衬砌施工工艺.docx
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衬砌施工工艺
工程概况
（一）概况
白家河2#隧道位于天水市白家河村渭河边的一个山坡上，长
124m，进口里程为DK1413+789，出口为DK1413+913，洞身最大
埋深50m，属于浅埋偏压隧道。
隧道位于平面曲线和竖曲线上，坡度为4.2%。
。
线路中心和隧道中心相距18.5cm，加宽值W=50cm。
隧道处山体上部为粘质黄土，厚度1〜10m,为H级普通土，（7o=15OKPa;下部为片麻岩，节理裂隙非常发育，夹层较厚，内含云母较多，风化严重，属皿类围岩。
隧道处地震基本烈度为八度，最大冻结深度为1.0m，无地下水。
（二）主要技术指标
1.
线路等级：
I级；
2.
直线数目：
第二线，预留第三线；
3.
限制坡度：
6%;
4.
曲线半径：
800m，既有线原则上维持原状；
5.
设计速度：
新建140Km/h，既有线原则上维持原状；
6.
牵引种类：
电力；
7.
到发线有效长：
850m，双机地段870m，不改建车站维持原状;
8.
闭塞方式：
自动闭塞。
（三）工程范围及数量
1、工程范围
本隧道DK1413+789〜+801和DK1413+908〜+913为明
洞；DK1413+801
〜+828和DK1413+885〜+908为皿类围岩曲
墙有仰拱衬砌；DK1413+828〜+885
为皿类围岩曲墙无仰拱衬砌，
铺底厚30cm。
2、工程数量
⑴.暗洞部分：
皿类围岩衬砌200号混凝土
2488.663
m3
仰拱200号混凝土
83.79
m3
铺底200号混凝土
77.81
m3
隧底填充200号混凝土
130.53
m3
PE防水板背衬无纺布
1824.19
m2
⑵.明洞部分：
明洞衬砌：
拱部
200号钢筋混凝土
88.4
m3
边墙
200号混凝土
306
m3
隧底填充：
200号混凝土
37.4
m3
仰拱：
200号混凝土
27.2
m3
衬砌钢筋：
①12钢筋
1611.6
kg
①8钢筋
754.8
kg
①6钢筋
258.4
kg
回填：
夯填土石
278.8
m3
100号混凝土
34
m3
防水材料：
粘土隔水层
88.4
m3
甲种防水层
146.2
m2
二、施工方案及工艺流程
（一）总体方案
采用自制拱架，组合钢模板，钢木混合支撑，模筑混凝土二次衬砌（整体式衬砌）施工。
防水层的施作在二次衬砌施工前进行，并超前二次衬砌5〜20m。
灌筑二次衬砌混凝土，应由下向上，先边墙后拱部一次灌完，中间不留工作缝，边墙混凝土灌至拱脚附近，可中断12h（不得超过终凝时间），等边墙混凝土下沉基本稳定后再灌筑拱部混凝土。
二次衬砌和初期支护之间的空隙，初期支护和围岩之间的空隙均须压浆加固，一般先压水泥砂浆，再压纯水泥浆，必要时在局部或个别地段压注化学浆液。
（二）工艺流程
中铁大桥局宝兰二线第三项目部
（一）施工前准备及要求
1、配合比确定
根据衬砌各部位混凝土强度要求，通过试验确定。
2、机具
强制式混凝土搅拌机、振捣工具、运输工具等。
3、材料
衬砌所用原材料的质量及其贮存运输均应符合现行有关规定。
所用材料须提供材质书、材料试验报告单等。
3.1、水泥
普通硅酸盐水泥》425#，地质复杂地段应考虑采用早强水泥。
3.2、细骨料
细骨料采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.6,含水率
控制在5〜7%。
3.3、粗骨料
粗骨料应采用坚固耐久的卵石或碎石，粒径5〜40mm。
