试析高速公路隧道衬砌施工与维护技术

陶歆启

（中铁十八局集团有限公司，天津 300000）

大量工程实例表明，在高速公路隧道工程施工中应用相应的衬砌施工技术和维护技术，是提高高速公路施工隧道高层施工质量的关键，同时也是保证施工人员及施工机械设备安全的主要途径，但我国对此方面的研究还有待进一步深入。因此，本文基于工程实例，对高速公路隧道衬砌施工技术和维护技术做了如下分析：

一、工程概述

秀松高速公路谭山2号隧道工程左线起讫桩号ZK29+360～ZK30+452，长1092m，右线YK29+350～YK30+440，长1090m。隧道左右线秀山段分别位于R=2550m、2600m的右偏圆曲线上，松桃段分别位于R=1350m、1500m的右偏圆曲线上。左线纵坡为1.567%～-0.5%的人字坡，右线纵坡为1.56%～-0.5%的人字坡，隧道最大埋深约217m。秀山段采用环框式洞门，松桃段采用削竹式洞门。隧道内共设置2处人行横洞、1处车行横洞和2处紧急停车带。由于秀山段洞口距谭山1号隧道较近，在两洞之间设遮光棚，以减少运营期的行车安全隐患。

二、隧道衬砌施工方案

就该高速公路隧道工程而言，隧道左线Ⅳ级围岩占88.5%，Ⅴ级围岩占11.5%；右线Ⅳ级围岩占89.1%，Ⅴ级围岩占11.9%。因此，施工单位根据该建筑工程具体施工情况，拟定了如下隧道衬砌施工方案：边墙和拱部衬砌施工方案。在施工前，对该隧道工程路段的地质情况和水文情况做了深入的调查和研究，根据探测和分析的结果，及时开展二次衬砌施工，洞身采用液压式衬砌台车进行一次衬砌施工，分节的长度为12m。拱顶埋压浆管，并对混凝土的密实度进行详细检测，符合标准要求后，再进行下一道工序施工。混凝土选择集中生产的方式进行生产，通过专用混凝土运输车进行运输，通过泵送的方法入模。

仰拱及回填方案，在此阶段施工中贯彻仰拱先行的原则，采用仰拱栈桥进行全幅施工，确保施工质量，人工配合机械清底，填充必须在仰拱完成后施做。

三、高速公路隧道衬砌施工技术

当高速公路隧道衬砌施工方案确定以后，并且施工测量完成以后，即可开始隧道衬砌施工。在具体施工过程中，为有效保证施工质量，要把握三个施工要点，才能满足隧道施工的具体需求。

（一）明洞衬砌施工

在该高速公路隧道工程施工中，采用12m长的钢模液压衬砌台车进行施工，混凝土集中搅拌，并采用混凝土搅拌运输车进行运输，通过泵送入模、入工插入式振捣器配合附着式振捣器机械能振捣。

对钢筋的质量要求：当钢筋进场以后，及时由项目部门实验室对原材料进行抽检，并进行全方位验收，验收合格以后才能使用。凡运输到现场的钢筋，都要堆放规定的钢筋棚当中，并在钢筋棚当中进行加工，根据相应的施工规范和图纸现场进行绑扎，避免发生漏绑的现象，要全部采用双面焊进行焊接，搭接长度要控制在5d（d为钢筋的直径）以上。在相同截面中接头的数量不能超过总接头的50%，接头部位要交错布置，交错间距不能小于50cm。为保衬砌的稳定，提高洞身衬砌质量，还需要在钢筋和模板之间设置相应的混凝土垫块，垫块和钢筋扎紧，并相互错开。

对混凝土衬砌的质量要求：混凝土表面要达到设计要求的密实度，混凝土成形后，表面蜂窝、麻面、气泡的面积不能超过总面积的0.5%，同时结构轮廓线要尽量顺直美观，保证混凝土的颜色均匀一致，施工缝平顺。

衬砌台车质量控制要求：就该高速公路隧道工程而言，衬砌台车安装时允许8～10mm的误差，高程误差为±1cm，并采用全站仪和水准仪交叉相映的方式进行施工放样，衬砌混凝土浇筑前，则要采用全站仪检测台对衬砌的具体位置和断面尺寸进行全方位检测。

（二）衬砌防排水

该高速公路隧道工程洞内衬砌防、排水布置图如图1所示。

在隧道两侧路缘带设30×30cm矩形排水沟，及时排除路面积水，同时在路面底部设置50×50的中心排水沟，在洞中每隔50m就设置一处检查井。Ⅳ级围岩和Ⅴ级围岩段都按照10m一道设计，Ⅲ级围岩则按照15m一道设计。同时，要初期支护和二次模筑混凝土之间设置相应的防水层，防水层则有1.2mm厚的EVA防水板以及300g/m2的无纺土工布共同合成。在二次衬砌施工缝设置背贴式止水带和橡胶遇水膨胀止水条施工，为调高防水质量要尽量采用防水混凝土，且防水等级不能低于在S8。

