隧道二次衬砌工程施工设计方案.docx
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隧道二次衬砌工程施工设计方案
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隧道二次衬砌施工方案
一、编制说明
1、编制依据
1.1《舟山金塘岛互通至大浦口疏港公路两阶段施工图设计第1
合同第四册》
1.2《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）
1.3《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）
1.4《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）
1.5《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）
1.6《实施性施工组织设计》
1.7《隧道施工安全专项方案》
2、编制目的
为了保证石蛋岭隧道二次衬砌的施工安全和施工质量，确保二次
衬砌工程顺利施工。
3、适用范围
本方案适用于石蛋岭隧道二次衬砌的施工。
二．工程概况
1、工程简介
石蛋岭隧道为分离式隧道类型，左线起讫桩号为ZK1+100～ZK1+770，长670米；右线起讫桩号为K1+116~K1+781，长665米。
左右线设计线间距23米，洞口采用削竹式设计。
2、隧道工程地质概况
石蛋岭隧道表部覆盖碎石含粘土角砾，下伏基岩为凝灰岩，隧道穿越强~微风化岩体。
地下水主要为基岩风化裂隙水，地下水水量贫
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乏，水文地质条件较简单。
3、隧道衬砌结构
3.1明洞：
明洞结构为现浇钢筋混凝土等截面直墙式衬砌结构。
3.2暗洞衬砌结构：
暗洞衬砌结构按新奥法原理，采用复合式支护结构形式。
初期支
护以锚杆和钢筋网喷砼组成联合支护体系，二次衬砌采用模筑砼结
构，初期支护与二次衬砌结构之间设防水排水夹层。
二次衬砌采用
C30泵送砼结构，抗渗标号应达到S8。
三、主要施工技术方案
1、技术参数
本合同段隧道有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ四种围岩级别，共八种衬砌型式，其
中Sma、S5-JQ、S5、S4JQ、S4衬砌类型设仰拱，S3衬砌类型不设仰拱，其分类长度见表3-1隧道衬砌类型表。
1.1衬砌设计参数
见表3-2衬砌厚度设计参数表。
表3-1隧道衬砌类型表
长度（m）
衬砌级别长度（m）
隧道名称
起止里程
Sma
S5-JQ
S5
S4-JQ
S4
S3
石蛋岭隧
ZK1+100~ZK1+770
670
40
32
58
120
420
道
K1+116~K1+781
665
38
23
17
69
60
458
表3-2衬砌厚度设计参数表
衬砌类型
部位
Sma
S5-JQ
S5
S4-JQ
S4
S3
65cmC30防
45cmC30防
45cmC30防
40cmC30防
35cmC30防
35cmC30防
拱墙
水钢筋砼
水钢筋砼
水钢筋砼
水钢筋砼
水钢筋砼
水钢筋砼
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2、施工工艺
喷砼面处理
排水盲管安装
报验
合格
铺设防水板
报验
合格
设钢筋段钢筋制安
报验
合格
衬砌台车就位
去污、涮脱模剂
台车定位
预埋件安装
立堵头板、安止水带（条）
报验
合格
砼制备灌注砼
脱模
养护
不合格
