二次衬砌施工方案.docx
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二次衬砌施工方案
二次衬砌施工方案
一、施工准备
经过前期的洞身开挖以及初期支护，现拱顶和拱脚以及隧道的周边收敛沉降均已趋于稳定，已具备进行二次衬砌的施工条件，用于二次衬砌施工的机械设备已全部到位。
二、施工方案
1、二衬工艺流程
2、施工工序及要求
（1）二次衬砌钢筋在1∶1的制作样台上，分单元分片制作成形，各单元间预留足够的搭接长度。
（2）钢筋制作前，由隧道工程师编制钢筋制作方案和钢筋配料表，并向作业班组进行技术交底。
（3）用于制作加工的钢筋表面应洁净。
油渍、漆污、浮皮和铁锈在使用前应清除干净。
在焊接处的水锈在焊接前应清除干净。
钢筋除锈一般可以在钢筋冷拉调直过程中进行，或使用电动除锈机或钢丝刷进行。
（4）钢筋调直可采用调直机拉伸调直的方法，其冷拉率：
Ⅰ级钢筋不大于4%，Ⅱ级钢筋不大于1%。
调直后的钢筋应平直，无局部曲折。
（5）钢筋下料切断采用GQ-40型钢筋切断机。
先制作钢筋下料平台，每种规格下料前，先将钢筋需要的下料长度标识在下料平台上，经复核无误后，设置断料尺寸栏板，再开始下料，以保证下料尺寸准确。
（6）钢筋弯曲成型一般可采用GW-40型钢筋弯曲机，辅以手摇扳手、卡盘、扳头等手工工具。
对需要弯曲已安装在结构上的钢筋时，采用TJC型手提式液压弯曲机，一般可弯曲φ10～32的钢筋。
不允许热弯曲，也不允许锤击弯曲或尖角弯折。
Ⅰ级钢筋末端需要作180°弯钩，其圆弧弯曲直径不小于2.5d（注：
d为钢筋直径，下同）。
钢筋平直部分长度不宜小于3d；Ⅱ级钢筋末端需作90°或135°弯折，其弯曲直径不小于4d，平直长度按设计要求确定；弯起钢筋末端弯钩按设计要求制作，设计无要求时，属抗震和受扭结构弯钩做成135°，平直长度不小于10d。
3、钢筋绑扎要求
（1）所有钢筋均按设计图纸的要求设置。
（2）钢筋的交叉点均采用铁丝扎牢。
（3）钢筋弯钩平面应与模板面垂直，转角处钢筋弯钩平面与模板夹角应为模板转角的平分角。
4、钢筋的安装
（1）将在放样台上分单元分片制作成形的钢筋运至施工现场，对特殊位置及不同尺寸的钢筋网片应作好安装断面位置的标记。
为便于钢筋网片的吊运及安装，将大面积的钢筋网片分多片制作，运至现场。
安装时，将每片钢筋用纵横向钢筋联结成一个整体，连接采用绑扎连接，纵向钢筋应预留一定长度以便与下组衬砌钢筋的联接，并设加强连接筋。
为方便边拱钢筋的安装搭设作业台架。
（2）钢筋安装施工误差及焊接质量符合规范要求，按规范要求的数量和频度进行钢筋质量检验。
5、二衬混凝土施工
（1）、二次衬砌模定型钢模
仰拱砼模型由钢拱架、纵梁及组合钢模板组成。
钢拱架分二片用螺栓连结成整体作背衬，当断面变化小时，松开钢拱架对接螺栓，通过在拱架中间加入或减少相应楔形块来调节尺寸；当断面变化大时，在拱架中间加入或减少相应的钢拱架，然后再用螺栓紧固来完成断面变化。
纵梁采用Ⅰ16工字，与钢拱架联接，加强仰拱模型的整体性及加固仰拱模型。
模板采用100×30cm组合钢模板，每段仰拱模长度为15m。
为确保隧道多工序施工，仰拱砼采用分部浇注，即在隧道纵向方向，分二半浇灌。
为防止在抑拱灌注时发生浮模，采用竖向加固措施进行加强处理，详见矿山法施工隧道仰拱模型加固示意图。
新奥法施工隧道仰拱模型加固示意图
拱墙砼模型采用长度为8m的自制衬砌台车，见隧道曲墙式衬砌台车示意图。
隧道衬砌台车示意图
6、砼浇筑
（1）本隧道二次衬砌混凝土在搅拌站集中搅拌，为了降低水灰比，可在砼中加入减水剂，禁止使用已经初凝的砼，试验员控制好混凝土的出场质量。
（2）洞内采用压力较低的混凝土泵泵送混凝土灌注，插入式捣固器捣固。
混凝土浇注采用对称分层浇筑，左右高差不大于1.5米，振捣密实且不超振，鉴于施工的实际情况规定不对称的允许值为0.5米；砼灌注封顶时，要注意观察砼是否到位，灌满后立即停止输送砼，确保模板台车安全。
