隧道暗挖二次衬砌施工方法.docx
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隧道暗挖二次衬砌施工方法
隧道暗挖二次衬砌施工方法
一、概述
二次衬砌均采用C35钢筋防水混凝土；其抗渗等级为P10，混凝土中应掺入胶凝用量8%的微膨胀高效抗裂防水剂，仰拱填充C20片石混凝土，二次衬砌设计图及参数如下表。
图1二次衬砌钢筋断面布置图
表1左线二次衬砌设计参数表
序号
里程
衬砌类型
主筋
水平筋
C35混凝土厚度（cm）
型号
间距（cm）
型号
间距（cm）
1
ZK0+220.000-ZK0+240.000
明洞
Φ25
10
Φ16
20
80
2
ZK0+240.000-ZK0+280.000
Ⅴa
Φ25
10
Φ12
25
65
3
ZK0+280.000-ZK0+290.000
Ⅳa
Φ20
20
Φ12
25
50
4
ZK0+290.000-ZK0+333.000
Ⅳb
Φ20
20
Φ12
25
50
5
ZK0+333.000-ZK0+456.000
Ⅴb
Φ22
10
Φ12
25
60
表2右线二次衬砌设计参数表
序号
里程
衬砌类型
主筋
水平筋
C35混凝土厚度（cm）
型号
间距（cm）
型号
间距（cm）
1
YK0+213.910-YK0+233.910
明洞
Φ25
10
Φ16
20
80
2
YK0+233.910-YK0+273.910
Ⅴa
Φ25
10
Φ12
25
65
3
YK0+273.910-YK0+283.910
Ⅳa
Φ20
20
Φ12
25
50
4
YK0+283.910-YK0+306.000
Ⅳb
Φ20
20
Φ12
25
50
5
YK0+306.000-YK0+419.000
Ⅴb
Φ22
10
Φ12
25
60
6
YK0+419.000-YK0+467.000
Ⅳb
Φ20
20
Φ12
25
50
7
YK0+467.000-YK0+778.000
Ⅴb
Φ22
10
Φ12
25
60
二、施工方法及流程
隧道二次衬砌采用液压自动行走式整体衬砌台车进行施工，衬砌台车进行专项设计。
自行式液压栈桥、自制台架、二衬整体衬砌台车等进场前应有项目部进行验收。
图2二衬施工工艺流程图
三、仰拱及仰拱填充
1、施工工艺
仰拱二次衬砌混凝土施工采用弧形模板，全幅整体浇筑，仰拱初期支护、仰拱二次衬砌、仰拱填充分别施工，保证施工质量；仰拱超挖部位采用与衬砌相同强度的混凝土回填；仰拱、填充层及底板混凝土要尽早施工，从而保证拱墙二衬施工，保证衬砌台车的正常作业长度。
当自行式液压栈桥出现机械故障，采用自制钢栈桥保证洞内交通时，整体弧形模板施工受限，采用木模板将仰拱及仰拱填充同时浇筑，为保证浇筑后仰拱及仰拱填充强度不受影响，无质量缺陷，将仰拱填充混凝土标号提升至与仰拱混凝土一致。
（1）开挖
隧道仰拱采用全幅分段开挖，仰拱土质地层开挖应以辅以机械配合，人工开挖为主；对土石开挖，必须控制开挖长度，爆破作业时避免开挖震动对已形成的衬砌等结构物造成影响，并尽可能的控制超挖和欠挖，仰拱断面开挖后应立即检查，不足部分需重新开挖，以保证仰拱厚度；隧道仰拱开挖应平顺，避免引起应力集中。
