隧道二衬可视伸缩端模快速封闭施工技术

文／曾健民 甘肃五环公路工程有限公司 甘肃兰州 730050

引言：

在隧道工程中，二次衬砌作为隧道衬砌的重要结构层，既确保隧道运营使用中永久稳定、安全、美观,同时也是作为安全储备的一种工程措施。隧道二衬可视伸缩高分子端模采用一种高分子材料和钢模组合加工制作的快速封闭端模板，完全替代了传统木模，提高了二衬端头部位的密闭效果，加快了模板封堵速度，有效地避免了隧道二衬堵头漏浆现象，减少隧道拱顶空洞的产生，实现了中埋式止水带的精确定位，提高了精细化施工程度，降低了劳动力投入，且缩短了施工工期、降低了工程成本。

1、技术特点

（1）安装快捷。采用一种高分子可视伸缩端模封闭，完全替代了传统的木板封闭，巧妙地将端头模板按照设计弧线分割成若干单元，可视伸缩高分子端模重量轻、强度高，以便快速安装封堵，大大提高了端模安装和拆除效率，加快了施工进度；

（2）精确定位。二衬端模主要由半钢模、可视伸缩高分子模块及橡胶垫块三部分组成，根据中埋式止水带的位置确定半钢模的加工尺寸，实现了中埋式止水带的精确定位，通过可伸缩调节，实现不同厚度二次衬砌的施工；

（3）保证质量。在围岩接触部分采用橡胶垫块，没有任何空隙，完全解决了以往施工缝处漏浆以及不敢捣鼓的问题；在隧道拱顶部位采用三块可视化高分子伸缩端模，当二衬混凝土浇筑至拱顶时可明确的观察了解浇筑情况，确保二衬浇筑饱满、密实，减小空洞的产生，提高了隧道二衬结构的稳定性和耐久性，节约二次注浆劳动力资源，确保模筑衬砌的施工质量；

（4）节能环保。 高分子端模具有操作方便，重量轻，省时省力，可以反复循环使用，工作安全可靠，加快了施工进度，减少了施工人员洞内作业时间，保护了施工人员身体健康，经济、环保效益显著。

2、适用范围

本工法适用于公路、铁路、矿山和水电等建设的隧道（隧洞）二衬端头封闭的施工。

3、工艺原理

本工法的工艺原理是采用可视伸缩材料跟半钢模结合形成的端模完全替代了传统木板，根据二衬设计轮廓线及中埋式止水带设计位置设计半钢模的尺寸，将二衬端模分割成若干单元，快速安装及拆卸，与围岩贴合部位布设橡胶垫块，提高二衬端头的封闭效果，实现了中埋式止水带的精确定位，提高了隧道二衬结构的稳定性和耐久性，节约二次注浆劳动力资源，确保模筑衬砌的施工质量。

可伸缩端模调节系统主要分为可转动半钢模、可伸缩U 型模块、橡胶垫块三部分组成。其中半钢模与二衬台车采用铰接相连，可左右转动紧密贴合于台车部位；可伸缩U型模块采用高分子材料根据二衬弧线提前加工而成，结构尺寸为长65cm，宽15cm，厚11cm 的模块，上下螺栓相互连接，可通过紧固丝杆进行伸缩；与围岩紧密贴合处采用橡胶垫块连接，封闭端模缝隙，避免二衬浇筑时出现漏浆现象。

当台车按照设计位置顶升到位后，安装背贴式止水带，在半钢模弧面铺设中埋式止水带，安装可伸缩高分子模块及橡胶垫块，用活动扳手拧紧紧固丝杆，使高分子堵头板压紧隧道顶部，最后插入加力杆、使用加力木楔进行加固。二衬浇筑完成强度达到5MP 后，卸下加力木楔，取下加力杆，旋转松开紧固丝杆取出可伸缩浇筑高分子堵头板装置，放下钢模。

