摘要：随着铁路事业的迅速发展，隧道施工在工程施工中的地位越来越重要，隧道衬砌施工质量也越来越重要。隧道衬砌施工作为隧道施工的重要工序，其质量直接影响到隧道的使用功能，本文从隧道二衬施工的工艺入手，重点研究分析了影响二衬施工质量的因素和原因，从而提出了改善混凝土施工的工艺以及二衬施工卡控要点，在隧道施工中，尤其是从隧道防排水系统施工、衬砌拱顶带模注浆施工以及后续衬砌缺陷整治方面等方面提出了新的观点和施工方法，可供以后隧道施工借鉴和研究。
本文以新建衢州至宁德铁路（福建段）站前I标工程的寨岭隧道施工为基础，从隧道防排水系统施工、衬砌分层浇筑技术施工、衬砌拱顶带模注浆等方面介绍了隧道二衬施工卡控的要点，通过现场实际操作把控，从隧道施工新老工艺着手，大大减少了二衬施工完毕后出现的蜂窝麻面、冷缝以及掉块等现象，承揽工程范围内的隧道二衬施工质量取得了良好的效果，得到了参建各方的一致好评，为今后类似隧道二衬施工提供了宝贵的借鉴，也为今后隧道二衬施工质量打下了良好的基础。
关键词：二衬 质量 处理措施 分层浇筑
1、前言
随着我国铁路建设事业的高速发展，铁路隧道的建设日益增多，由于隧道二衬施工过程中存在许多不可确定的因素，长久以来二衬施工质量成为困扰隧道施工质量的一大难题，为了提高铁路隧道衬砌的施工质量，防止施工完毕后二衬出现蜂窝麻面、冷缝以及掉块现象，新建衢州至宁德铁路（福建段）采用了二衬分层浇筑技术、隧道拱顶带模注浆技术等，通过对原有台车的加装与改造，提高隧道衬砌的施工质量，且明显减少了后期衬砌缺陷的问题，保证隧道衬砌施工的质量，为后期隧道施工提供了宝贵的借鉴。
2、工程概况
寨岭隧道起于福建省南平市松溪县茶坪乡，止于福建省南平市政和县塔前镇。遂址区为剥蚀低山区，山体陡峻，流水侵蚀切割剧烈，地形起伏较大，自然坡度约30?～60?，局部地区为20～30?。植被较发育，主要为松树林，杉木，毛竹及灌木丛。隧道进出口通有道路，交通较为便利。本隧道设置为单线隧道，建筑长度3460.5m，隧道长度3460.5m，进口隧线分界里程DK240+171，进口里程DK240+171；出口隧线分界里程DK243+631.5，出口里程DK243+631.5；隧道最大埋深约200m。在施工中为了更好地施工好二衬，从防排水系统施工、衬砌分层浇筑技术、衬砌拱顶带模注浆等方面进行了深入的研究，从而为后期衬砌施工卡控提供了宝贵的借鉴。
3、隧道衬砌常见的质量问题
隧道衬砌施工是隧道工程的一项非常重要的工序，在开挖、初期支护、防排水等工序施工完毕后才能进行，因此衬砌的质量问题也表现在多个方面：
（1）二衬表面渗漏水；
（2）二衬“人字坡”、冷缝；
（3）二次衬砌背后空洞和二次衬砌不密实。
4、二衬施工过程卡控要点
影响二衬施工质量的因素很多，如何控制好二衬施工质量，总结起来，主要有以下几点：
4.1防排水系统施工
隧道防水施工采取“防、排、截、堵相结合、因地制宜、综合治理”的原则，防排水系统采用结构自防水+拱墙防水板防水，通过将围岩背后的水引流至排水盲管，达到防排水的效果。
4.1.1初支面基面处理
首先防水层基面准备铺设前，应先处理较明显的股状渗水，并检查隧道初期支护喷射混凝土表面是否存在初支侵入二衬界限，如有，及时进行凿除；切除锚杆头和钢筋露头，采用细石混凝土抹平覆盖，基层平整度≤1/10。漏水部位采用埋设排水管或凹凸排水板直接引至排水盲管，通过排水盲管引排至水沟。