二衬砼仰拱先行，拱墙滞后仰拱10m。
（3）灌注二次衬砌砼，由下向上，先墙后拱一次灌完，中间不留工作缝，边墙砼灌注至拱脚附近，或中断1～2h（不要超过初凝时间），等边墙砼下沉基本稳定后再灌筑拱部砼。
（4）入模混凝土达到终凝后，立即开始进行养护。
养护主要以洒水为主，对于水平的构筑物如仰拱、铺底等须加履盖并洒水。
7、施工注意事项
在衬砌工作开始前，要进行中线和水平测量，检查断面尺寸是否符合设计要求，预埋件是否正确，钢筋规格、数量、安装位置是否正确，模板支撑系统是否牢靠，模板是否平顺、联结是否紧密。
砼灌注前应清除边墙基底的虚碴和垃圾，排净积水。
砼灌注前，应将防水层表面尘粉除去并洒水润湿。
并确保混凝土灌注过程振捣密实，防止收缩开裂，振捣时不得损坏防水层。
灌注砼时，砼的自由倾落高度不宜超过2m，以防止砼产生分层离析。
灌注砼时，应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况，当发现有变形、移位时，应立即停止浇筑，并应在已浇筑的砼凝结前修整完好。
浇灌筑前和灌筑过程中，要分批做砼的坍落度的试验，如坍落度与原规定不符时，应予调整配合比。
8、衬砌背后注浆
为防止二次衬砌与外防水层之间形成空隙，采用在二次衬砌背后压浆的施工措施进行处理。
压浆孔设在拱顶，每5m隧道预留1个注浆孔。
压浆孔底部孔口紧贴外防水层，为确保压浆孔不被堵塞和不剌破防水层，采用措施见注浆管预留措施图。
注浆管预留措施图
2.4.3二次衬砌混凝土灌注30天后，从注浆管逐孔压入1∶1水泥浆液，注浆压力为0.3～0.5Mpa，充填二次衬砌与外防水层之间的间隙。
3、质量检验标准
衬砌钢筋实测项目
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
权值
1△
主筋间距（mm）
±10
尺量；每20m检查5点
3
2
两层钢筋间距（mm）
±5
尺量；每20m检查5点
2
3
箍筋间距（mm）
±20
尺量：
每20m检查5处
1
4
绑扎搭接长度
受拉
I级钢
30d
尺量：
每20m检查3个接头
1
Ⅱ级钢
35d
受压
I级钢
20d
Ⅱ级钢
25d
5
钢筋加工
钢筋长度（mm）
-10，+5
尺量：
每20m检查2根
1
仰拱实测项目
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
权值
1△
混凝土强度（MPa）
在合格标准内
按附录D检查
3
2△
仰拱厚度（mm）
不小于设计
水准仪：
每20m检查一个断面，每个断面检查5点
3
3
钢筋保护层厚度（mm）
≥50
凿孔检查：
每20m检查一个断面，每个断面检查3点
1
混凝土衬砌实测项目
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
权值
1△
混凝土强度（MPa）
在合格标准内
按附录D检查
3
2△
衬砌厚度（mm）
不小于设计值
激光断面仪或地质雷达：
每40m检查一个断面
3
3
墙面平整度（mm）
20
2m直尺：
每40m每侧检查5处
1
1、拱、墙二次衬砌台车采用I20型钢焊接成移动施工台车、泵送混凝土工艺进行施工。
纵向长6.2米，立柱采用型钢按1米间距设置，纵向上、中、下三排I20型钢焊接，高为4.5米，中间采用I18工字钢设置斜撑加固。
横向宽为4.5米，顶面采用4根I20工字钢焊接而成，中间为行车通道，左右各设置一供行人上下的扶梯，扶梯采用60CM×60CMΦ22带肋钢筋焊接，台车上设置限高4.0米、限宽3.0米警示标牌2块，通道进出口的上方和左右两侧设置红色的警示灯带，立柱上贴反光膜，台车顶面采用竹跳板普设后，再铺设红板。
2、拱模采用4根Φ22带肋钢筋、Φ12的光圆焊接而成肋，拱模底部横向采用2根Φ22带肋钢筋焊接，中间采用I18工字钢支撑，两侧杆件采用Φ22带肋钢筋焊接。
拱模的两段采用I18工字钢支撑，便做侧墙支撑模板。
（尺寸祥见台车施工图）