边墙钢架底部杂物清楚干净，保证与仰拱钢架连接良好，为矮边墙的施工创造合理的工作面，超挖部分用同级衬砌混凝进行填充。
隧道仰拱开挖及混凝土浇筑施工将会中断交通，影响掌子面开挖出渣、进料运输作业，从而造成隧道各工序间的相互干扰。
为了保证出碴和进料运输与仰拱施工平行作业，减少施工干扰，加快掌子面的掘进速度，并保证仰拱闭合后支护结构的受力效果，仰拱混凝土施工采用全幅整体浇筑，采用自行式液压仰拱栈桥解决洞内出碴进料与仰拱施工之间的干扰问题。
考虑若自行式液压栈桥出现机械故障影响洞内车辆通行，采用自制钢栈桥作为备用。
钢栈桥采用4根40#工字钢上下翼缘焊接为一组，栈桥下缘每边采用4根I22b工字钢并排，顶部用Φ8钢筋连成整体，纵向间距20cm，以提高栈桥结构的平面内、外强度和刚度。
纵向两端做成2.2m长坡道方便车辆通行，两幅栈桥横向间距根据车轮轮距布置，保证车轮压在栈桥中部；栈桥总长为13.4m。
栈桥断面图及工程量见下图表。
图3钢栈桥纵断面图
表3栈桥工程量表
序号
名称
规格
单位
数量
1
型钢
I40c
kg
4296.47
2
型钢
I22b
kg
438.288
3
钢板
Q235
kg
1131.84
4
钢筋
HPB300Ф8
kg
29
合计
5895.598
（2）钢筋的制作及安装
仰拱钢筋采取在钢筋加工场进行制作，洞内进行现场安装。
钢筋在定制的模具上进行制作，钢筋的连接应保证焊缝的长度、宽度、厚度符合要求。
安装应保证间距均匀，各钢筋允许偏差在规范允许范围之内。
（3）模板的制作及安装
矮边墙模板采用整体式弧形模板，端头模板采用木模进行现场的拼制，模板的刚度及平整度符合要求，支撑采用Φ42×3.5mm的无缝钢管做为支撑，确保支撑的合理可靠，对拼缝不严密的局部采用膨胀胶进行填塞封堵，防止混凝土浇筑时出现漏浆造成混凝土出现麻面。
（4）混凝土的浇筑
混凝土采用商混，运输至施工地点直接入模进行浇筑。
混凝土拌和及运输过程应确保混凝土质量，避免混凝土出现离析及混凝土坍落度损失过大，影响混凝土质量。
混凝土振捣应确保混凝土满足内实外光的质量要求。
（5）施工要点
①仰拱超前拱墙二次衬砌，其超前距离保持1～2倍以上衬砌循环作业长度，施工前必须清除隧底虚碴、淤泥和杂物，超挖部分应采用同级混凝土回填。
隧道底两隅与侧墙连接处应开挖平顺，避免引起应力集中。
边墙钢架底部杂物应清干净，保证与仰拱钢架连接良好。
软岩破碎围岩地段仰拱宜跳槽开挖；且一次开挖长度不宜大于3m。
②混凝土应整体浇注一次成型，填充混凝土应在仰拱混凝土终凝后浇筑，填充混凝土浇筑完成后要几时养护，仰拱混凝土的养护可采用覆盖土工布（膜）浇水养护，填充混凝土强度达到5Mpa后允许行人通过，达到设计强度的100%后允许车辆通行。
③仰拱、仰拱填充施工前须将上循环混凝土仰拱接头凿毛处理，并按设计要求对仰拱施工缝和变形缝作防水处理。
④根据设计要求，施工缝处钢筋应断开，并要注意与拱墙衬砌施工缝处于同一竖直面上。
仰拱二衬钢筋的绑扎必须保证双层钢筋的层距和间距符合要求，采用焊接定位钢筋来确定。
仰拱二衬钢筋的弯曲弧度应与隧道断面设计的弧度相符，两侧二衬边墙部位的预埋钢筋伸出长度应满足与二衬环向钢筋焊接的要求，且将接头错开，使同一截面的钢筋接头数不大于总数的50%。
⑤仰拱顶面高程和曲率应符合设计要求，高程允许偏差为±15mm。