①钢筋网等凹出部分，先切断后用锤铆平，抹砂浆。
②有凸出的注浆钢管头时，先切断，并用锤铆平，用砂浆填实封平。
③锚杆有凸出部位时，螺头顶预留5mm切断后，用塑料帽遮盖处理。
通过以上补喷或凿除等方法使初期支护表面平整圆顺、平整、无空鼓、裂缝、松酥等现象。
4.1.2防水板、土工布、排水板安装
洞外检查防水板质量，保证材料质量合格。土工布采用暗钉圈固定，铺设土工布采用作业台车将单幅无纺布固定到预定位置，然后用专用热熔衬垫及射钉将土工布固定在喷射混凝土上。专用热熔衬垫及射钉按梅花型布置，拱部间距0.5～0.6m，边墙0.8～1.0m，底部1.0～1.5m，并左右上下成行固定。土工布铺设要松紧适度，使之能紧贴在喷射混凝土表面，不致因过紧被撕裂；过松，土工布褶皱堆积形成人为蓄水点，土工布搭接宽度不小于50mm。
铺设防水板先用作业台车将防水板固定到预定位置，从拱部向两侧边墙悬挂，然后用手动电热熔接器加热，使防水板焊接在固定无纺布的专用热熔衬垫上。防水板铺设要松紧适度，使之能与土工布充分接合并紧贴在射混凝土表面。防止过紧或过松，防水板受挤压破损或形成人为蓄水点。
防水板间焊接采用宽幅防水板超声波焊接机焊接，焊接前应试焊，掌握了合适的焊接温度和速度后进行焊接。焊接前先除尽防水板表面的灰尘再焊接，防水板搭接宽度不小于15cm，单条焊缝的有效焊缝宽度不小于1.5cm。分段铺设防水板的边缘部位应预留至少60cm的搭接余量，并对预留边缘部位进行有保护。防水板搭接缝应与变形缝、施工缝、围岩集中出水处等防水薄弱环节错开，错开距离1～2m的距离。防水板铺设后应进行质量检查，检查防水板有无漏焊、假焊、烧焊。两条缝间留一条空气道，焊缝检测采用检漏器现场检测防水板焊接质量。先堵住空气道的一端，然后用空气检测器从一端打气加压，当压力达到0.25MPa时停止充气，保持15分钟以上，压力下降在10%以内，说明焊缝合格。否则，须用检测液（如肥皂水）找出漏气部位，用手动热熔器焊接修补后再次检测，直到完全不漏气为止。如发现防水板有破损，必须及时修补。先取一小块防水板，除尽两防水板上的灰尘后，将其置于破损处，然后用手动电热熔接器熔接。熔接质量用真空检测器检测，若不合格必须重新修补。
衬砌背后采用凹凸型排水板（宽50cm，厚度≮1cm）排水，排水板在初期支护施作完成之后，防水板铺设之前安设。纵向间距一般为4～5m，在地下水发育地段适当加密。施工时注意排水管的流水坡度，浇筑二衬砼时注意防止堵塞出水口，保证排水畅通，形成完整的排水系统。
4.1.3施工缝
拱墙环向施工缝处设置中埋式橡胶止水带+背贴式橡胶止水带，中埋式止水带埋设时，应确保位置准确，牢固可靠。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
止水带安装的位置应符合下列要求：
（1）止水带埋设的位置应按衬砌厚度的一半确定，其安装的径向位置，较设计允许偏差为±5cm，安装的纵向位置允许偏离中心为±3cm。
（2）止水带应与衬砌端头模板正交，以确保止水带安装方向和质量。
（3）止水带的长度应根据施工要求事先向生产厂家定制（一环长），尽量避免接头，当确需接头时，应采取搭接、复合连接、对接等形式。
（4）止水带连接前应做好接头表面的清刷与打毛，搭接长度不得小于10cm，宜采用小型热焊机进行焊接，焊缝宽度不得小于50mm。