4、施工工艺流程及操作要点

（1）施工工艺流程

本技术在施工前采用加工制作可转动半钢模及可伸缩高分子堵头板，在堵头系统安装时，紧贴围岩部位采用橡胶垫块，确保堵头密封，其工艺流程如图4.1所示。

图4 .1 施工工艺流程图

（2）操作要点

1）施工准备

在施工前复核设计图纸，对现场操作人员进行技术交底及安全教育，按照设计要求准备相应的设备、材料，通过量测确认岩体变形，隧道二次衬砌施工必须在围岩和初期支护结构稳定并符合下列条件后方可进行。

2）检测初衬断面（侵界处理）

在二衬施工前，必须安排项目部技术人员对初期支护进行空洞检测和断面测量，对一次衬砌平整度进行检查验收，不合格的必须处理，同时对隧道净空初支断面进行检查，以确保二衬的厚度，对于侵入二衬的初期支护鼓包或钢筋头采取凿除或打磨等方式进行处理。

3）二衬防水结构层

二次衬砌施工前，首先检查初期支护，补喷混凝土使其表面平整圆顺、截断凸出的锚杆并用砂浆磨平，铺设防水板时，采用手动专用熔接器热熔在衬垫上，两者粘结剥离强度不得小于防水板的抗拉强度。防水层铺挂不允许用钉子将卷材钉在喷砼表面上，铺挂点壁面拱顶每1㎡不少于3-4 个，边墙每1 ㎡不少于2-3 个。防水层铺装只允许存在环向接缝，不允许存在纵向接缝。防水层施工前要先对纵、横向排水盲管进行细致的检查，盲管布设间距必须满足设计要求，悬挂直顺，搭接合理。在二衬施工前对其进行检测，检测合格后，方可施工二次衬砌。模筑二衬施工前，应清除防水板表面灰尘。

4）测量放线

在模筑施工前，按设计尺寸线现场放样出预浇筑段两端的以下几何要素：隧道中线、隧道中线及矮边墙顶高程、矮边墙与隧道中线的宽度、确定矮边墙的调整参数（模板高度和水平位移），使之符合线路中线、标高及限界标准，以利于台车就位。

5）二衬钢筋骨架制作安装

隧道二衬钢筋加工及安装时根据设计图纸进行下料，试制合格后方可成批制作，加工好的钢筋要挂牌堆放整齐有序。钢筋绑扎与安装要通过测量、标记、钢筋保护层定位筋、垫块等措施确保二衬钢筋定位准确、钢筋保护层厚度符合设计规范要求。为保证洞身钢筋位置准确，上下垂直，间隔均匀，在平台上按洞身截面尺寸设纵向钢管做托架，架起洞身主筋，并固定钢筋位置，下部与仰拱钢筋采用冷挤压套筒连接，然后从下至上对称绑扎钢筋。绑扎前钢筋上用卷尺量出控制点并定位，搭接长度符合规范要求。

6）二衬台车定位

施工前对施工缝界面进行处理,浮浆清理干净,并涂抺界面剂。将可转动半钢模全部翻转到内侧并固定后，开始行走台车。保证台车走行轨道中线和隧道中线重合误差在台车设计调整范围内。施工前准确测量，以隧道中线为准，按路线垂直方向垂直架设台车以使衬砌台车准确定位，保证衬砌台车中线与隧道中线一致，高程达到要求。测量复核无误，拱墙模板固定，当台车就位后，用螺杆将台车和模板锁定；然后清理基底杂物、积水和浮碴，台车就位后，要校正模板外轮廓与设计净空相符合。