⑥混凝土结构表面应密实平整、颜色均匀，不得有露筋、蜂窝、孔洞、疏松、麻面和缺棱掉角等缺陷。
⑦仰拱填充表面坡度应符合设计要求，坡面应平顺、排水畅通、不积水。
图4自行式液压台车及弧形模板
图5钢筋定位卡具
四、二次衬砌
衬砌根据量测情况在围岩及初期支护变形基本稳定后进行，采用12m液压自动行走式整体衬砌台车进行施工，每个工作面配备一台衬砌台车，衬砌台车必须经过受力设计计算及验算满足安全要求，台车应配带分流串筒，台车执行准入制度，进场前应审批验收并有设计检算资料。
严禁衬砌背后存在空洞，当出现空洞时，衬砌背后应压注水泥砂浆。
（1）钢筋施工
钢筋在专用加工场制作成半成品，编号后分类堆存，根据现场需要，钢筋由汽车运输至现场，利用吊车直接吊至作业现场，由人工安装、绑扎。
钢筋的接长应顺直、绑扎应牢固；钢筋安装质量严格按照规定进行执行。
①钢筋进场
钢筋来料后，必须出具出厂质量证明书和试验报告单，并及时进行钢筋抽检，钢筋力学性能合格后方可进场。
进场后钢筋按类型堆放在自制型钢台架上，标明钢筋的名称、型号、产地、检验情况等。
图6原材料存放区示意图
②钢筋加工
钢筋表面油渍、漆污、浮皮、铁锈用人工除净。
对于锈蚀严重损伤的钢筋，应降级使用。
对于粗钢筋局部弯折可用自行加工的“F”形矫正工具矫正，对于细钢筋或弯曲的粗钢筋可用卷扬机进行调直。
根据隧道设计图，在钢筋加工场用钢筋加工机械加工成型。
钢筋加工完成后，按照设计图纸的尺寸和规格堆放钢筋，并设置型钢台架，挂设标识牌，标明钢筋尺寸、用处及数量，避免出现钢筋错用。
③钢筋安装
钢筋按设计图纸要求进行绑扎。
由于图纸中未设计定位钢筋，在实际施工时，采用16螺纹钢根据层间距尺寸弯成长方形，环向1.0m、纵向间距均按照1.0m间距布置。
图7定位钢筋示意图
a、钢筋安装前应先调节好仰拱预留钢筋的间距及位置，确保拱墙钢筋连接处保护层符合设计要求；
b、安装应根据技术员对钢筋位置放样进行，安装过程中严格控制钢筋位置、间距、保护层厚度、焊缝长度、厚度、宽度、避免出现漏焊、假焊、夹渣等；
c、在任一截面（1000mm长度范围）内，有接头的钢筋截面积不宜超过钢筋总面积的50％；
d、钢筋安装中注意安装预埋件，要求预埋件固定牢固，防止混凝土浇筑过程中移动；
e、相邻主筋搭接位置应错开，错开距离不应小于1000mm；同一受力钢筋的两个搭接距离不应小于1500mm，钢筋直径大于等于22mm时，采用剥肋滚轧直螺纹Ⅰ级连接，其余采用单面焊，焊接长度不小于10d，焊接接头按照要求进行抽检，检验合格后才能使用。
f、钢筋安装过程中应对防水板进行保护措施，防止钢筋安装过程中划伤、刺破、烧伤防水板。
g、为防止二次衬砌内钢筋绑扎、浇筑过程中下坠，采用吊筋具固定二次衬砌内钢筋。
吊筋具利用系统锚杆进行布设，吊筋具钢筋长度为锚固段长度（350cm）+喷射混凝土厚度+外露段4cm+连接钢筋，外露段及连接筋的一段加工成螺纹状，通过六角螺母进行连接。
吊筋具设置在暗洞拱部，锚固段在铺设防水板前设置，施工前设Φ42钻孔，放入锚固剂（水泥浆）后插入Φ22钢筋，待锚固体凝固后安装R50mm×6mm钢板，再铺设防水板。
并在此处再铺设一块R200mm×1.5mm的附加防水板（防水板中心开孔），然后在吊筋具外露段再安装另一块R50mm×6mm钢板。