在骨架钢筋的节点处加设一混凝土小垫块，以防止混凝土浇筑时钢筋外露和确保保护层厚度。
钢筋安装完毕，经监理工程师检查合格后，将衬砌台车移至衬砌部位，测定中线及标高后，通过经纬仪精确定位，锁定行走装置，将台车固定稳固，安装混凝土输送管道，准备灌注混凝土。
混凝土由8m3搅拌运输车运输，HBT60型输送泵送入模，插入式振捣棒和附着式振捣器联合振捣。
先浇筑两侧侧墙待达到一定强度后拆模，再浇筑拱部混凝土，浇筑混凝土时应连续进行，不得中断，其间歇时间不得超过1h，混凝土捣固时不得撞击钢筋、模板及预埋件。
在拱顶封顶时，将混凝土泵送管口置于混凝土面以下，保证拱顶所有空间全部填满、填实，每衬砌段拱部预埋2～4个注浆管，待混凝土达设计强度后，及时回填注浆，以保证初期支护与二次衬砌密贴。
混凝土灌注结束12小时后从挡头板浇水养护。
拆模后及时进行洒水养护，养护时间不少于14天。
3、施工工艺流程
二衬应在围岩收敛变形稳定后作为最佳衬砌时机；但软弱围岩及断层破碎带处，由于其围岩自稳能力差，初期支护难以使其达到完全稳定，故根据支护情况及量测信息，为确保洞体稳定及施工安全，必要时紧跟开挖面。
混凝土由洞外拌合站拌制，用混凝土输送车运输，泵送混凝土入模，附着式和插入式捣固器振捣。
施工要点：
（1）钢筋：
台车就位前按照测放的隧道中线及标高对已安扎好的钢筋再次进行结构尺寸检查，检查钢筋位置是否正确，保护层能否满足要求，环向主筋内外面是否已安设混凝土保护层垫块，符合要求后衬砌台车就位。
（2）立模（台车就位）：
根据放线位置，移动台车就位。
台车就位后，检查台车位置、尺寸、方向、标高、坡度、稳定性，符合要求后，并安设好挡头模板，接头止水带及止水胶条和拱部注浆管，经监理工程师检验合格和签证后方可灌筑边拱混凝土。
（3）、胀止水条材料要求
遇水膨胀止水条执行标准：
GB/T17173.3-2002
尺寸：
30×14mm（宽度×厚度）
体积膨胀倍率：
≮300
高温耐热性（80℃×5h）：
无流淌
低温柔性（-20℃×2h绕φ20mm圆棒）：
无脆裂
注浆管材料：
扯断力≥200N，扯断伸长率≥60％
橡胶止水带（执行规范：
GB18173.2-2000B型）
规格尺寸：
宽×厚＝30cm×10mm
检测指标：
硬度（邵氏A度）：
60±5
拉伸强度：
≥15MPa
混凝土灌筑：
灌筑边拱混凝土时，应由下向上对称灌筑。
拱部先采取退出式浇注，最后用压入式封顶。
混凝土用附着式振捣器和插入式振捣器联合捣固，安排专人负责，保证混凝土内部密实，外部光滑。
图5.8.2-1二次衬砌施工工艺框图
并注意保护好预埋于混凝土内部的注浆管，防止其歪斜和倾倒，以确保二衬后回填注浆能顺利进行。
混凝土灌筑必须连续进行。
（4）拆模养护：
当边、拱混凝土强度达到2.5MPa时，方可拆模，拆模时间不可过早。
拆模后及时进行洒水养护，养护时间不少于7天。
衬砌外观要目测平顺光滑，无蜂窝麻面。
断面尺寸及中线、高程用钢尺配合经纬仪、水平仪量测，内轮廓必须符合设计要求。
3、防水板施工工艺
（1）、防水板的材料要求
采用EVA防水层
厚度：
1.2mm
断裂拉伸强度（常温）：
≥16MPa
断裂伸长率（常温）：
≥550％
撕裂强度：
≥60kN/m
低温弯折：
－35℃不裂
不透水性：
0.3MPa30分钟无渗漏。
（2）HDPE自粘式防水层
厚度：
1.2mm
断裂拉伸强度（常温）：
≥100N/10mm
断裂伸长率（常温）：
≥400％
撕裂强度：
≥120N/10mm
低温弯折：
-20℃无裂纹
不透水性：
0.3MPa120分钟无渗漏。
防水板施工工艺流程见图5.8.4-1所示，拱墙敷设防水板加无纺布，防水板厚度≥1.5mm并具与衬砌混凝土可粘结性能。
（1）、防水板的拼装及焊接：
根据铺设段环向长度和每节衬砌长度在洞外对防水板进行预加工。
采用热合焊接双焊缝无钉敷设技术，拼接成幅面宽2.0m的防水板并卷成卷备用。
防水板的搭接缝焊接质量检查应按气密性实验检查，将5号注射针与压力表相接，用打气筒进行充气，当压力表达到0.25MPa时停止充气，保持15min，压力下降在10%以内为合格。