4.1.4变形缝处理
变形缝防水全环采用中埋式橡胶止水带+背贴式橡胶止水带。二次衬砌拱墙3cm范围内缘设置以聚硫密封胶封堵，以外2cm范围内设置U型镀锌钢板接水盒，其余空隙采用填缝料填塞密实。为减少仰拱变形缝两侧沉降，仰拱部位二次衬砌内设φ50双层抗剪钢筋，钢筋环向间距50cm，长度60cm，配套使用φ63.5壁厚5.5mm无缝钢管（长29cm）内注黄油，管端与剪力杆留间隙20mm，仰拱变形缝空隙采用缝料填塞密实。变形缝的两侧应平整、清洁、无渗水。
4.2衬砌分层浇筑技术
为减少隧道衬砌“人”字坡、冷缝、拱墙混凝土局部不密实等常见隧道衬砌缺陷，通过衬砌台车加装料斗与分流槽实现砼分层逐窗浇筑，提高隧道砼施工质量。
4.2.1衬砌台车改造
①首先于隧道顶部平台，台车前后各设置一主料斗，主料斗直径为50cm，高50cm，横向设置2个出料口。砼输送泵竖向泵管设置在台车中间，采用三通接头泵管接橡胶软管，分流至左右两侧主料斗。
②于台车定平台横向钢梁纵向单侧设置4个分料斗，分料斗直径为40cm，
③滑槽采用直径50cm的钢管中间割开制成，长度根据料斗距窗口距离确定。
④一层窗砼自分料斗通过竖向设置的30cm钢丝塑料软管下料浇筑。
4.2.2二衬砼分层逐窗浇筑
①一层窗砼浇筑
首先利用封堵主料斗至1号分料斗的滑槽，将砼引流至2号分料斗，在1号分料斗采用30cm钢丝塑料软管将砼引流至一层窗上方，横向引流滑槽伸入至一窗内进行砼浇筑。
②二层窗砼浇筑
封堵主料斗至2号分料斗的滑槽，将砼引流至1号分料斗，1号分料斗采用滑槽分流至二层窗4个窗格。
③三层窗砼浇筑
封堵主料斗至1号分料斗的滑槽，将砼引流至2号分料斗，2号分料斗采用滑槽分流至三层窗的4个窗格。
④拱顶砼浇筑
当下三层窗分层逐窗浇筑完成后，将输送砼至主料斗的橡胶软管换接拱顶泵管口，利用台车前后两个管口进行同时砼冲顶，确保压顶到位，减少二衬混凝土缺陷。
4.2.3砼振捣
平板振捣器振捣采取多次数、短时间、左右对称的方法进行，防止台车因振动造成微移位及弹性变形。插入式振捣棒采用50型振捣棒，采取快插慢拔的形式进行砼振捣，振捣以砼表面泛处浮浆、不再下沉、无气泡露出为准，其移动间距满足施工规范要求，不得使用振捣棒将下料口处堆积的砼引流向远方，振捣是时不得接触防水板，防止防水板受到损伤。
4.3衬砌拱顶带模注浆
通过对衬砌台车进行改造，在衬砌台车拱顶中心线位置沿台车纵向方向设置一定数量的注浆孔，并安装注浆固定法兰，在浇筑混凝土前预埋活性粉末混凝土（RPC）注浆管，混凝土浇筑结束后初凝之前及时从预埋注浆管处进行注浆。
4.3.1带模注浆的工艺原理及特点
在衬砌台车拱顶设置注浆孔、排气孔及观察口，并在衬砌台车上安装注浆管、排气管等。安装注浆管并固定，在开口处安装法兰，在法兰内安装注浆管并固定。在衬砌混凝土浇筑时，该注浆管的着用就是观察口。带模注浆是在衬砌混凝土浇筑结束后及时注浆，由于有台车保护可采用较高的压力（最高达1.0Mpa）进行注浆，注浆材料与衬砌混凝土结合成整体，提高衬砌结构的整体性，在第一时间按修复各种混凝土空洞及缺陷。注浆过程中，观察台车上部压力表和端模出浆情况。如果端头模圆弧最高点漏浆，先停止注浆泵，并及时对漏浆处进行封堵，然后继续注浆，直至端头出浆浆体密度与制浆机中一致。更换至下一个注浆孔，依次类推。注浆时，如果台车压力表超过1.0MPa，直接转至下一注浆孔。原则上，除4#孔外的每一个注浆孔均需注浆，但在注浆过程中进行其他孔注浆的注浆孔流出达到相同密度的浆体时，该孔可以封闭，不进行注浆。
