中铁十七局集团第一工程有限公司成兰项目 山西太原 030000
摘要：简述了衬砌带模注浆可以预防隧道衬砌拱顶脱空、空洞等缺陷的发生，以及保障了混凝土土体与浆体“两张皮”的粘结性，杜绝了“两张皮”的现象发生；同时重点研究了纵向注浆管的埋设以及注浆要求。通过雷达扫描检测验证，该工序的改进、优化确实可以保证注浆的效果，保证了注浆的成功，确保有效杜绝了衬砌脱空、空洞的现象再次发生，同时避免混凝土与浆体形成的“两张皮”的核心问题，保证了浆体与混凝土的整体性，避免二次脱空，确保结构安全。
关键词：隧道；拱顶脱空；带模注浆
1 引言
自2015年下半年开始，我成兰项目隧道施工开始进行隧道衬砌施工阶段，隧道衬砌拱顶带模注浆工序也于2016年上半年开始进行推动，但因理论不足，现场数据不充分，无有效正确指导现场施工的数据指导现场施工，在注浆后依旧存在脱空、空洞的情况，在注浆管埋设方面埋设不正确，导致了出现纵向注浆管被混凝土打断挤出端头或者打入混凝土中，径向注浆管将防水板顶破的现象发生以及打孔埋设和封堵不正确出现浆液注不进去，直接从管口的溢浆孔流出等情况，无法进行注浆。
2 工程概况
茂县隧道起讫里程DK125+250～D8K131+360，线路全长6110m，衬砌段全长11078m。主要工程量有茂县隧道进口大跨段、茂县隧道进口工区渐变段以及茂县隧道单线段。同时茂县隧道单线段分马蹄形与圆形两种断面。茂县隧道大跨段、渐变段的衬砌台车全长9米，单线段衬砌全长12米。
3 衬砌拱顶带模注浆施工工序流程图及注浆管布置大样图
4 衬砌拱顶带模注浆存在问题
衬砌脱空一旦出现，后期的处理难度大，同时又因处于拱顶部位，处理不到位的情况下，整体粘结性差。在通车后，该部位与衬砌本体的会在列车的“活塞风”反复作用下，发生开裂现象，容易增加安全隐患。
在对现场的盯控过程中发现，目前虽然按照文件要求执行了衬砌拱顶带模注浆，但主体思路依旧是按照缺陷整治的方式，延续着缺陷整治的处理思路开展工作，同时单列注浆队伍导致注浆不及时和注浆效果差，浆液与混凝土的整体性差，和施工队伍间矛盾纠纷的问题，不便于管理；同时也存在了一定的质量隐患。
4.1 径向埋设PVC管和PPR管
PVC管价格低、质量轻、强度低，在浇筑混凝土过程中受到挤压时容易发生弯折，偏离原始位置，部分出现倾折现象，拆模后找不到PVC管或管口堵塞，影响混凝土质量。
PPR管价格适中、质量轻、强度较高，在浇筑混凝土过程中受到挤压时容易发生不会发生弯折，但会发生弯曲，偏离原始位置，埋设后直接出现折断，拆模后找不到PPR管，被打入混凝土中，影响混凝土质量，同时内壁光滑，混凝土无附着性，存在掉落的安全隐患。
4.2 径向埋设镀锌钢管
镀锌钢管，价格适中，强度高，易于固定，但在现场也存在以下几个问题；
（1）我项目传统的单边切口做U型槽，端口锋利，虽然经过了打磨，但在混凝土浇筑过程中发生防水板坍塌情况时，会将防水板顶破（在试验中，理论防水板可以承受的最大压力为50Kg，而管口部位的平均压强极端为3.41MPA，切口部位防水板可以承受压力则会被增大到5～10倍，在防水板塌方的情况下，该部位防水板极有可能被管口顶住拉裂）。
（2）预埋镀锌钢管强度高，混凝土浇筑过程中会因泵送混凝土的推挤作用，镀锌钢管存在倾斜可能，上部端口不固定，下部固定不牢固，一旦发生倾斜，则容易被卡死在模板中，脱模时，可能将管口周围混凝土破坏，造成松动、脱落，尤其是造成管口混凝土的内部破坏，留下安全隐患。
4.3 纵向埋设PVC管
在隧道拱顶部位埋设PVC管，但在实际生产中，现场埋设不规范，支护不平整、防水板连接不牢固和防水板坍塌现象。在混凝土泵送过程中，挤压作用会将防水板挤断，打出端头或打入混凝土，但纵向注浆管埋设不存在安全隐患，不会导致质量隐患。
5 衬砌拱顶带模注浆改进工艺
我项目在隧道拱顶带模注浆过程中不断创新、实践总结，对当前的衬砌拱顶带模注浆工艺进行优化，该工艺易于操作，方便简单可控，无安全、质量隐患，可以有效指导现场施工。
5.1 注浆工艺原理
该工艺主要根据后退式注浆原理，将纵向注浆管分段打孔埋设。采用不同位置的打孔，保证预埋注浆管管内压力。
径向注浆管采用法兰盘通过三瓣式锥夹头进行固定，浇筑完成后反转拆除，在进行注浆。
同时为保证注浆质量，采用浆液微膨胀、高流动性、缓凝、无泌水的综合性能好的填充浆液。
5.2 预埋注浆管工艺