图5.8.4-1隧道防水板施工工艺流程图
（2）初期支护面的处理：
首先检查喷射混凝土层，欠厚及凹凸不平部位进行补喷找平，割掉外露的锚杆头和钢筋头、铁丝等。
有凸出的管道时，用砂浆抹平（
锚杆有凸出部位时，螺头顶预留5mm切断后，用塑料帽处理。
初期支护应无空鼓、裂缝、松酥，表面应平顺，凹凸量不得超过±5cm。
（3）铺设土工布：
为防止防水板被凸起喷层顶破并利于滤水，在防水板和混凝土喷层之间设置3mm厚土工布滤水层对防水板起保护作用，从拱顶中心向两边拱脚、边墙对称固定，从上至下将土工布和衬垫用射钉枪一并固定在喷混凝土面上，射钉间距0.5～1.2m梅花形布置，固定钉距边缘5cm。
铺设方式如图5.8.4-5所示。
图5.8.4-5防水板铺设示意图
（4）防水板的铺挂：
在隧道喷射混凝土面上测画出隧道中线及防水板的搭接线。
在铺设台架上进行防水板铺设，为保证防水板铺设平顺，可在台车上部和两侧设多条充气囊条，防水板从隧道中线向两侧铺设，紧贴初期支护，并适当留有余地，防止灌注二衬混凝土时挤裂拉坏防水板。
防水板之间互相搭接长度为15cm，搭接原则是：
边墙压拱部，下游压上游。
焊缝完成后应采用充气法对焊缝质量进行质量检查，有空隙应进行补焊，直到完全合格。
4、波纹排水管安装
（1）材料要求
HDPE（高密度聚乙烯）波纹管
拱部环向盲沟：
φ50HDPE单壁打孔波纹管
打孔波纹管孔眼10×1mm～30×3mm，360°范围。
基本要求：
无毒、耐酸碱。
环刚度：
≥6kN/m2。
透水面积：
≥40cm2/m。
纵向伸长率：
≤3％。
扁平试验：
垂直方向加压至外径变形量为原外径的40％时立即卸荷，试样不破裂、分层。
落锤冲击试验：
温度0℃，高度1米，用1kg垂锤冲击10次，应9次以上无开裂现象。
5、施工接缝处理
施工缝及变形缝是隧道防排水的薄弱环节，隧道内主要存在施工缝及变形缝。
施工缝：
施工缝分为环向及纵向两种。
拱墙环向施工缝处设置遇水膨胀橡胶止水胶和中埋缓膨型遇水膨胀橡胶止水带，仰拱环向施工缝设置中埋止水带。
纵向施工缝处设置遇水膨胀橡胶止水胶并涂刷混凝土界面剂。
变形缝
变形缝处设置缓膨型遇水膨胀橡胶止水带，拱墙部位同时设背贴式橡胶止水带。
拱墙衬砌内缘3cm范围内以聚硫密封胶封堵，以外设置U型镀锌钢板接水盒排水，其余空隙采用填缝料填塞密实。
仰拱变形缝处衬砌内缘3cm范围内以聚硫密封胶封堵，其余空隙采用填缝料填塞密实。
为减少仰拱变形缝两侧沉降，仰拱部位二次衬砌内设Ф50双层抗剪钢筋，钢筋环向间距50cm，钢筋长度为1m，仰拱变形缝空隙采用填缝料填塞密实。
变形缝防水施工见图5.8.6-2。
6、防止衬砌开裂措施
引起二次衬砌开裂有多种原因，主要有结构受外力开裂，混凝土收缩、温度应力、初期支护约束变形、养护和拆模施工不当产生的裂缝，总之，从开挖、治水、支护到衬砌施工均存在开裂因素，所以，我们将采取综合措施，防止衬砌开裂。
（1）衬砌前道工序防开裂措施
对松散有水围岩，采取超前预注浆措施，固结围岩并止水，提高围岩的承载能力。
对软硬相间互层，采用拱部密眼和光面爆破及预裂控制爆破，减少对围岩扰动，减小超欠挖，尽量使围岩表面平整，减少因凹凸不平而引起的应力集中，减轻拱墙压力。
早支护，约束围岩变形，提高围岩整体稳定性。
开挖后及时封闭成环，提高拱墙整体刚度，减少围岩变形。
（2）衬砌工序防开裂措施
衬砌时机按监控量测结果确定，在周边收敛变形基本稳定后进行。
采用衬砌台车衬砌，两侧对称浇灌，放慢浇灌速度，防止混凝土沉降不均产生裂缝。
掺用具有补偿混凝土收缩功能的HE高效抗裂减水剂。
对超挖在规定范围之内时用衬砌同级混凝土回填，较大的超挖按规范要求回填密实。
加强混凝土振捣与养护，减少由于水化热及混凝土收缩原因产生的裂缝。
控制拆模时间，防止混凝土表面拉裂。
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