3.4、外加剂
应采用符合质量要求，对人体危害小的外加剂。
在使用外加剂前，
应作相应试验。
速凝剂要求：
初凝不大于5min，终凝不大于10min。
冬季施工须有防冻剂，其掺量要符合要求，一般应通过试验确定。
3.5、PE防水板
3.5.1、幅宽宜为2〜4m;
3.5.2、厚度宜为0.8〜2mm;
3.5.3、耐刺穿性好；
3.5.4、耐久性、耐水性、无毒性、耐腐蚀性、耐菌性好；
3.5.5、抗拉强度不小于10MPa;
3.5.6、断裂延伸率不小于200%;
3.5.7、水压0.2MPa，维持24h不渗漏。
4、尺寸要求
二次衬砌施作前，隧道净空尺寸、中线、标高，均应满足设计要求。
5、防水板施工
5.1、塑料防水板铺设前，喷混凝土层表面不得有锚杆头或钢筋头外露，对凹凸不平部位应修凿、喷补，使混凝土表面平顺；有局部漏水处，应进行处理。
5.2、塑料板按环进行铺设。
焊接工序与固定工序应紧密配合，宜先焊接再固定。
5.3、两环塑料板的搭接宽度宜为10cm，焊缝宽不得小于2cm。
焊缝若有漏焊、假焊应补焊，若有烤焦、焊穿应用塑料片焊贴覆盖。
5.4、固定塑料板宜用钢钉，应加垫圈并垂直于喷混凝土表面。
钉与钉之间塑料板不得绷紧，应保证板面与喷混凝土面密贴。
5.5、铺设塑料板地段距开挖工作面不应小于爆破安全距离。
5.6、二次衬砌灌筑混凝土时，振捣棒不得直接接触防水板。
5.7、防水板的铺设应超前二次衬砌混凝土施工，其距离宜为5〜20m,
并设临时挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板。
铺设时要留有余量，防止浇筑混凝土时防水板绷紧。
5.8、仅拱部铺设防水板时，其拱脚应采取引伸措施。
5.9、塑料板防水层应按隐蔽工程办理，二次衬砌前应检查质量，并填写质量检查记录。
6、混凝土施工
6.1、混凝土配合比要求见下表:
施
工部位
密实度
要求
抗渗指标
水灰
比
坍落度
（cm）
含砂率
（%）
水泥品种
1m3混
凝土水泥用量
（kg）
拱
圈
高密实
度
〉
B6
0.55
3〜4
45〜
50
普通硅酸盐
水泥
>300
边
墙
高密实
度
〉
B6
0.50
2〜3
35〜
45
普通硅酸盐
水泥
>280
6.2、混凝土骨料级配
骨料类型
砂子
石子
筛孔尺寸
（mm）
5.0〜
2.5
1.2〜
0.6
0.3〜
0.15
<20
20〜
30
>30
35〜
75〜
85〜
60〜
40〜
累计筛余（％）
0〜35
75
100
100
90
70
6.3、施工
6.3.1、混凝土拌制：
6.3.2、配合比配制的允许误差（按重量计）：
材料种类
工地拌制
砼工厂拌制
塑性混凝土
半干硬性混凝土
水泥和干燥状态的
掺合料
±2%
±2%
±1%
粗细骨料
±5%
±3%
±3%
水、附加剂溶液和潮
湿状态的掺和料
±2%
±1%
±1%
6.3.3、强制式搅拌机最短搅拌时间
混凝土拌合物坍落度（cm）
0〜1
2〜7
>7
最短搅拌时间（s）
120
60
45
6.3.4、混凝土拌合物的运送时间，自搅拌机卸料至入模灌筑振捣为止，
不应超过下表：
混凝土自搅拌机卸出的温度「C）
允许运送持续时间（min）
30〜20
45
V20〜10
60
V10〜5
90
运送混凝土拌合物应避免倒转装运，如由下导坑运到工作面灌筑
拱圈时，盛装容器应有提升装置，以便连同容器提升。
6.3.5、间歇灌筑
间歇过程中如中断时间超过了混凝土初凝时间，应作间歇灌筑处理。
间歇灌筑在拱圈和曲墙的灌筑面应成辐射状，直墙的灌筑面应成水平。