不合格
不合格
不合格
养护
图3-1衬砌施工工艺流程图
3、排水管施工
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3.1衬砌背后排水设施有环向φ50软式透水管、边墙纵向盲沟
为φ100HDPE打孔波纹管、横向φ50HDPE排水管。
富水区段（断层
带开挖后拱部滴水淋水区段）衬背排水土工布后设环向盲沟，具体视
隧道开挖后的富水情况，按（涌水、淌水）、（淌水、渗水）、（渗水、
滴水）三种形态确定：
Ⅳ、Ⅴ级围岩区段环向排水盲沟按纵向间距
1.5~3.0m设置，Ⅲ级围岩区如仅有少量渗水、滴水地段，环向排水
盲沟应使情况按纵向间距5m铺设。
3.2环向排水管的安装：
在排水管安装之前，根据设计间距要求，
在初期支护表面画线标出环向Φ50透水管的位置，采用间距1m的铁
皮带固定，铁皮带用膨胀螺栓固定，将排水管抱紧固定在初期支护表
面；
3.3在环向排水管安装完毕以后，施工纵向Φ100HDPE打孔波纹
管，纵向排水管设置在边墙基础内，与环向排水管、横向排水管用三
通管连接；施工纵向排水管的时候，要求在施工完成防水板的时候，
防水板应卷绕过纵向排水管，并将纵向排水管裹紧，避免在混凝土浇
注的过程中将纵向排水管或横向排水管损坏。
3.4纵向、环向排水管要求超前衬砌有30m以上，防水板施工要
求超前衬砌24m，形成平行流水作业。
4、防水板施工
4.1防水层铺设前基面准备
防水层铺设前，应先对隧道初期支护喷射砼表面进行处理，钢筋网等凸出部分，先切断后永锤铆平抹砂浆素灰；切除锚杆头和钢筋露头。
通过补喷或凿除使初期支护表面平整圆顺，凹凸量不得超过±
5cm。
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4.2铺设无纺布
首先用简易作业台车将单幅无纺布固定到预定位置，然后用专用热熔衬垫及射钉将无纺布固定在喷射砼上。
专用热熔衬垫及射钉按梅花型布置，拱部间距0.5-0.7m，边墙1.0-1.2m。
无纺布铺设要松紧适度，使之能紧贴在喷射砼表面，不致因过紧被撕裂或因过松使无纺布褶皱形成人为蓄水点。
无纺布幅间搭接宽度大于10cm。
4.3铺设EVA防水板
先用简易作业台车将EVA防水板固定在预定位置，防水板间搭接缝应与变形缝，施工缝等防水薄弱环节错开1m以上。
防水板吊环间
距需根据其铺挂松弛率要求来确定，环向松弛率经验值一般取10%，
纵向松弛率一般取6%。
根据初期支护表面平整程度适当调整。
4.4防水板间自动热熔焊接
防水板之间用自动双缝热熔焊接机按照预定的温度、速度焊接，单条焊缝的宽度不小于1cm，焊接后两条缝间留一条空气道，用空气检测器检测焊接质量。
焊接前先除尽防水板表面的灰尘再焊接，防水板搭接宽度须大于10cm。
4.5焊缝检测
采用检漏器现场检测防水板焊接质量。
先堵住空气道的一端，然后用空气检测器从另一端打气加压，直至压力达到0.1-0.5Mpa，并能稳定3-5分钟，说明完全粘合。
否则，须用检测液（如肥皂水）找出漏气部位，用手动热熔器焊接修补后再次检测，直到完全粘合。
4.6防水板破损处修理
如发现防水板有破损，必须及时修补。
先取一小块防水板，除尽
两防水板上的灰尘后，将其置于破损处，然后用手动电热熔器熔接。
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熔接质量用真空检测器检测，若不合格必须重接新修补。
5、橡胶止水带（条）施工
5.1衬砌施工缝处设置带注浆管的膨胀止水条，变形缝处设置中
埋式止水带。
5.2止水条的安装：
环向施工缝采用在端头模板中间固定木条或金属构件，混凝土浇筑后形成凹槽。
