隧道工程拱顶回填压浆施工技术研究

王佳伟

（中铁十八局集团第四工程有限公司，天津 300350）

在隧道工程二次衬砌施工中，经常发生混凝土密度不实或者发生空洞现象。这主要原因是：初支面不够平顺，在局部存在较深的凹坑，在防水板挂设后，形成了一个空腔，当混凝土浇筑完成后，就形成了空洞，或者在隧道施工中混凝土配合比不符合要求、混凝土振捣密实度的不足等。二衬拱顶脱空对隧道工程施工质量和结构稳定性等方面皆有非常重要的影响，通过回填压浆施工技术，可有效避免二衬拱顶脱空质量缺陷的发生。基于此，本文结合麒麟隧道施工案例，对隧道工程拱顶回填压浆施工技术做了如下分析。

一、工程概况

（一）工程概述

麒麟隧道位于温泉南场～麒麟站区间，为工期控制性工程。隧道进口里程为DK7+190，出口里程为DK9+430，全长2240m。为保证工期在DK8+850处设有与正洞77°夹角的斜井，斜井长270m，DK8+133～DK8+216设83m明洞一处。本隧道为单线隧道，进口段760m线路纵坡为3‰上坡，其后为6‰上坡。全隧道埋深均较浅，隧道洞身最大埋深约63m。全隧道进口段位于R-800m的右偏曲线上，洞身段208.123m位于R-2000m的右偏曲线上，出口段位于R-600m的右偏曲线上外，其余位于直线上，隧道洞身依次下穿运营的昆畹公路、安楚公路，并下穿新明湾水塘，然后穿越安禄公路、驾校后出洞。

（二）地质特征

隧道穿越地层主要为第四系全新人工填土（Q4ml）、坡残积（Q4dl+el）粉质黏土、角砾土；下伏基岩为侏罗系中统腰站组打磨山段（J2y1）砂岩、粉砂质泥岩、泥岩，侏罗系下统禄丰组甸基段（J1y2）粉砂质钙质泥岩，以Ⅴ级、Ⅴ级抗震围岩为主。

二、回填压浆施工技术在隧道工程拱顶施工中应用要点

（一）防水板施工

在防水板施工前要先对防水板的质量、性能、材质、规格、型号等进行全面系统的选择，在本工程施工中采用了高分子防水板，材料标准符合隧道工程对防水技术条件的需求，宽度在2.5m～4m，厚度为2mm，具有耐刺穿、柔性、耐久性好的要求。确认防水板材料达到施工要求后，通过专业的画线笔，画出拱顶中线。

在隧道工程二次衬砌之前就要完成防水板铺设工作，并进行合理保护，避免发生机械损伤，并和掌子面保持安全距离。在本工程施工中防水板采用环形铺设法，先进行拱顶铺设，然后进行边墙铺设，下部防水板要压住上部防水板，防水板面积要全部抵到隧道围岩中。并进行分段铺设，边缘位置预留出约60cm的搭接余量，并进行有效保护。附属洞室防水板铺设时，要对附属洞室进行测量，根据测量结果，加工防水板，隧道工程的边墙防水板焊接要成一个整体。具体施工示意图如图1所示：

图1 防水板施工方法示意图

（二）仰拱施工

仰拱施工要在二次衬砌施工前全部完成，紧跟开挖工作面进行施工，如果在仰拱施工遇到不稳定围岩时，仰拱距离开挖面控制在40m以内，仰拱和填充采用分开浇筑的方法进行施工，待混凝土浇筑后强度达到5MPa时才能允许施工人员通过，混凝土强度达到设计强度时，才能允许车辆通过，为保证开挖效率，车辆在通过时采用栈桥法通过。

（三）混凝土二次衬砌

1.施工测量

台车就位之前，通过放样的方法确定出中心线和车辆运输轨道，控制台车就位误差低于10mm。此外，还要在小边墙上给出台车的标高和相应的边线，并做好标记，确保台车运行质量。

2.钢筋制作安装

由于隧道空间有限，衬砌钢筋需要在洞外完成加工，在加工时要充分考虑钢筋的搭接长度和接头连接时的错开距离，加工完成后由专业的焊接人员完成操作。钢筋制作和安装是本工程仰拱施工的关键，对施工质量和施工的安全性有至关重要的影响，需要满足如下标准：