环境温度与最大的中断灌筑时间参考表
环境温度（C）
最大中断灌筑时间（h）
30左右
1.5
20左右
2.0
10左右
2.5
间歇灌筑应俟灌筑面混凝土达到1.2MPa以上的强度后再继续施工。
混凝土达到1.2MPa的强度应有试验确定。
636、混凝土振捣：
混凝土振捣时每一振点的振捣延续时间应达到表面呈现浮浆和不再沉落为止。
粗骨料粒径小的宜采用振幅较小、频率较高的振捣器；粒径较大的宜采用振幅较大、频率较低的振捣器。
混凝土粗骨料粒径与振捣器选用表
粗骨料最大粒径
（mm）
10
20
40
80
最佳频率（次/min）
6000
3000
2000
1000
最佳振幅（mm）
0.04
0.1
0.2
0.4
混凝土的合理振捣时间表
振捣器类型
插入式振捣器
表层振捣器
附着式振捣器
振捣时间（s）
20〜30
45〜60
120〜300
6.4、养护与拆模
641、养护方法
环境温度在+5C以下时，不洒水保育，按冬季施工有关规定做好防冻保温工作外，一般均应对圬工表面及钢、木模板进行洒水，并经常保持湿润。
养护的洒水期限与水泥品种、空气湿度、气温等条件有关，见下表：
洒水养护期限表
水泥品种
洒水养护期限
相对湿度
>90%
相对湿度
90%〜60%
相对湿度
v60%
要求抗渗高
或掺塑性附
加剂时
普通硅酸盐水泥
不洒水
7
14
14
火山灰质或矿碴水泥
不洒水
14
21
21
保养时间表
混凝土类型
环境温度
（C）
自圬工完成后
开始保养时间
（h）
开始三天内
三天以后
半干硬性混凝土
5以上
v2
每昼夜洒水
不少于6〜8
每昼夜洒水
塑性混凝土
15以上
8〜10
次，视气温而
至少4次
疋
塑性混凝土
5〜15
10〜12
每昼夜洒水
每昼夜洒水
4〜6次
至少3次
642、拆模时间
不承重的侧面模板：
如工作缝的挡板、直墙和水沟电缆槽的模板
等，一般情况下须等到混凝土强度达到2.5MPa以上时拆模。
2.5MPa的强度应由试验决定，也可参照下表估算。
混凝土达到2.5MPa强度所需时间表（d）
水泥品种
水泥标号
混凝土设计强
度
环境温度「C）
5
10
15
20
25
30
普通硅酸
盐水泥
>225
vC20
4.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
>325
>C20
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
1.0
>425
>C20
2.0
2.0
1.5
1.5
1.0
1.0
承重的模板：
如曲墙和单线隧道拱圈等，一般情况下须俟混凝土强度达到设计强度的70%时拆除；受较大围岩压力的单线隧道和多线隧道的拱圈与曲墙模板则应俟混凝土达到设计强度的100%后才可拆
模。
混凝土达到所需强度的时间一般应由试验决定。
7、混凝土冬季施工
7.1、一般规定
7.1.1、凡拌合场地和隧道内灌筑地段的环境气温平均低于5C或最低气温低于-3C时，以及混凝土拌合物在灌筑入模后、开始养护前的最低温度低于5C时，均应视为冬季施工。
7.1.2、在遭受冰冻作用前，混凝土在养护中的强度不应低于设计标号
的50%，并不低于7MPa。
砌石圬工的砂浆不应低于设计标号70%。
所有圬工必须达到设计强度100%后，才允许承受全部设计荷载。
7.2、混凝土的冬季施工要求
721、在选定配合比时，一般要采用硬化较快、水化热较高的特种水泥或普通硅酸盐水泥，水泥须在正温条件下使用。
混凝土（或砂浆）宜选用较低的坍落度，减少用水量，水灰比控制在0.65以内，并掺用
