并根据施工标准预备好水、注浆量及其他材料。确定好注浆材料后，应使用带模注浆机进行拌制。

4.3 注浆技术

完成拱顶区域混凝土浇筑作业后，要在2 h 内进行拱顶回填注浆操作，回填时要注意初压（0.1～0.15 MPa）、终压（0.2 MPa）的压力指标，当排气管可自由出浆后，要停止注浆处理。注浆期间要利用信息化技术观察台车压力指标、端模出浆情况，若端头存在漏浆问题时，要立即停止注浆，对漏浆区域进行封堵处理。后续注浆操作中，使端头出浆浆体密度符合制浆机要求后，可进行下一注浆孔的注浆操作。此外，还要注意以下要点：

1）注浆材料应筛选注浆材料，主要由硅酸盐水泥、掺和料、膨胀剂、硅砂等材料符合构成，复合后材料具有一定膨胀、流动和蓬泵送效果。通过提高衬砌混凝土的综合性能，在高压作用下促使浆液进入脱空区（水灰比1∶1）。注浆期间，要先在上一循环的二次衬砌进行注浆，促使每块衬砌板在回填注浆后期压力在标准内。通过对各个衬砌空间进行加压式注浆，确保浆芯在注浆管既定位置，并确定注浆速度为30～60 L/min。完成注浆处理后，要对注浆管表面进行防水及防堵处理，并将灌浆封堵装置予以密实。通过检测注浆情况，如利用无损检测技术，测试出不合规的注浆位置，再对不合规范的注浆地段进行补孔，确保衬砌带模板注浆符合应用规定。

2）利用雷达、敲击措施检测注浆管周围的密封、平整性，若注浆管外漏部分不平整，需要利用角磨机切割打磨处理，再使用改性环氧树脂进行养护。若注浆后隧道已完成了完全的密实，可将改性环形树脂胶均匀地涂抹于注浆孔的中心，并确定涂刷半径为10 cm。若注浆孔并未完全密实，要先使用改性环氧树脂胶封闭注浆孔，保证封堵深度≥5 cm，并在作业表面均匀涂抹注浆材料（涂抹半径为10 cm）。完成注浆后，施工方要观察压力表盘、管孔位置及性能，再进行端模出浆操作，随后结束注浆，同时拆除定位所使用的法兰装置，封闭注浆孔。

4.4 防水板施工

防水板施工要采用无钉铺设工艺进行，通过利用半自动铺设台车辅助铺挂的方式对防水板进行固定，当隧道环向铺设时，应先拱后墙，此时根据拱顶垫层的位置标注隧道中心线的方位，再利用横向中心线确定定位重合方案。当拱顶、塑料圆垫片焊接完毕后，要在塑料圆垫片的底部进行铺设、焊接处理，促使下方的防水板可按压住上方的防水板。值得注意的是，要确定防水板固定要求，即确保铺设长度和标准支护基面弧长的参数比值为10∶8，确保混凝土浇筑后与初期支护密切接触，避免混凝土紧绷破损而诱发的积水问题。完成防水板施工处理后，要注意搭接缝区域的沉降情况、施工缝情况，在消除防水薄弱问题的过程中进行错开处理（错开2 m）。最后，防水板间要使用自动双缝热熔焊接技术，通过确定焊接的温湿度、速度指标，保证每条缝隙的有效焊接宽度大于15 mm，且要避免焊焦问题的出现。完成焊接后，施工方要注意利用空气检测器进行分析与监控，注意清理焊接表面的垃圾和灰尘，再结合自动化技术进行数据处理，保证所有焊接指标均符合应用要求。

4.5 隧道不良地质地段质量保证措施

为了进一步提高不良地质地段的安全性，施工方要了解现场施工情况，尤其需注意突水突泥、岩溶及其他地质灾害的问题，使用超前地质预报、预测和监测管理。隧道开挖过程中，要注意引入地质工程师，在分析地质变化数据的基础上进行在线督导和现场管理要点。

1）完善动态施工方案，通过确定超前地质预报和超前探水方案，系统的试验监控后，选定最合适的注浆模式，再完善施工工艺技术，评定施工情况、施工问题及安全隐患。

2）建立岗位责任制度，侧重配合比的计量设计，确保注浆水平，比如，富水段采用超前钻孔探测，随时测量涌水量及水压，并化验水质，核实地质情况，与设计不符时，及时提出，并配合设计做好水压实验，据以确定衬砌结构类型。完成上述操作管理后，要注意认真分析防水板、焊缝的功能性，消除不良地质地段的安全隐患问题。

5 结语

综上所述，确定衬砌带模注浆要求，根据二衬施工特点、施工要求确定工程施工方案，可提高隧道衬砌带的质量。另外，带模注浆操作装配非常简便，施工方需要结合隧道工程的实际情况确定相应的质量保障措施，从而提高隧道的安全性和稳定性。