铁路隧道拱顶增加塑料排水板施工技术研究

刘晏斌

(中铁十八局集团第三工程有限公司，河北 涿州 072750)

0 引言

为了切实提高铁路隧道施工质量，有效解决隧道拱顶空洞、厚度不足问题，有效预防隧道二次衬砌拱顶空洞，国家铁路集团工程管理中心依次下发了《铁路隧道二次衬砌预防拱顶空洞实施意见》和《铁路隧道衬砌拱部防脱空装置安设要求》等通知，其缺陷虽然得到有效控制，但在施工过程中由于工序增加、工艺复杂，难免存在把控不严的现象，缺陷时有发生，为此，在现有技术的基础上，提出在隧道衬砌前在拱部防水板外露面一定范围铺设纵向塑料排水板，确保初期支护与二次衬砌密贴消除空洞。

1 工程概况

九万大山1号隧道全长17.012km，Ⅰ级风险管理，是全线控制性工程，隧道最大埋深488m，设计采用“2横洞+1泄水洞+2通风竖井+1出口平导”模式。可见溶岩段长14 611m，洞顶地表洼地有43处，其中19处与隧道关系密切。在里程DK184+900处上跨区域性暗河,暴雨期最大日涌水量70万m3/d，水面低于轨面11m，地质异常复杂，其中不可预见因素多尤其是岩溶、突水突泥，风险极高。其中出口平导长9 228m，采用独头掘进施工，为本隧乃至全线的关键线路。

2 拱顶增加塑料排水板技术特点

1)塑料排水板沿隧道中线和线路左、右中线位置均分别设置，且在隧道中线与线路左、右中线之间加密1道，铺设于防水板的内侧与防水板密贴，采用防水板条间距50cm焊接固定在防水板上，安设方便快捷，操作简单。

2)衬砌冲顶时通过旁站观察塑料排水板外露端头的排水变化情况即可直观判断冲顶饱满度。结合二衬端头模板处的观察窗观察和拱部防脱空装置的预警系统更能保证冲顶饱满的可靠性，错判风险小、冲顶更加饱满，进而可以大幅减少带模注浆量，确保拱部衬砌的施工质量。

3)塑料排水板厚度与宽度小，对二衬截面和受力不构成削弱影响，且冲顶结束后塑料排水板内空间大部分被水泥浆充盈，不会留下质量隐患。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

隧道二衬拱部增加塑料排水板施工工艺流程图如1 所示。

图1 施工工艺流程

3.2 操作要点

3.2.1基面处理

初期支护喷射混凝土施工完经钻孔检测、雷达扫描、断面扫描处理合格后，在结构防排水施工前应首先对初期支护喷射混凝土表面及其渗漏水情况进行检查处理。

1)初期支护表面应平整，无空包、无裂缝、无松散，凹坑深宽比控制在1/10内，大于1/10时凹坑应用砂浆、喷射混凝土对基面进行找平处理；对锚杆头、钢管头、钢筋露头等凸起物应切除，并用砂浆、喷射混凝土、细石混凝土找平覆盖。

2)初期支护表面当出现股状涌水时，宜局部或围截注浆进行封堵，封堵后的余水采用排水盲管或刻槽埋半管及排水板等方式集中将水引排至侧沟排出或直接打孔入基岩≥于50cm，并采用φ110PVC半管引排至水沟。

3.2.2结构防排水施工

在施工仰拱衬砌前已在小边墙部位通过铆钉压条固定土工布和防水板，反包φ80纵向盲管和无砂混凝土安装φ50环向盲管，均预留出便于拱墙衬砌背后结构防排水施工的搭接长度。

1)环向排水盲管施工 将外裹无纺布的φ50环向打孔波纹管紧贴初期支护表面，用长20cm、宽5cm条状防水板按间距50～100cm用射钉固定在初支面上；两端与小边墙处预留的环向盲管采用外裹无纺布有效牢固连接。

