浅析对隧道二次衬砌施工厚度不足的处理

万宝林

(中铁二十局集团第一工程有限公司)



浅析对隧道二次衬砌施工厚度不足的处理

万宝林

(中铁二十局集团第一工程有限公司)

结合工程实际介绍了隧道复合式衬砌二衬衬砌厚度不足的检测、施工处理方案、施工资源配置、质量和安全控制等，对类似工程具有较好的指导作用。

隧道衬砌；二衬厚度不足；施工处理方案

1 工程概况

沪昆客专高速铁路是国家《中长期铁路网规划》中“四纵四横”的快速客运通道之一，线路全长2 066 km，设计时速为350 km/h，我公司承担施工的杭长湖南段茶园岭隧道是施工标段内的主要隧道之一，隧道全长952 m，其中Ⅲ级围岩190 m、Ⅳ级围岩380 m、Ⅴ级围岩382 m。隧道内纵坡为单面下坡，坡度为11.4‰。隧道穿越区为剥蚀低山丘陵区，地形起伏较大，地形地貌总体表现为剥蚀丘陵与丘间谷地相间，丘坡绝对高程100～223 m，相对高差约为40～120 m。

2 隧道无损检测情况

隧道二次衬砌是通过内衬达到加固支护、增强防排水系统、美化外观、方便设置通讯、照明、监测等设施的作用，保证了隧道在运营、使用中永久稳定、安全、美观。隧道二衬施工完成后，经无损检测发现，隧道洞身中部拱顶部位存在一段长4.5 m的二衬混凝土厚度部分不足，针对隧道内多处存在浅埋、偏压，施工安全隐患大等特点，为保证施工质量，达到设计要求，决定对该段衬砌混凝土进行拆除，对欠挖部分围岩进行人工处理达到设计要求，并重新进行复合式衬砌。

3 二次衬砌处理段设计基本情况

3.1 地质情况

隧道二衬厚度部分不足所处地段为IVa级围岩地段，地质情况为pth板岩及砂质板岩，W4～W2，黄褐色，全、强风化层厚度为约6～12 m。岩层节理裂隙发育，洞身通过地段为基岩弱风化，地下水为基岩裂隙水，易引起塌方、掉块的风险较高。

3.2 支护设计

隧道二次衬砌厚度不足段位于IVa级围岩地段，采用IVa型复合式衬砌。支护预留变形量8～10cm。初期支护参数见下表:

围岩类别C25喷混凝土C30喷混凝土￠6钢筋网锚杆钢架设置部位厚度/cm设置部位厚度/cm设置部位网格间距/cm设置部位网格间距/cm长度/m规格/mm位置每榀间距/mIva级围岩仰拱10拱墙25拱墙20×20拱部边墙1．5×1．51．2×1．23．5高160、￠22格栅拱墙1．0

复合衬砌设计采用C35纤维素混凝土，浇筑拱墙分界以拱部140°划分。主要建筑材料：初期支护拱墙采用C30喷混凝土；二次衬砌采用C35混凝土；拱部锚杆采用￠22组合中空锚杆或￠25×7普通中控锚杆，边墙采用￠22砂浆锚杆，长3.5 m，锚杆尾部均加垫片、螺母。

4 施工处理方案

4.1 施工程序

根据无损检测结果，由测量人员对顶拱欠挖范围进行标识。利用钢筋台车作为工作平台，人工配风镐凿除二衬混凝土。混凝土凿除后对欠挖区域进行测量复测，并在欠挖点上标识出欠挖范围和厚度，然后人工配风镐和铁钎对欠挖围岩进行处理，完成后进行测量复检直到合格为止。

欠挖处理完成后按照施工工序依次进行初期支护、修复防水板施工、二衬混凝土施工。施工程序如下：施工准备(钢筋台车就位、人员、设施准备)—测量放样—凿除—衬混凝土—测量复测—处理欠挖—测量检测(合格)—修补初次支护—修复防水板、止水带—二次衬砌筑。

4.2 施工方法

(1)施工准备。

① 采用二衬施工用的钢筋台车做成修补工作平台。

② 二次衬砌拆除范围由测量放线描绘出施作区域线标识出位置。

③ 检查风镐的完整性和转动情况，检查风路是否畅通，各连接接头是否牢固。

(2)凿除二衬混凝土及欠挖围岩。

在测量放线区域内人工持风镐对二衬混凝土进行凿除，由一点扩大到面逐层剥离混凝土。混凝土凿除后根据测量放样对欠挖围岩进行人工凿除。在凿除过程中注意对钢架的保护，避免破坏钢架。为保证后期防水板恢复，二衬混凝土凿除范围边界要比围岩欠挖地段边界大20 cm，在此范围内的混凝土贴近防水板5 cm范围内由人工持铁钎进行凿除，以防止防水板被破坏，不利用防水板的焊接修复。

(3)初期支护。

欠挖处理完成后对初期支护受到破坏的部位，按照IVa级复合式衬砌要求，按初期支护参数进行支护。方法为在欠挖处理面初喷4 cm喷射混凝土后，钻设系统锚杆复喷混凝土至设计厚度。