7）堵头模板加工及安装

①可转动半钢模及可视伸缩堵头板加工

可转动半钢模采用1.2cm 厚钢板进行加工，其尺寸根据隧道设计弧度及中埋式止水带的设计位置确定并在加工厂加工成长65cm，宽35cm 的圆弧，在根部设计铰接点以便跟二衬端头连接，一个断面共计加工34 块半钢模，加工完成后运至施工现场，在二衬台车弧板上完成试拼。可伸缩模块尺寸根据隧道设计弧度及二衬设计厚度确定并在加工厂加工成结构尺寸为长65cm，宽15cm，厚11cm 的U 型模块，长60cm，宽10cm，厚11cm的调节块，长80cm，宽4cm，厚11cm 的橡胶垫块，共计130 块，加工完成后运至现场跟半钢模一起进行试拼，检验合格后投入使用。

②可转动半钢模及可伸缩端模安装

在二衬台车端头加工制作可转动半钢模，使之与二衬台车端头采用铰接相连接，封闭堵头时与二衬模板呈垂直状态，施工完毕后转向拆模，同时采用高分子材料制作U 型可伸缩模块，可伸缩模块可通过丝杆进行伸缩控制厚度，在初支不平部位准备橡胶垫块等材料。

安装前的检查：在安装前检查可伸缩高分子模块有无损坏，各部位连接是否牢固，配件有无缺损，清点相应数量；安装前检查支撑板装置各焊接部位是否牢固可靠，有无虚焊、漏焊，配件有无缺损，并清点相应数量，待端模系统检查无误后方可进行安装。

可伸缩端模系统安装：首先当台车按照设计位置顶升到位后，测量放样确定背贴式止水带位置并在防水板上弹线，按照设计线安装背贴式止水带；然后将半钢模翻转至与二衬台车弧线垂直并拧紧加固螺母；接着在半钢模弧面根据中埋式止水带的设计位置选择止水带位置调节块大小进行安装，同时安装中埋式止水带；最后根据二衬设计厚度选择调节块大小安装可伸缩高分子模块及橡胶垫块，用活动扳手拧紧紧固丝杆，使可伸缩端模压紧隧道顶部，在定位卡环之间的插入加力杆，使用加力木锲进一步加固端模系统的稳固性。（通过安装止水带位置调节块可满足不同二衬厚度止水带的精确定位）。

8）混凝土浇筑施工

混凝土按衬砌台车分层逐窗布料，连续、对称浇筑，通过设置分料装置实现分窗对称浇筑，有效提高混凝土外观质量。

严格按照“三逐两孔两振”的要求控制，即分层逐窗布料、逐窗分层振捣、拱顶逐板注浆，拱顶≥2 个孔灌注，边墙混凝土的振捣以插入式振捣器为主、附着式为辅，边墙以上部分混凝土的振捣采用附着式为主，通过工艺性试验确定振捣时长和频次。附着式振捣尽量采用短时间、多频次、左右对称的振捣方法（根据工艺试验确定时长），振捣器的数量(如附着式高频振捣器)。同时为振捣人员准备较好的作业环境，保证作业人员能够观察到震动的效果。当浇筑至拱顶时通过可视伸缩堵头观察拱顶混凝土是否浇筑饱满、存在空洞。

9）端模拆卸施工

隧道浇筑混凝土完成后，台车移动前必须拆下隧道台车可伸缩高分子堵头板。待混凝土强度达到拆模要求后，旋转松开紧固丝杆从而放下高分子堵头板；取出橡胶垫块等堵头板装置，松动丝杆，旋转半钢模。拆卸时，应依次从拱顶向下分两边拆；取出可伸缩高分子堵头板装置时，切忌人为暴力，避免损坏橡胶挡板。