槽的深度为止水条厚度的一半，宽度为止水条宽度。
拆模后进行清洗，在浇筑下一环混凝土之前，对预留槽进行清理，清除残渣，磨光槽壁，最后将止水条粘贴在槽中，然后模板台车定位，浇筑下一循环的混凝土。
5.3止水带的安装：
沿衬砌环线每隔0.5~1.0m在端头模板上钻一个φ12的钢筋孔，将制成的钢筋卡穿过挡头模板，内侧卡紧止水带的一半，另一半止水带平靠在挡头板上，待混凝土凝固后拆除挡头板，将止水带拉直，然后弯曲钢筋使其卡紧止水带。
挡头板外侧应加设一背托钢筋，采用穿板铁丝将钢筋卡与其连接，以确保安装止水带不变形。
6、二次衬砌施工
6.1钢筋的加工和安装
1）横向钢筋和纵向钢筋的每个节点均必须进行绑扎或焊接
2）受力主筋的搭接采用单面焊接，焊接搭接长度不小于10d（d
为钢筋直径），位于同一连接区段内的搭接接头面积百分率不大于
50%。
3）相邻主筋搭接位置应错开，错开距离应不小于100cm
4）仰拱浇筑时注意主筋预留，当于拱部主筋间采用绑扎连接，
搭接长度为100cm。
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5）同一受力钢筋的两处搭接，距离不小于150cm
6）箍筋连接点应在纵横向筋的交叉连接处，必须进行绑扎或焊
接，以保证两层主筋之间的间距；
7）受力主筋于模板之间设符合设计要求保护层厚度的混凝土垫
块。
6.2模板台车就位
1）台车拼装调试
衬砌台车工厂制造，现场拼装。
衬砌前对模板表面进行彻底打磨，
清除锈斑，涂油防锈。
2）台车就位调整
台车模板定位采用五点定位法，即：
以衬砌圆心为原点建立平面
坐标系，通过控制顶模中心点、顶模与侧模的铰接点、侧模的底脚点
来精确控制台车就位。
曲线隧道应考虑内外弧长差引起的左右侧搭接
长度的变化，以使弧线圆顺，减少接缝错台。
台车模板应与混凝土有适当的搭接（≥10cm，曲线地段指内侧），
撑开就位后检查台车各节点连接是否牢固，有无错动移位情况，模板
是否翘曲或扭动，位置是否准确，保证衬砌净空。
为避免在浇注边墙
砼时台车上浮，还须在台车顶部加设木撑或千斤顶。
同时检查工作窗
状况是否良好。
3）预留洞室和预埋件的固定
钢筋砼衬砌地段，预留、预埋件固定在钢筋骨架上。
无筋衬砌地段采取在衬砌台车模板上钻孔，用螺栓固定预留、预
埋件。
4）安装挡头板
台车端部的挡头模板应能保证设计衬砌厚度，并可适当调整以适
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应其不规则性；挡头模板结构应能保证衬砌环接缝榫接，以保证接头
处质量，增强其止水功能。
顶部应留有观察小窗口，以观察封顶混凝
土情况。
6.3混凝土浇筑
1）二衬砼灌注前应重点检查以下几点：
①复查台车模板及中心高是否符合要求，仓内尺寸是否符合要
求；
②台车及挡头模安装定位是否牢靠；③止水条、止水带安装是否符合设计及规范要求；④模板接缝是否填塞紧密；⑤脱模剂是否涂刷均匀；⑥基仓清理是否干净，施工缝是否处理；⑦预埋件位置是否符合要求；⑧输送泵接头是否密闭，机械运转是否正常；⑨输送管道布置是否合理，接头是否可靠。
2）混凝土浇注采用泵送浇注工艺，机械振捣密实。
①泵送前应采用按设计配合比拌制的水泥浆或按骨料减半配制
的混凝土润滑管道。
②砼由下至上分层、左右交替、对称灌注。
为防止浇注时两侧侧
压力偏差过大造成台车移位，两侧砼灌注面高差宜控制在50cm以内，
同时应合理控制砼浇筑速度。
③砼输送管端部应设接软管控制管口与浇筑面的垂距，砼不得直
冲防水板板面流至浇筑位置，垂距应控制在1.5m以内，以防砼离析。
④施工过程中，输送泵应连续运转，泵送连续灌筑，宜避免停歇