并在孔中心与锚杆体间隙处涂满单组份雨水膨胀密封膏，再安装六角螺母，最后通过长六角螺母与连接筋进行连接，连接钢筋两端分别与二衬钢筋内外两层主筋焊接，以保证主筋的间距和空间位置；吊筋具每环在拱部均匀设置1-3根，沿隧道纵向每3m设置一环。
吊筋具结构见图。
图8吊筋具结构及钢筋安装示意图
h、钢筋施工过程中注意预埋件埋设，其中顶拱部位的防水层和二衬之间预埋注浆管，二衬浇筑完毕后应进行回填注浆填充处理。
图9注浆管布置示意图
图10钢筋防水板台车示意图
表5钢筋防水板台车工程量表
序号
名称
规格
单位
数量
1
型钢
I14
kg
2613.69
2
型钢
I16
kg
2441.8
3
型钢
I20
kg
7156.66
4
型钢
I22
kg
8530.49
5
钢筋
HRB300Ф12
kg
1263.32
总计
22005.96
（2）模板施工
隧道衬砌正洞采用整体式自动液压台车，现场拼装检验，长12m，单个台车重量约160吨。
每个工作面均成套单独配置开挖台车、衬砌台车以及各个相关施工班组。
模板衬砌台车按照隧道内净空尺寸委托有资质的大厂家进行专项设计与制造，钢结构及钢模必须具有足够的强度、刚度和稳定性。
衬砌台车进场应有设计检算资料，并组织验收。
主要项目有：
设计计算资料复核、结构安装的可靠性检查、断面尺寸检查、基本功能检查、外观检查等。
模板支撑桁架门下净空应满足隧道衬砌前方施工所需大型设备通行要求；桁架各层平台的高度要满足混凝土施工要求，利于工人进行安管、混凝土捣固等施工作业。
台车整体模板板块由面板、支撑骨架、铰接接头、作业窗等组成，当衬砌断面较大，所承受荷载较大时，支撑骨架应制成桁架结构，并尽量减少板块接缝数量。
为保证衬砌净空，台车模板净空应做适当放大。
板间接缝应焊接并磨光。
应在3m、5.3m、拱顶处设置作业窗，窗口尺寸50cm×50cm，且应整齐划一，拱顶部位预留3个注浆孔。
台车模板的液压支顶、收缩系统应布置合理，满足衬砌施工需要。
衬砌台车应满足自动行走要求，并有闭锁装置，保证定位准确。
图11二次衬砌台车示意图
（3）台车定位和堵头安装
①台车定位前再次检查防水板、钢筋安装质量，预埋管件是否遗漏并安装牢固，发现问题及时处理。
②对台车打磨清理干净，涂刷脱模油（高品质清洁机油或液压油），脱模油一定要薄，如果膜模油太厚，拿干布擦掉。
脱模油越薄，混凝土的光面效果越好。
③定位时，台车与上组衬砌搭接长度控制在30cm左右；台车中心线及高度经复测满足要求后，应将台车支撑系统锁死并加固稳固。
（4）混凝土浇筑
①浇筑：
采用车载泵通过泵管分层分窗浇筑，泵送混凝土入仓自下而上，从已灌筑段接头处向未灌筑方向，分层对称浇灌，转混凝土窗口时两侧交叉进混凝土，防止偏压使模板变形。
充分利用台车上、中、下三层开窗，分层浇筑混凝土在出料管前端加接3～5m同径软管，使管口向下，避免水平对岩面直泵。
混凝土浇筑时的自由倾落高度不超过2m，台车前后不超过0.6m，左右两侧高差不超过0.5m。
图12混凝土浇筑分流溜槽及串通示意图
②振捣：
边墙部位采用插入式振捣和附着式振捣器振捣，拱部采用附着式振捣器振捣，严禁重复开启混凝土已初凝部位的附着式振捣器。
③封顶：
封顶时混凝土泵送软管从模板台车的进料窗口（从最低一级窗口逐渐上移）处注入混凝土。