图1 隧道内衬砌防、排水布置示意图

（三）二次衬砌

1.仰拱、填充

就该高速公路隧道工程衬砌而言，在仰拱衬砌中采用了C30防水混凝土，在填充层采用C15片石混凝土。凡存在仰拱的地段则需要采用仰拱先行的方法进行施工，并采用全幅浇筑的方法一次性完成浇筑，以起到防止塌方的效果，为后期施工营造安全的环境。为有效保证施工进度，在混凝土浇筑时要利用仰拱栈桥的方式，避免车辆的通行发生碰撞。具体如图2所示：

图2 仰拱栈桥示意图

在该阶段混凝土浇筑前，要清理基底，及时排水，同时现场工程监理人员要对混凝土浇筑质量进行全面检测，当泵送入模以后，通过振捣器捣实。填充必须在仰拱砼达到强度后进行，支立侧模，一次浇注到位。

2.洞身衬砌

二次衬砌施工工艺流程：监控量测确定施作二衬时间→施工准备→台车移位→台车定位→施作止水带→隐蔽检查→灌筑混凝土→车脱模退出→养护。

第一步，测量放样。对边墙基础结构和尺寸进行全方位检查，确保衬砌施工的各项技术指标都能达到预期规定的要求。

第二步，处理基面施工缝。当边墙基础、拱墙、防水层铺设、防水结构等项目施工完成以后，要进行“三级检查”，即自检、监理检查、充气试验，检查合格以后清理焊渣和杂物等。

第三步，预留预埋，严格按照设计图纸进行预埋件的安装和预留孔洞的设置。严禁漏埋、漏留。预留预埋应符合设计要求。

第四步，衬砌钢筋。选择比较干燥的场地，经过一系列硬化处理后作为钢筋加工和处理的场地，针对不同钢种、不同登记、不同牌号、不同生产厂家的钢筋要分类堆放。钢筋储存要距离地面0.5m，避免地面潮气对钢筋造成腐蚀。钢筋在下料时，切口端要和钢筋轴线垂直，凡是参加钢筋加工的人员，必须持有焊工上岗操作证书。在具体加工过程中，要将钢筋表面的油漆、漆皮、油污等清除干净。钢筋矫直伸长率为：Ⅰ级钢筋要控制在2%以下，Ⅱ级钢筋要控制在1%以下。仰拱钢筋在加工和绑扎时，要预留出边墙、拱部钢筋的搭接长度，在钢筋绑扎和焊接时，要尽量避免戳破防水层。

第五步，衬砌混凝土。所有工程材料、成品或半成品必须经工地中心试验室检验合格后方可使用。混凝土的强度等级和防水等级必须满足设计要求。在进行混凝土搅拌前，要对粗细骨料的含水率进行测定，为调整混凝土配合提供真实有效的数据。在具体搅拌过程中，要先投入细骨料、水泥、矿物掺合料等，并进行充分搅拌后，再加入适量的水，当砂浆充分搅拌以后，再加入粗骨料，每个搅拌阶段的时间，不能少于30s，总搅拌时间要控制在2～3min之间。

在混凝土运输过程中要尽量保持混凝土的匀质性，避免发生分层、离析的现象，以满足坍落度的要求。在具体浇筑过程中，要遵循从下到上的原则，凡倾落度不能超过2m，在混凝土浇筑过程中，要对模板、支架、钢筋的情况进行全面检查，一旦发现变形和位移，要立即采取相应的加固措施。在具体浇筑过程中，要遵循连续浇筑的原则，如果中间发生间歇，则间歇的时间必须小于前层混凝土初凝的时间，以保证混凝土成形质量。

在振捣时，每点振捣的时间，要控制在20～30s，以保证混凝土振捣的效果。尽量采用插入式振捣器进行振捣，每次振捣器移动的距离要小于振捣器半径的1.5倍，凡插入下层混凝土内的深度要控制在50～100mm，避免对钢筋、模板、预埋件等造成损坏。

当混凝土浇筑完成后，要进行系统合理的养护，脱模完成后，采用涂刷养护剂的方式，在混凝土表面形成一层保护膜，进行洒水养护，且养护的时间不能低于14天。

第六步，拆模。在进行混凝土拆模时，混凝土的强度要达到设计强度的90%以上，且其表面及棱角不因拆模而受损时，方可拆除，拆除模板时，不得影响混凝土的养护工作。

四、隧道衬砌维护技术

当高速公路隧道衬砌施工完成以后，为有效避免发生渗水和漏水现象，要及时采取相应的维护技术，最常用的衬砌维护技术为组合式橡塑盲沟维护技术，具有耐久性强、成本地、维护系效果好等优势。衬砌施工的维护原理为：橡胶垫上具有间隔纵向凸条，同时在纵向凸条间隔区域中设有透水软管，能有效提高隧道衬砌抗渗和防渗的目的。通过铁丝把排水管紧贴在混凝土，并用锚钉进行固定，防止弹簧管发生松动脱落。弹簧排水管的间距要控制在10cm左右，并根据具体情况及时调整。在具体施工时，要根据高速公路隧道工程的坡度每隔1m把锚钉固定在混凝土表面，对各个接头进行密封处理，最大限度上提升防渗和防漏的效果，以提高隧道工程施工质量。

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