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造成“冷缝”，间歇时间超过规范要求时，按施工缝处理。
⑤当砼浇至作业窗下50cm，作业窗关闭前，应将窗口附近的砼
浆液残渣及其它赃物清理干净，涂刷脱模剂，将其关紧，防止窗口部
位砼表面出现凹凸不平的补丁甚至漏浆现象。
⑥隧道衬砌起拱线以下的反弧部位是砼浇注作业的难点部位，应
对砼性能、坍落度及捣固方法进行有效控制，以减少反弧段气泡，有
效改善衬砌砼表面质量。
⑦封顶采用顶模中心封顶器接输送管，逐渐压注砼封顶。
当挡头
板上观察孔有浆溢出，即标志封顶完成。
6.4拆模
砼浇筑完成后，明洞砼强度不小于5MPa，暗洞砼强度达到2.5MP时，方可拆模。
否则，应达到设计强度70%方可拆模。
拆模时应按以下几步进行。
①拆掉所有丝杆千斤顶和堵头板；
②操作手动换向阀手柄，控制侧向油缸。
使钢模板台车侧模板脱离衬砌面，油缸收缩行程为150mm-200mm；
③收起竖向千斤顶，检查平移小车边夹板是否固定好；④操作手动阀手柄，使钢模板台车侧模板和顶模板脱离衬砌面。
油缸收缩时，必须分次收缩，切忌一次行走。
⑤拆模时先拆堵头板，再拆连接件及支撑，然后用垂直与侧向丝杠收缩模板使台车处于运行状态。
⑥拆除模板时应清除模板表面粘结的砼，喷涂脱模剂。
6.5养生
拆模前用水冲洗模板外表面，拆模后用高压水喷淋混凝土表面，
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以降低水化热，养护期不少于14天。
6.6衬砌混凝土质量保证措施
根据宁波穿好公路7合同段隧道衬砌模板台车专项方案评审会专家组意见，进一步完善衬砌施工工艺及对衬砌裂缝的控制措施，保证衬砌混凝土施工质量。
1）严格按设计图纸要求进行配合比设计，衬砌混凝土所用原材
料按规范要求频率进行抽检，确保原材料的质量合格，保证混凝土的
拌和质量；
2）泵送混凝土塌落度宜控制在120mm～180mm，根据混凝土灌注部位的不同，墙部混凝土塌落度宜小，拱部混凝土塌落度宜大，在保证混凝土可泵送的情况下，尽量减少混凝土的塌落度，提高混凝土的和易性、保水性，避免混凝土离析、泌水；
3）混凝土拌合站计量器具需经具备资质的计量单位进行标定，
并定期校核，每次混凝土拌制前对计量系统进行检查，确保混凝土计
量准确；
4）加强衬砌反弧段的施工，提高砼的外观质量。
衬砌砼反弧段
的施工由于捣固较困难，容易产生气泡影响混凝土的外观质量，在保证混凝土强度的情况下，适当掺入减水剂，改善混凝土的性能，提高衬砌混凝土表面质量；
5）消除混凝土接缝错台，加强台车支撑，保证台车整体受力，
防止台车上浮造成拱部错台，台车作业窗关闭前，必须将窗口边框混
凝土浆液残渣清理干净，并用湿布擦拭后锁紧，防止台车作业窗处错
台和漏浆，形成施工接缝和表面缺陷；
6）衬砌混凝土封顶，采用顶模中心封顶器接输送管，逐渐压注
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混凝土封顶，当挡头板上有浆溢出完成封顶，达到拱部衬砌混凝土的
密实与完整。
7）混凝土的入模温度按洞内温度调整，冬季施工时，混凝土的
入模温度不应低于5°C，夏季施工时，混凝土的入模温度不宜高于
洞内温度且不宜超过30°C。
8）拆模于养护控制，按施工规范采用最后一盘封顶混凝土试件
现场养护试压达到的强度来控制，明洞拆模强度不小于5MPa，暗洞
不小于2.5MPa，以保证混凝土表面不受损及后期强度的发展；拆模
前用水冲洗模板表面，拆模后用水淋喷混凝土表面，以降低高温季节
施工混凝土表面温度，提高衬砌混凝土周边环境的温度以利于养生，
防止混凝土早期裂缝的发生。
养护用水温度与混凝土表面之差控制在