本工艺主要有两个革新，
革新一，通过纵向预埋注浆管，将纵向管的埋设间距进行调整，同时将将预埋管的作用重新进行划分，分主注浆管和副注浆管，主注浆管在埋设后部的2/3段打孔并与上版二衬的注浆管进行连接；副注浆管埋设长度为衬砌长度的2/3长度，在其长度的1/2段搭设0.5～1.0m的溢浆孔。
革新二，通过径向预埋注浆管，对镀锌钢管切十字丝，缝宽4mm，深50cm，并将其打弯，切除一半翼缘，将另一半打完弯，形成半包结构。同时在注浆管外露部位采用三瓣式连接套对外露镀锌钢管进行固定，完成注浆后反转拆除。（不做介绍）
纵向注浆管套接管和径向注浆管是同规格
2、纵向注浆管注浆。
注浆机出浆压力在0.5MPA为宜，最大不宜超过1.0MPA，预埋注浆孔进浆压力在0.2MPA为宜，最大不宜超过0.4MPA。
注浆顺序为：以纵向注浆为主为先，径向为辅为后，首先，先注主纵向注浆管，再径向注浆，（从上一版衬砌那一头开始注浆），最后进行副纵向注浆管，做补充压浆。
注浆前，通过套接的镀锌钢管连接球阀，之后再与注浆机进行连接。
注浆过程中，主纵向注浆管的注浆压力持续增大到1.0MPA或者浆液从端头漏出时，稳压5分钟，换副注浆管进行注浆。
5.3 纵向注浆管埋设工艺优点
（1）带模注浆在混凝土浇筑完成后混凝土初凝第4小时开始，并在第6小时内完成，在此期间内完成注浆，可以保证浆液与混凝土粘结的整体性。前提是在混凝土初凝时间为6～7小时。较为普遍的认为，在混凝土初凝时间的第1/2时间开始进行注浆，于初凝前完成注浆，可以保证混凝土与水泥浆液的整体性，并避免二次脱空。
（2）工艺可靠，操作简单、方便实用，而且不会衍生出新的安全、质量隐患。
（3）该工艺在一定程度上是对上版衬砌进行了补充压浆，避免了二次脱空，保证了衬砌施工质量，杜绝脱空、等质量缺陷。
5.4 注浆材料性能
注浆材料的性能决定了注浆的成败，除了满足填充作用外，还应满足衬砌混凝土的力学性能，并兼顾现场实际作业过程中浆液的流动性、填充密实性能、与混凝土的粘接性能，对混凝土缺陷进行修补，填充因混凝土操作失误产生的气泡，确保其与混凝土的整体性，保证可以与混凝土起到共同承载的能力以及一定的抗渗性。
建议以微膨胀式水泥浆为佳，膨胀剂的自由膨胀率为在0.3～2%之间。因为过高的膨胀率会影响强度指标，规定其上限为2%。掺量我项目以12%为佳，最大不宜超过15%，同时以制取的微膨胀水泥浆不产生收缩为标准，做为对膨胀剂参量的调整依据。
我项目微膨胀水泥浆浆液采用1：0.5：0.12的微膨胀水泥浆，保证了填充效果，而且可以对脱空进行修补，保证混凝土与浆体的粘结性，从而提高了混凝土的整体承载能力。
5.5 注浆效果检验
第三方雷达扫描，结果为整体密实，无脱空现象，注浆效果良好。
6 总结
衬砌拱顶空洞、脱空病害已给当前隧道施工带来了极大的困扰，存在质量隐患，而隧道衬砌拱顶注浆是当前面对衬砌拱顶脱空预防措施的主要手段，也是相对的唯一手段，浆体与衬砌混凝土粘结成整体，在满足衬砌混凝土厚度的情况下，保证结构安全。因此，在混凝土浇筑后及时有效的进行衬砌拱顶带模注浆，能够显著提升衬砌混
（2）做好对初支段的复喷工作，确保初支拱顶部位的平整。
初支段拱顶部位的平整除了避免混凝土浇筑过程中，初支不平整会在混凝土浇筑将防水板顶破外，也保证纵向注浆管的预埋成功，避免防水板坍塌，挤压纵向注浆管。
建议：除对初支段凹槽补喷外和在防水板铺设过程中，将拱部、边墙位置的防水板按照1.25要求铺设外，拱顶部位防水板铺设的松弛度宜增大至1.3左右，避免极端部位的凹槽被衬砌混凝土填充，牵引防水板，将防水板受力拉紧，进而出现焊接点部位的破损或者防水板的坍塌，导致防水板破损、防水板背后脱空和纵向注浆管失效。
参考文献
[1]王立川，等.铁路隧道复合衬砌脱空的危害分析与防治[J].中国铁道科学，2011，32（5）：56-63.
[2]袁成海，汤晓辉等.隧道二次衬砌空洞的成因与对策[J].隧道建设，2010，35（10）：109-112.
论文作者:贺兆鹏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第22期
论文发表时间:2018/1/5
标签：注浆论文; 混凝土论文; 拱顶论文; 纵向论文; 隧道论文; 浆液论文; 部位论文; 《建筑学研究前沿》2017年第22期论文;