4.3.2带模注浆的施工要点
（1）拱顶带模注浆在砼浇筑完成后2小时砼初凝前进行。
（2）端模顶部设置摄像头，监控注浆管安装以及拱顶混凝土灌注状态。
（3）各孔注浆结束，端模最高处出浆浆体密度与制浆桶中一致，结束注浆。
（4）RPC注浆管端头口切割十字口，并与防水板顶紧。
4.3.3带模注浆的施工程序及工艺流程
（1）安装RPC注浆管并顶紧防水板，同时通过测量注浆管长度复核二衬混凝土的厚度。在固定法兰上安装定位法兰，并将制作好的RPC注浆管穿入定位法兰，其中十字切口端与防水板顶紧。定位法兰外接管上安装连接套管及固定套管。具体标准以RPC注浆管顶住防水板长度+2cm为准。
（2）进行二衬混凝土施工。
（3）注浆浆液制备及带模注浆。拱顶注浆原则上从低端向高端开始注浆。衬砌混凝土完成后应及时注浆，注浆材料采用专用微膨胀结合砂浆料，水料配合比初步选定为0.18，浆液制备要连续进行，整个制拌浆液过程中要严格按照施工配合比进行，进而确保浆液质量。
（4）观察压力表和排气管出浆。端模排气孔流出浓浆3-5s时停止注浆。
（5）注浆结束，关闭球阀，卸下注浆管。
（6）待浆液凝固，混凝土强度达到一定强度时进行雷达扫描检测，较常规做法，大大减少了二衬缺陷。
5、隧道施工的建议
在衢宁铁路前期隧道二衬施工中，由于过程控制管理不严格，施工方法不当，二衬主体结构产生质量缺陷较多，根据质监站检测结果分析得出，隧道缺陷主要为二衬背后脱空和二衬厚度不足。由于隧道缺陷的存在，导致隧道施工质量下降，缺陷整治过程困难，造成成本大大增加，因此，在后期的施工中，我们严格控制防水板铺设质量、二衬逐窗分层浇筑技术以及隧道拱顶带模注浆技术，来保证隧道二衬施工质量，减少隧道施工缺陷的同时，也降低了工程造价。
6、结束语
文章主要以衢宁铁路寨岭隧道衬砌施工为例，叙述了保证隧道二衬施工质量的卡控要点，通过防排水系统、二衬分层浇浇筑技术以及拱顶带模注浆技术运用的叙述，不仅改善隧道衬砌施工的质量，而且很好地减少了隧道缺陷的发生，具有显著的经济效益，能够大量节省后期成本。以上为隧道衬砌施工提供了新的施工方法，并且施工中能让工人更容易掌握，其实保证二衬施工质量的不仅仅有以上措施，比如控制混凝土原材料质量、加强混凝土的振捣等等，我相信，在不久的将来还会有更好的保证二衬混凝土施工质量的措施，可大大提高隧道衬砌施工质量。
参考文献
（1）张秀文，张欢.带模注浆新型铁路隧道衬砌台车施工技术的优化[J].铁道建筑，2017，05：55-57
（2）吕彪.隧道衬砌拱顶带模注浆新型材料的相容性和结和性试验研究[J].铁道建筑技术，2017，02：18-21+26
（3）《铁路隧道工程施工质量验收标准》，（TB 10417-2003）中国铁道出版社，2004。
（4）《铁路混凝土工程施工质量验收标准》，（TB 10424-2010）中国铁道出版社，2010
论文作者:冯永起
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/13
标签：隧道论文; 注浆论文; 拱顶论文; 混凝土论文; 台车论文; 料斗论文; 施工质量论文; 《建筑学研究前沿》2018年第4期论文;