15°C以内。
四、二次衬砌砼的裂缝控制措施
1、裂缝的类型
隧道衬砌混凝土裂缝类型主要有：
干缩裂缝、温度裂缝、外荷载
作用产生的变形裂缝、施工缝处理不当引起的接茬缝等。
1）干缩裂缝
混凝土在硬化过程中水分逐渐蒸发散失,使水泥石中的凝结胶体
干燥收缩产生变形,由于受到围岩和模板的约束,变形产生应力,当应
力值超过混凝土的抗拉强度时,就会出现干缩裂缝。
干缩裂缝多为表
面性的,走向没有规律。
影响混凝土干缩裂缝的因素主要有：
水泥品
种、用量及水灰比,骨料的大小和级配,外加剂品种和掺量。
2）温度裂缝
水泥水化过程中产生大量的热量,在混凝土内部和表面间形成温
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度梯度而产生应力,当温度应力超过混凝土内外的约束力时,就会产
生温度裂缝。
裂缝宽度冬季较宽,夏季较窄。
温度裂缝的产生与二次
衬砌混凝土的厚度及水泥的品种、用量有关。
3）荷载变形裂缝
仰拱和边墙基础的虚碴未清理干净,混凝土浇筑后,基底产生不
均匀沉降；模板台车或堵头板没有固定牢固,以及过早脱模,或脱模时
混凝土受到较大的外力撞击等都容易产生变形裂缝。
4）施工缝（接茬缝）
施工过程中由于停电、机械故障等原因迫使混凝土浇筑中断时间
超过混凝土的初凝时间,继续浇筑混凝土时,原有的混凝土基础表面没有进行凿毛处理,或者凿毛后没有用水冲洗干净,也没有铺水泥砂浆垫层,就在原混凝土表面浇筑混凝土,致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。
2、裂缝形成的原因分析
混凝土裂缝形成的原因非常复杂,往往是多种不利因素综合作用
的结果。
施工不规范造成的混凝土裂缝占80%左右,材料质量差或配
合比不合理产生的裂缝占15%左右,设计不当引起的裂缝可能占5%。
1）施工工艺或现场操作不规范
①隧道开挖成型差,衬砌混凝土厚度严重不均匀；欠挖或初期支
护侵入衬砌限界,造成衬砌混凝土厚度不足。
个别隧道衬砌混凝土背
后存在脱空现象。
②混凝土生产时原材料计量误差大,尤其外加剂的掺加随意性大,
没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量,造成混凝土水
灰比增大。
在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也比较普遍。
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③混凝土浇筑时不振捣或漏振,混凝土均质性差。
④盲目追求施工进度,随意提前脱模时间,使低强度混凝土过量
承受荷载,破坏了混凝土结构。
脱模后没有进行混凝土的潮湿养护。
⑤夏季施工时砂、石料露天堆放,无切实有效的降温措施,混凝土
入模温度高。
⑥冬期施工时采取的防寒保温措施不力。
2）原材料质量差、配合比设计不合理
①水泥品种选择不当,安定性不良,不同批次的水泥混用。
碎石、砂级配差,含泥量超标,碎石中石粉含量大,针、片状物过多,影响了水泥与骨料的胶结。
②进行配合比设计时,忽视水泥用量增多对混凝土品质的影响,错误认为水泥用量越多,混凝土强度越高。
3、混凝土裂缝的控制措施
1）把好材料进场关,严格控制原材料的质量和技术标准。
①水泥
施工现场使用普通硅酸盐水泥,尽量减少单位水泥用量。
不同品
牌、不同规格、不同批次的水泥不能混用。
②碎石
根据泵送管路的内径,尽可能选用较大粒径的碎石。
严格控制含泥量≤1%,针、片状物含量≤15%,粒径以5～31.5mm为宜,最大不超
过40mm。
③砂
采用级配良好的中砂,细度模数应为3.0～2.3,粒径小于