加气剂。
施工时应采用机械拌合和机械捣固。
7.2.2、砂石集料应和水泥一并事先运入暖棚或洞内存储，夹有冰雪块粒的粗细骨料不能使用。
7.2.3、混凝土（或砂浆）在洞外拌合，宜在暖棚内进行；在洞内拌合
时，应在洞口设置1~2道门帘，防止冷空气侵入。
环境温度宜在10-15C之间，必要时用加热方法升温。
为保证满足要求的拌合温度，水泥和砂石集料应在0C以上，拌合水温不低于5C。
不能满足要求时，一般先将水烧热，或者再将砂子铺在钢板上烘炒加热；在严寒条件下，石子和片石也应烘烤热透。
7.2.4、冬季条件下混凝土的灌筑温度，一般在15〜25C,在任何条件下不得低于5C。
水及砂石集料的加热温度，主要根据灌筑温度以及混凝土在拌合、运送、灌筑等工序中的热量散失综合考虑，通过热功计
算和试拌结果适当确定，但不能超过下表规定：
混凝土搅拌装入与倾出时允许温度
序号
水泥种类
最高允许温度「C）
装入搅拌机时
混凝土倾出搅拌机
时
水
砂石集料
1
<225号普通硅酸盐水泥
80
60
45
2
325号普通水泥及矿碴水
泥，》225号火山灰质水
泥
70
50
40
3
>425号普通水泥
60
40
35
注：
⑴、水的加热温度宜超过混凝土拌合温度1.5〜20倍；砂石加
热温度宜接近拌合温度；
⑵、拌合温度指混凝土自搅拌机倾出时的温度，在5cm深处量
测。
⑶、如材料加热后发生水泥假凝现象，则适当降低材料加热和混凝土拌合的温度。
725、拌合时热水应先与集料拌合后再加水泥，拌合时间应比常温施
工时的要求延长50%。
7.2.6、凡和混凝土（或砂浆）接触的铁器，如搅拌机鼓筒、铁皮桶、滑槽或串桶等，使用前均应先用热水冲洗，以免吸收混凝土（或砂浆）的水化热较大。
运送混凝土（或砂浆）的容器应加盖盖严，必要时在容器外加保温材料包裹，以资保温，并使运送时间尽可能缩短。
为使混凝土（或砂浆）在低温下加快强度的增长，一般都掺氯化钙或氯化钠溶液。
掺入氯盐溶液后，尽可能避免间歇灌筑，时间也应缩短为1.5h混凝土（或砂浆）的灌筑面环境温度在0C及其以下时，模板外须加防寒保温材料覆盖，或采取保暖升温的措施。
当混凝土达到拆模要求后，要使混凝土降温冷却速度每小时不超过10C。
727、混凝土养护温度：
在隧道内应尽先采用保温覆盖为主的蓄热法施工，如蓄热法不能满足养护温度时，可采取下述方法：
⑴、加热保温：
隧道内每小时升温一般不超过10C。
⑵、蒸汽养护：
混凝土实体内的温度在任何条件下不能超过80C
8、低温早强混凝土施工
低温早强混凝土是在混凝土内掺入少量氯盐，并采用热拌合物灌筑和一定的保温措施，在灌筑后初期保持正温硬化，有利于早强，而后可在一定范围的负温条件下继续硬化并获得设计的抗压强度。
8.1、低温早强混凝土的氯盐掺入量，应根据混凝土灌筑后最初三天内预计达到的最低气温，按下表选定。
低温早强混凝土因掺入氯盐，其适用条件与一般掺氯盐的混凝土相同。
早强混凝土的氯盐掺入量参考值
三天内构件
周围的最低
气温「C）
掺氯盐量
（氯化钙+
氯化钠）按
水泥重量％
混凝土
表面系
数
混凝土灌筑温度
（C）
保温措施
混凝土未获得抗冻强度前允许降温范围
（C）
计
48小
时末
降温
极限
1.
顶面覆盖一层草
0.5+0.5或
4〜6
10〜
-20
袋和5cm厚锯
0〜一15
0
—10
0+1.0
V
5〜15
末
2.
木模板厚》4cm
1.
顶面覆盖一层草
袋和10cm厚锯
—16〜一
4〜6
10〜
-20
1.0+1.0
末
0
—15
25
<3
5〜15
2.