喷射混凝土时应分层、分片由下而上进行，喷射时受喷面与喷嘴保持1.5～2 m距离，喷射角度保持90°。

系统锚杆及钢筋网的现场加工应提前加工完成。锚杆及钢筋网的加工严格按照设计要求进行加工，并检查合格后方能投入使用。待初喷完成后连续施工，避免出现施工脱节现象。钻孔完毕后用高压风清洗，锚杆孔的深度大于锚杆设计长度的10 cm，直径大于杆体直径15 mm，孔距偏差在±150 mm，锚杆插入长度达到设计要求，锚杆位置和数量符合设计要求，锚杆垫板与初喷面紧贴。组合式中空锚杆待水泥浆体强度达到10 MPa以后方可上紧锚杆垫板。

钢筋网网格搭接长度为1～2个网格。钢筋网片随初喷面的起伏设定与受喷面的间隙一般不小于4 cm，并与锚杆连接牢固。钢筋网格尺寸允许偏差为±10 mm；钢筋网的搭接长度允许偏差为±50 mm；钢筋网保护层厚度不小于40 mm。

(4)防水板修复。

欠挖围岩处理及初期支护修补完成后对防水板进行修补，对要修补区域的范围进行认真确认，然后根据数据进行防水板裁剪，挂设土工布及防水板，并保证质量要求。

防水板铺设工艺如下：基面处理—吊挂土工布—铺设防水板—防水板焊接—防水板质量检查和处理。

(5)衬砌混凝土。

拆除段的验收合格后进行混凝土衬砌。衬砌前需对混凝土接头位置进行凿毛处理。模板采用钢模台车，HBT60C泵进行混凝土下料，软轴式振捣棒及附着式振捣器振捣。浇筑后混凝土要求表面颜色一致，无蜂窝麻面。

二次衬砌采用液压模板衬砌台车浇筑成形，采用混凝土输送车及混凝土输送泵运送混凝土，插入式振动器捣固，浇筑混凝土时必须对称分层浇筑。两侧高差不超过0.5 m。混凝土浇筑必须连续施工，液压模板台车应准确对位，支撑牢固，保证刚度，浇筑中不变形，不走移。拆模时混凝土强度不应少于8 MPa。落模后及时养护，养护时间不少于14 d。

(6)装饰。

为保证新浇混凝土于周围旧混凝土颜色一致，采用白水泥+灰水泥+乳胶配成接近周围混凝土的颜色，然后对新浇混凝土进行装饰以达到美观的效果。

5 施工资源

5.1 施工机械

根据施工要求，所需机械、机具配置为：YT-28型风枪3台、风镐3台、SGZ-B型灌浆泵1台、ZJ-400 型制浆机1台(功率7.5 kW)、YJ-340型储浆桶1台(功率2.2 kW)、YJ-800型 搅浆桶1台(双桶)、UB-8.0 砂浆泵1台(功率18.5 kW)、 GJY - IV 型记录仪1套。

5.2 施工人员

为满足施工需要，人员配置如下：钻探工5人、灌浆工3人、电工1人、模板工6人、普工4人。

6 质量、安全保证措施

建立专项质量安全控制小组，质量控制小组任务为组织与协调隧道二衬处理，施工控制施工质量。

6.1 施工质量保证措施

(1)灌浆工程开工前对灌浆施工设备、材料、人员等的配备情况进行检查。对灌浆记录人员进行业务培训合格后方能上岗。

(2)灌浆工程开工前提出具体施工措施绘出布孔图报监理工程师审批。

(3)在施工中严格按批准的施工措施和有关规范组织作业。

(4)按要求认真做好各项报表的原始记录工作并按要求及时进行汇总与分析整理在施工过程中提交的各项施工质量资料。

6.2 施工安全保证措施

在钻孔、灌浆过程中采取以下措施确保施工安全。

(1)对从事钻孔、灌浆工作的人员进行岗位安全生产教育，操作人员经考核合格后持证上岗。

(2)施工现场做到安全用电、配电盘配电柜要有防护设置。

(3)所有施工机械设备的运转部位必须安装安全防护装置。

(4)机械拆除作业时作好作业现场两端防护，在洞内不通车情况下作业。

(5)作业台车安装警示灯管，返工段施工时在作业点两端设专职安全员疏导洞内车辆通行。

(6) 高空作业支架上挂设齐全的各种警示标牌，从事高处作业的人员必须身体健康，按要求戴安全帽、配戴安全带、配戴劳动保护用品，严禁酒后和不适宜高空作业人员上岗。

7 结束语

隧道二次衬砌厚度不足的处理保证了隧道结构的质量，确保了隧道在运营、使用中稳定、安全、美观，有效地提高使用寿命。此种施工方法简单易操作，能够有效地降低成本，是处理隧道内小面积二次衬砌厚度不足的重要方法之一。

通过对该段隧道二次衬砌不足的处理，经专业检测单位进行无损检测，隧道衬砌厚度符合设计要求，满足工程建设质量，取得了较好的加固处理效果，能够保证隧道的正常运行，取得了良好的经济效益和社会效益。

[1] 铁路隧道工程施工技术指南(TZ204-2008)[S].

[2] 铁路隧道工程施工安全技术规程(TB10304-2009，J947-2009)[S].

[3] 铁路隧道超前地质预报技术指南(铁建设【2008】105号)[S].

2015-04-16

U445

C

1008-3383(2015)12-0117-02