0.315mm的颗粒含量所占比例宜为15～20%,严格控制含泥量在3%以
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内。
为方便混凝土的运输、泵送和浇筑,砂率取35%～45%。
④水
选用自来水。
水灰比越大,混凝土的干燥收缩越大。
严格控制泵
送混凝土的用水量是减少裂缝的根本措施。
施工中水灰比在0.45～0.55之间,混凝土入泵塌落度控制在（12±2）cm。
⑤掺合料
掺加粉煤灰等量替代水泥,以减少水泥用量。
粉煤灰比表面积小,需水量低,不仅能有效降低混凝土的干燥收缩值,还可以改善混凝土
的流动性、粘聚性和保水性。
在水泥中掺入原状或磨细粉煤灰后,可以降低混凝土中水泥的水化热,推迟水化热峰值的出现,减少绝热条件下的温升,有利于控制温度裂缝的产生。
⑥外加剂
高效减水剂能够有效减少拌合用水,降低水化热,延缓水化热释放速度,从而减少温度裂缝,但掺量过多,会引起混凝土的肿胀和开裂。
施工时必须慎重选择外加剂的品种和掺量。
2）严格混凝土施工工艺
①提高钻眼技术水平,优化钻爆参数,提高光面爆破效果,加强隧道开挖断面检测,严格控制超欠挖,为衬砌施工创造良好的条件。
②二次衬砌施作时间,应在围岩和初期支护变形基本稳定时进
行。
当围岩变形较大、流变特性明显,需提前进行二次衬砌时,必须对
初期支护或衬砌结构进行加强。
③混凝土的拌合
a、严格按施工配料单计量,定期检查校正计量装置。
加强砂石料
含水率检测,及时调整拌合用水量。
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b、控制混凝土的入模温度。
夏季施工时,当气温高于32℃时,砂
石料、搅拌机应搭设遮阳棚,用冷水冲洗碎石降温。
尽量安排在夜间
浇筑混凝土。
④混凝土的灌注
a、混凝土在运输和泵送过程中严禁加水。
b、适当放慢灌注速度,两侧边墙对称分层灌注,到墙、拱交界处停1h～1.5h,待边墙混凝土下沉稳定后,再灌注拱部混凝土。
c、混凝土灌注过程中必须振捣,提高混凝土的密实度和均质性,
减少内部微裂缝和气孔,提高抗裂性。
⑤混凝土的脱模、养护
a、混凝土拆模时的强度必须符合设计或规范要求,严禁未经试验
人员同意提前脱模,脱模时不得损伤混凝土。
b、传统的混凝土洒水养护方法,增加了隧道内的文明施工难度,
洒水也不均匀,使混凝土早期强度得不到保证。
要求使用喷涂混凝土
养护液的方法进行养护。
五、隧道二次衬砌施工安全保证措施
5.1安全目标
坚持“安全第一，预防为主”的方针，建立健全安全管理组织机
构，完善安全生产保证体系。
杜绝安全特别重大、重大、大事故，杜
绝死亡事故，防止一般事故的发生，创建安全生产标准工地。
5.2安全生产保证体系
建立以项目经理为首的安全保证体系，见图5-1。
坚持“安全第
一、预防为主”和坚持“管生产必须管安全”的原则，明确承担安全
施工的责任和义务。
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图5-1安全保证体系框图
项目经理
项目副经理项目总工程师
工程部
安质部
设备物资部
安制制
司车行行行作作作安违组安
制机行
全定定
机辆车车车业业业全章织全
定电车
技施操
安状事安设人人人生作安质
机设事
术工作
全况故全备员员员产业全量
电备故
措安标
教检分教操安防操教安检标
设状分
施全准
育查析育作全护作育全查准
备况析
交技
处
安教设违
事
工
使检处
底术
理
全育施章
故
地
用查理
措
检
检
检
处
建
措
施
查
查
查
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