10）拆模及外观检测

①二衬拆模必须符合以下要求：

在二次衬砌变形基本稳定后施工的二衬，当混凝土强度达到8MPa 以上时方可拆模；

特殊情况下，在初期支护变形未达到稳定而提前施工二衬的，混凝土强度达到设计强度的100%时方可拆模；

二衬拆模时，混凝土外表层与内部、表层与环境之间的温差≤20℃，结构内外侧表面温差≤15℃，混凝土内部开始降温前不得拆模；

混凝土强度达到5MPa 前，不得拆除堵头模板。

②外观检查

二次衬砌施工必须“内实外美”，做到不渗不漏，表面无湿渍；

二衬混凝土结构表面应密实平整、颜色一致，严禁有漏筋、孔洞、疏松，不得有麻面、缺棱掉角等缺陷。拆模后每浇筑段蜂窝深度不大于5mm，面积不得超过0.5%；

检查是否出现矮边墙底部错台、烂根现象和矮边墙上部出现砂溜；

检查拱顶是否存在错台现象；

检查二衬表面是否存在色差（色斑）现象。

11）混凝土养护

二衬混凝土在拆模后采用自行式二衬养护一体台车进行雾化喷淋养护，养护时间不少于7 天，若二衬强度增长缓慢时，可延长养护时间。

5、质量标准

质量控制措施：

（1）对初支表面的控制措施

在开挖爆破过程中，应严格控制超、欠挖，喷射混凝土表面平整度控制在规范规定的范围内。防水板施工前，检查初支表面平整度是否满足要求，凹坑喷射混凝土找平，欠挖凿除后必须用砂浆找平。初支面平整度对端模安装质量影响很大，如果欠挖，外侧端模板与初支表面之间存在很大的空隙，就必须用橡胶垫块进行封堵，易漏浆胀模，衬砌端头的密实性就很难保证。

（2）台车定位的控制

台车必须精准定位，其中线及高程偏差均不大于10mm，特别注意台车顶模的水平控制，顶模不水平，造成左右边模高低不一致而使整个台车端头扭曲，端头混凝土质量无法保证。

（3）背贴式止水带安装控制

安装端头模板前，先将背贴式止水带沿环向施工缝紧贴防水板固定，背贴式止水带与外侧端模必须抵紧，防止位移，有缝隙时，用橡胶垫块和角钢加固。

（4）可伸缩堵头系统的调试检查

在安装前必须进行检查，确保半钢模运动部位应灵活、无卡阻现象；当隧道超挖、欠挖时，调节立杆上升或下降，确保稳固受力，橡胶垫块应安装在整个装置的最上端与背贴止水带紧密贴合，护住最上部的可伸缩高分子堵头板，尤其重点检查加力杆及加力木楔的牢靠性，确保隧道车浇筑混凝土时，不会出现漏浆爆模。

（5）可伸缩堵头系统的维护保养

为使隧道台车可伸缩高分子堵头板工作可靠、减少故障，应进行规定的维护保养。每次使用后及时清洗各部件，防止水泥进入粘死，清洗后喷淋机油润滑；检查所有连接部位是否松动，有无裂纹；检查可视伸缩高分子堵头板装置有无缺损，搭接处有无裂痕；清点各配件数量。

6、安全措施

针对性安全管理：

（1）开工前作业人员必须进行岗位培训，做出较详细的生产安全技术交底，提高安全意识，并进行安全技术应知应会考核；

（2）所有进入隧道工地的人员，必须按规定配带安全防护用品，遵章守纪，听从指挥；

（3）每一工作循环前要检查各部分螺栓、销子的松紧状态，对各种联接件检查紧固，液压系统应无泄露现象，液压油应清洁，工作时压力表开关应打开，随时观察压力的波动情况，工作循环后要进行重新检查；

（4）台车行走时，边模板下端与地面间不得有风管、水管等障碍物，严防台车行走时有拖带现象；

（5）可伸缩高分子堵头板在安装时必须从两侧边墙依次向拱顶安装，拆除时从拱顶向边墙卸落；

（6）堵头模板的安装、拆除时台车下方严禁行人同行，确保安拆的安全。拆除后整齐的固定于台车，防止坠落伤人；

（7）施工期间现场负责人会同有关人员对各部位定期检查。在不良地段，每班指定专人检查，当发现端模变形或损坏时，立即修整加固。