第一，所选钢筋的规格、型号、机械性能等参数必须全部符合工程设计标准中的规定，并且钢筋在进入施工现场前，需要进行全面系统的抽样检查，确认达到实际要求后，才能投入使用。

第二，发生弯曲的钢筋在加工前要进行调直处理，并清除钢筋表面的油渍、水泥浆液、氧化铁皮等。加工完成后，钢筋表面严禁存在伤痕。如果采用冷拉法进行钢筋调直，则一级钢筋的调直率要控制在2%以下，二级钢筋的调直率要低于1%。

第三，焊接时，焊接接头的质量必须符合相应的规范和要求，根据工程特性和实际要求，对焊接试样进行全面检测，确认达到焊接要求后，才能进行焊接施工。

3.台车就位

通过五点定位法保证台车就位的精度，具体做法为：以拱顶衬砌圆心为原点，建立平面坐标系，并对拱部模板在中心进行全面控制，通过拱部模板和墙体模板相交的两个绞接点和墙体两侧模板底脚点来全面控制台车的位置。在具体施工中，为避免混凝土浇筑过程中发生台车上浮的问题，可采用三个30t的千斤顶进行支撑，避免发生台车上浮而引起拱部错台的问题。

4.混凝土拌和与运输

混凝土拌和前，需要对各项材料进行全面检查，坚决杜绝质量不达标的材料进入施工现场，从根本上保证混凝土施工质量。并对计量设备进行全面校验，保证混合料称量的准确性，严格按照配合比添加原材料，在混凝土拌和时，拌和时间不能低于2min，确保各项混合料混合的均匀性。拌和好的混凝土，要尽量在接近拌和状态下进行运输。合理选择运输路线，保证运输道路的平坦性，缩短混凝土运输时间，避免在运输过程中发生混凝土材料离析，坍落度下降等问题。

5.混凝土浇筑

混凝土浇筑是隧道工程拱顶回填压浆施工的重点，混凝土浇筑方法对混凝土衬砌质量有很大的影响。比如：浇筑方法、振捣方法、养护方法等都会影响混凝土的性能。因此，在具体施工中，必须对混凝土各项施工环节都进行全面控制，确保各道工序施工质量均满足要求，并严格按照设计要求和现场试验的结果进行操作。在本工程施工中，通过泵送法进行混凝土浇筑，根据工程施工部位的不同，合理控制泵送速度和泵送量，为混凝土振捣提供良好的环节。混凝土的灌注方法及标准表如表1所示：

表1 混凝土的灌注方法及标准表

6.混凝土捣固

在本工程混凝土振捣时，采用了附着式振捣器联合人工插入式振捣棒振捣的方法，有效保证了振捣的质量和效果，台车加工时，需要在起拱以下、起拱线附件等预留出合理振捣窗口，通过振捣窗口进行全面、均匀、细致的振捣，提升振捣的密实性。

（四）拱顶回填压浆

衬砌台车就位后要进行全面测量控制，并在灌注前进行复核操作。通过布置支垫的方法稳定衬砌台车下部，用同构短杆支撑的方法稳定台车上部，避免在施工发生晃动。安装的模板也要进行全面测量，保证接缝的密实性，避免在压浆操作时发生漏浆问题。混凝土生产能力、运输能力要和压浆能力相互匹配，避免发生中断，保证施工质量。灌注混凝土时，注意连续性和对称性，两侧混凝土表面高差不得超过50cm，浇筑必须连续进行，不得中断，为此必须配备备用发电机组。

隧道衬砌封顶采用钢管压注法，选择合适的混凝土坍落度，使隧道拱顶混凝土回填密实。每循环衬砌前，对上一组衬砌接缝处的混凝土凿毛、清洗、纠正止水带位置，并刷一层水泥浆以使新旧混凝土接合良好。混凝土灌注连续一次灌注完毕，如发生停电等意外事故必须停工时，将灌注面整平、振捣好。停工2小时以上，要等24小时后才能接灌。拱部封顶时，必须填满捣实，不得有空隙。养护采用洒水养生。拆模在拱部混凝土达到设计强度8Mpa以上进行，拆模时注意混凝土角隅及表面的保护。