2)土工布、防水板铺设 在初期支护基本稳定、基面处理完成并验收合格后利用作业台车依次铺设土工布及防水板。无纺土工布铺设采用专用射钉及热熔衬垫按拱部0.5m、边墙以下部分 0.8m的间距呈梅花形布置固定在初期支护表面上，应平顺、无鼓起、无褶皱，搭接宽度≥50mm。土工布铺设完成后再铺设防水板，同样采用作业台车将防水板通过电磁焊机将其焊接固定在无纺布的专用热熔衬垫上，防水板搭接采用自动双缝热熔焊机焊接，搭接宽度≥15cm，单条焊缝有效焊缝宽度≥15mm, 两缝间留一空气通道便于检测焊接质量，同时搭接缝与变形及施工缝、围岩集中出水点等防水薄弱部位应错开不小于100cm。

3.2.3塑料排水板测量定位

结构防排水验收合格后，根据拱部最易出现脱空、不密实的范围，测量班采用全站仪分别在防水板上测设、标记出隧道中线、线路左、右中线及隧道中线与线路左、右中线之间中间线，这5条线就是塑料排水板铺设位置。

3.2.4安装塑料排水板

1)塑料排水板采用外包土工织物的spb-c型塑料排水板。

2)按照测设标记的位置安装塑料排水板，采用条状防水板将塑料排水板焊贴固定在防水板上，同时在台车有端头模一端预留30～50cm，便于泌水和气囊的排出，并在已浇筑二衬端和台车中心位置 142°范围各安装1条环向排水板。

3)排水板的松紧度应与拱部防水板一致，并紧贴安设。

3.2.5绑扎二衬钢筋、安装槽道、台车就位

塑料排水板安装后，依次按设计要求安装二衬钢筋和预埋槽道，验收合格后，方可进行下道台车就位、复核、调整，封堵端头模等工序。

3.2.6浇筑二衬混凝土和冲顶持压

1)二衬台车报验合格后，分仓、分层、逐窗浇筑、逐窗振捣混凝土，浇筑至拱顶后应放慢浇筑速度，为塑料排水板提供一定排气、排水时间，当发现二衬拱顶混凝土已经泵满时应暂停10min左右，再泵送混凝土1次，再暂停 10min，再次泵送混凝土，循环 3～5 次。

2)混凝土冲顶饱满的判断标准为：持续泵压 10min时塑料排水板端头滴水间隔≥2s。

3.2.7带模注浆

1)带模注浆可在二衬混凝土冲顶结束后 1 h内完成，此时浸润在塑料排水板外包土工材料内的水泥浆还未凝固，还能继续排气、排水，达到滤水注浆效果。

2)带模注浆的结束标准：塑料排水板排出浓浆时可作为空气和水分完全排出的标准；该过程中逐一对已排出浓浆的排水板外露端头及时进行弯折绑扎止浆，避免浓浆流失。

4 质量控制

1)混凝土使用合格的原材料，并在拌合站集中拌制。

2)防水板挂设时控制好平整度，避免因为防水板不平整导致二衬脱空。

3)埋入混凝土内的纵向塑料排水板端头采用封口胶封闭，防止进浆堵塞滤芯。纵向每2m用封口胶或防水板材料与防水板固定一次，防止扭转打结并保持适当的松弛度。塑料排水板可以弯曲但绝对不得受折、扭转、打结，穿越端模时不得被端模挤紧，避免阻断芯材纵向排水排气通道。

4)做好分窗、分层浇筑，逐窗振捣，浇筑过程中控制好浇筑质量。

5)冲顶时适当增加混凝土的坍落度，并在结束前持压一段时间，确保冲顶饱满。

5 结语

1)塑料排水板纵向沿拱顶连续铺设、环向间距视需要可灵活调整，均与防水板密贴；也可将拱顶随机分布、各自独立的小穹隆密闭空间串联联通和排放。

2)塑料排水板安装只需简单培训即可上岗，无需复杂的技能和设备，方便快捷。

3)通过旁站观察塑料排水板外露端头的排水变化情况可直观判别混凝土的冲顶饱满度，其可靠性大幅增加、错判风险小。

4)适当提高冲顶时混凝土的坍落度，在冲顶快结束过程中保持一段时间泵压，及有可能最终实现冲顶饱满并省去带模注浆工序，达到提高工效、节约成本的效果。

5)塑料排水板薄而窄，不会对二衬截面和受力结构有任何影响，冲顶结束后排水板凹槽被水泥浆充盈，不会留下对拱顶有害空间，也不会被地质雷达识别。

经雷达自检，衬砌内未见明显空洞，且每模的带模注浆量在 0.25～0.3t，质量得以保障，经济效益显著。