木模板厚5cm
再加一层草袋
1、
顶面覆盖一层草
袋和10cm厚锯
—26〜一
15〜
-25
2.0+2.0
末
0
—20
40
<8
10〜
-20
2、
木模板厚5cm
再加两层草袋
注：
（1）、表面系数是以结构物的冷却表面积与结构物的全部体积之
比表示。
⑵、混凝土的灌筑温度系指灌筑捣固后在次一层混凝土覆盖前,
或在开始养护前，观测离模板5cm深处的温度。
8.2、灌筑低温早强混凝土应符合下列规定：
（1）.拌合温度不应高于+30C。
⑵.拌合时氯盐先溶于拌合水中，以免氯盐与水泥加气剂直接接触，
加气剂应在混凝土拌合一段时间约30s后加入。
拌合的材料重量和氯盐掺入量须严格掌握。
⑶.灌筑低温早强混凝土时，其相邻接触面的温度在-5C以上时，可不予加热，但应提咼灌筑温度和加强保温覆盖。
⑷.灌完混凝土应及时进行防冻保温，一般应铺设防水的油毛毡卷
材，然后再铺保温隔热材料。
（二）衬砌施作
1.拱部衬砌
1.1、拱架拱模
隧道拱架分钢制和木制两种。
钢拱架制造简单，便于拆装，不易损坏，拱下空间大，便于施工操作，宜普遍使用。
不推荐使用木拱架。
单线隧道常用钢拱架的主要钢材规格为：
大于等于38kg/m的钢轨或
H>150mm的工字钢（H为工字钢高度），一般分成二节。
单线隧道拱架一般分直线、曲线两种，按W=10,W=50的断面尺寸制成。
曲线加宽值变化时，用与拱架同型的短节钢材调整。
加工时考虑两侧的加工误差，误差一般定为5cm。
每榀钢拱架的配套零件如下表：
单线隧道钢拱架配套零件表（以每榀计）
零件名称
说明
单位
数量
拱脚垫板
用10〜15mm钢板制成，其尺寸应与钢拱架所用钢轨或工字钢尺寸相适应
块
2
节点夹板
用16〜22mm钢板制成
块
2
夹板螺栓
用©19〜©25mm的圆钢制成
个
8〜12
加宽垫块
用拱架同型的短节钢材制作，各长
300mm，基本加宽垫块各1块
100、200、
块
3
纵向拉杆
用©16〜©19mm的圆钢制成，用于拱架榀与榀间纵
向连结
根
3
拱圈钢模板要制成一定的拱度以适应拱架弧形，每块长度为
100cm，宽度为50cm，且宽度不宜太大，以便能适应曲墙。
拱圈封顶处三块模板宽度各为30cm，以适应各种加宽值的调整需要。
组合钢模板采用U型卡连接，使模板间的接缝处十分密贴，混凝土浆液不易向外渗漏，但在装拆和搬运时注意防止变形和丢失配件。
1.2、拱架架立方法
121、一般要求
⑴.拱架位置
在预定的拱圈灌筑段中，根据该段的线路中线和高程，定出起拱线和内拱顶位置，按法线方向和拱架间距立拱架。
在曲线隧道中应注意加宽值和线路中线与隧道中线的偏移值。
⑵.拱架间距
拱架间距应根据围岩压力决定，使用定型钢模板时，则根据模板长度决定，一般为1m。
如围岩压力过大，使拱架有变形可能时，可缩小间距架立拱架，或在钢拱架下加设木支撑加强。
⑶.预留沉落量
单线隧道拱圈的预留沉落量，在先墙后拱法施工时，一般不大于
5cm;在先拱后墙法施工时，按下表办理：
单线隧道拱圈先拱后墙法施工预留沉落量规定值
围岩类别
I类
U类
川类
W类及以上
预留拱圈沉落量（cm）
20〜15
15〜10
10〜5
<5
1.2.2、单线隧道立拱架的方法和步骤
⑴.先拱后墙法施工：
将每榀拱架节点连接好，先按照大致间距立起,