当混凝土浇筑面接近顶部（以高于模板台车顶部为界限）后进入封顶阶段，封顶混凝土坍落度易控制在180～220mm；封顶混凝土应从内向端模方向灌筑，依次使用顶拱各个封顶灌注口（一般不少于3个），以利于排除空气，保证拱顶灌筑厚度和密实。
为了保证空气能够顺利排除，在堵头的最上端预留安装胶管或塑料排气管，排气管一端伸入仓内，另一端外露便于观察。
随着浇筑持续进行，当混凝土表层的离析水、稀浆自排气管中流出时（以泵压≤0.5Mpa为宜）立即停止浇筑混凝土，撤出排气管和泵送软管，并将挡板孔堵死。
④养护：
二衬混凝土拆模后及时洒水养护，保证混凝土的强度，根据洞内温度条件，确定养护时间。
在二衬台车后端安装两组自动旋转喷头，喷头前安装增压泵以增大水压，增加喷射扬程。
台车下面安装控制闸阀，操作拱顶养护喷头自动旋转由近至远进行养护。
（5）混凝土浇筑
二村注浆：
顶拱部位的防水层和二衬之间预埋注浆管，二衬浇筑完毕后应进行回填注浆填充处理。
注浆管采用，每模二村端头1/4各位置预留3根42mm无缝钢管（每模6根）作为注浆管。
注浆材料采用M30砂浆填充密实。
①操作平台：
作业平台采用左右洞二衬修饰台车进行施工，台车长度5m，高度7m，宽度7.5m，台车临边设置高度不小于1.2m的防护栏杆，注浆作业完成后，立即采用高压水枪重新二衬内壁，防止水泥浆液污染二衬。
②施工准备：
注浆前先检查管路系统能否耐压，有无漏水，机械设备是否正常，试运行20min后，进行注浆现场试验，确定注浆参数。
试验及压浆过程中，要求有值班施工技术人员在场，并根据现场注浆实际情况，作出准确判断及时对浆液稠度和凝固时间作出调整。
③注浆施工：
应合理确定注浆顺序，注浆前应先对管孔进行清理。
注浆时如出现压力迅速上升而浆液却不易注入或注入量很小的情况，应加大水灰比、降低浆液浓度，同时检查注浆管有无堵塞，并加以疏通。
相反当发现注浆压力较低或压力上升缓慢而浆液注量却特别大时，应停止注浆，检查是否有漏浆或串浆的现象并及时加以堵塞，同时宜采用减少水灰比，压强明显上升，达到目标要求时，用小泵量间歇式注浆。
注浆结束标准宜以注浆压力和注浆时间、注浆量综合判定。
当达到下述情况之一时即可结束注浆：
a当注浆压力达到设计终压时。
s当注浆量达到或超过设计注浆量，孔口管出现冒浆时。
d当注浆压强已达到设计终压，且稳压10min后，即使进浆量仍未达到设计浆量，也可结束注浆。
注浆结束后关闭注浆管堵漏阀门，待浆液凝固后，取出阀门，并采用环氧树脂砂浆修补注浆口，防止后期注浆孔渗水。
④注意事项：
a注浆过程中要经常检查浆液质量，控制好浆液水灰比、注浆压力、注浆量，并逐管填写注浆记录。
b注浆结束后，注浆孔与二衬砼表面必须修饰平整，并清理干净，外观必须符合规范要求。
c如出现某一个孔眼压注浆液耗用水泥较多时仍未饱满时，应暂停压注该孔，间歇24h后，再进行压注，直到该眼孔压注浆液饱满为止。
d配制好的浆液应在最短的时间内注完,不超过规定时间。
浆液浓度,胶凝时间应符合设计要求,不得任意改变。
e注浆完成后采用地质雷达设备对二衬空洞注浆区域重新进行检测，若不合格应重新进行注浆处理。
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