用临时木撑固定；并在拱架和两侧拱脚绷线，用首尾两榀拱架按绷线调整其位置和高程，拱架脚铁垫板下加好木楔，拱架与岩壁间用短木顶紧，然后依次将中间各榀拱架调整妥善，并随灌筑进度逐步加装模板。
⑵.先墙后拱法施工：
边墙筑好后，先立排架并加纵梁和横梁，搭设平台，于其上立拱架。
⑶.立好的拱架应在拱弧与岩壁间用短撑撑稳；拱弧下有可能时也用木撑加固，或可与脚手平台连结好，以确保拱架不变形。
1.3、砌筑拱圈、确定筑拱环节
筑拱环节的长短，主要视围岩类别与操作条件而定，并尽可能消除间歇灌筑，一般参照下表：
筑拱环节
围岩类别
I类
U类
川类
W类
V〜切类
筑拱环节长度
（m）
2
2〜4
4〜6
6〜8
8〜12
1.4、灌筑拱圈混凝土
141、所有木支撑都应拆除。
坍方地段或松软围岩不能事先拆除时，应边灌筑边拆除，必要时可用预制混凝土短柱顶替支撑。
在衬砌断面以外，围岩压力特大而拆除支撑确有困难时，才允许留有支撑木和填塞木。
1.4.2、两个灌筑拱圈工作面的合拢封顶一般选在围岩较稳定地段和超挖较少的地方预留一个40cm左右的方孔，先将方孔立好模板和支撑,将其周围的拱圈混凝土灌完。
待混凝土达到一定强度后拆除方孔模板，孔下安设木盒，木盒顶部无盖，底板能在盒内推移，木盒高度应根据合拢封顶所需的拱圈体积及拱圈背后回填空隙在内的全部混凝土的容量而定。
将千斤顶预置于木盒底板下，用千斤顶将混凝土推送入方孔内。
2.墙部衬砌
2.1、墙架架立和放样
墙架用于灌筑混凝土边墙，要求结构简单、牢固，尺寸定型，不阻塞运输，并能承受衬砌荷载。
曲墙地段应特制弧形墙架，两侧墙架中间用横撑支撑牢固，防止变形跑模。
在需要通行大型机械地段或其他不能安设水平横撑时，墙架支撑立柱应设法与边墙背后岩壁连结牢固，可采用可卸式锚杆或用镀锌铁丝与岩壁固结。
边墙放样应根据中线桩进行，只有在先拱后墙法地段回头马口立墙架时，才能按其相邻两端已筑好的边墙立模，并应从拱脚吊下线砣以核对。
仰拱的拱座应结合曲墙施工一次放样做好。
2.2、混凝土灌筑
灌筑混凝土地速度不宜过快，从下往上依次灌筑，组合钢模板也
边灌边立。
灌筑上部边墙时，混凝土的坍落度宜较下部酌情减小。
边墙背后有排水设施时，应与边墙混凝土同时进行施工。
两侧边墙同时灌筑，高度差不得大于0.5m。
3.避车洞
修筑避车洞前，宜先定出其位置，在其相邻前后两端边墙完成后
进行，可与衬砌同时施工。
3.1、大小避车洞的拱架
避车洞的拱架和墙架也有钢木之分，一般用钢木混合结构。
对于
小避车洞而言，木结构的拱弧板用双层5cm厚木板，其余均为10X
10cm方木或©12cm圆木制成；钢木混合结构的拱架用12kg/m小钢轨和63X63mm等边角钢制成，墙架均用10X10cn方木。
每座小避车洞一般都用2榀拱墙架组成。
3.2、施工注意事项
321、边墙施工时，应注意不要漏设或错设避车洞。
避车洞位置应与
衬砌断面变化处及沉降缝或伸缩缝的位置错开。
3.2.2、避车洞位置要符合规定，特别要注意与内轨顶面高有关的h值，因它在直线和曲线隧道不同；而曲线隧道的内侧和外侧又有不同，故
应按照规定要求计算。
3.2.3、避车洞施工时，为操作方便，应先灌背墙，后
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