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二次衬砌施工工艺和技术措施章
1.第18章二次衬砌施工工艺和技术措施
18.1概述
本工程共分为二个工区实施。
区间隧道工区二次衬砌形式较多，共有7种断面形式，8种结构尺寸。
具体详见第一章相关的工程概况。
区间隧道二次衬砌采用C30S8级防水钢筋混凝土，整体式模板衬砌台车浇筑。
车站工区结构断面大，共有4种断面形式，其中三号线为A、B、C三种断面，六号线为D型断面，采用S10级防水钢筋混凝土。
整体式模板衬砌台车浇筑。
18.2主要施工内容及施工工序
隧道主体结构二衬混凝土施工主要内容包含：
结构外防水施工、钢筋施工和混凝土浇筑施工。
施工时先施工仰拱部位，仰拱超前，边墙、拱顶跟进施工。
施工程序为：
初支表面处理→铺设防水材料→绑扎钢筋→安装模板→混凝浇筑→脱模→下一循环浇筑。
洞身衬砌分二次施工，首先进行仰拱施工，其次进行洞身二次衬砌施工，衬砌施工以不影响其它工序，确保衬砌质量为原则，施工顺序如下图。
图18-1标准断面隧道二衬砼施工顺序图
区间隧道根据结构尺寸确定三种门架，共4台模板台车进行衬砌：
左右线各2台单线衬砌台车。
对于部分分段较较的区间隧道和施工通道、联络通道等采用拼装式钢架组合模板。
全断面模板台车长度为6米m。
车站台车由专业公司设计，采用两台可调节门架，两台衬砌台车由南北两侧向车站内施工，长度为6米。
二衬均采用商品混凝土，泵送入模，振捣采用插入式及附着式振捣器密实，分段向前推进，并及时养生。
18.3二次衬砌的施工组织
1、模筑钢筋混凝土衬砌施工的人员安排
模筑钢筋混凝土衬砌施工的工班人员职责见下表。
表18-1模筑钢筋混凝土衬砌工班人员职责表
序号
名称
人数
职责
1
工班长
1
负责本工班的组织指挥
2
安全员
1
（2）
负责本工班作业中的安全管理
3
电工
1
负责本工班照明、用电、开通风机
4
运输工
9（16）
负责本工班运装混凝土工作
5
砼工
10（20）
负责砼拌和浇注、振捣工作
6
钢筋工
10（20）
负责钢筋加工及绑扎
7
模板工
12（25）
负责模板拼装、模板整型、安装止水条等工作
8
辅助工
3（10）
负责输送泵操作
9
修复工
1
（2）
负责修理机械设备
合计
48（97）
括号中的数字为车站二衬施工组织人数。
2、模筑钢筋混凝土衬砌施工的主要机械设备
模筑钢筋混凝土衬砌主要机械设备：
钢模板混凝土衬砌台车。
长度依施工断面及混凝土厚度确定，暂取6米。
混凝土由商品混凝土搅拌站供应。
混凝土的输送使用砼搅拌运输车配输送泵进行混凝土浇注。
其它包括插入式振捣器及附着式振捣器
18.4表面处理及防水施工
18.4.1初支表面处理
在防水层铺设前，需对初支混凝土基面进行处理（包括初支背后注浆、仰拱清底），使初支混凝土表面平顺、无明水。
基面外露的钢筋头、铁丝、锚杆、排管等尖锐物应切除并磨平，对于凹陷部分用细石混凝土（对于仰拱）或水泥砂浆（对于边、顶拱）按设计轮廓线进行找平并抹圆顺，在终凝达到施工要求时再进行防水层的施工。
该期间应做好二衬断面的检测工作，防止二衬超过设计净空。
边、顶拱的基面处理及防水层的铺贴，采用自制的简易平台车作为施工平台。
18.4.2铺设防水材料
本工程结构防水等级为二级。
初支与二衬之间全断面设置全包防水板（包括仰拱），仰拱防水板上铺设60mm厚细石混凝土保护层，全包防水板与二衬之间纵向设二条φ50软式透水管，纵向每隔10m左右用φ40PVC管排入隧道内排水沟。
施工缝安装遇水膨胀腻子条防水，变形缝采用安装中埋式止水带。
具体的施工方法见第17章。
18.5钢筋加工及安装
18.5.1钢筋的加工
按照设计要求，受力钢筋采用（原Ⅱ级）钢筋，其它钢筋采用（原Ⅰ级）钢筋。
钢筋加工在加工厂进行，钢筋加工厂布有钢筋切断机和钢筋弯曲机。
加工好的成型钢筋经运至工地钢筋存放厂，经提升系统吊运至井底，人工搬运至二衬施工现场。
根据使用部位及钢筋规格、型号码放。
18.5.2钢筋安装
钢筋安装采用人工进行，边墙与顶拱的钢筋安装，采用自制简易无轨钢筋台车作为操作平台。
根据设计要求，防水钢筋混凝土外保护层厚为40mm。
保护层预制块用同标号混凝土预制，绑扎于内外层主筋上。
内外层钢筋间距采用大钢筋作架立筋进行控制。
钢筋绑扎顺序为：
绑扎外层主筋→绑扎外层分布筋→绑扎内层分布筋→绑扎内层主筋。
底板钢筋绑扎时，应先摆放下层钢筋，然后摆放钢筋“码凳”或钢筋支架绑扎上层钢筋。
钢筋接头应按规范规定错开一定距离，钢筋安装后及时支好保护层垫块，用铅丝绑扎牢固。
拱墙钢筋安装时，应先安装外层钢筋，再绑扎内层钢筋，其安装要求同底板钢筋安装。
钢筋焊接时必须注意保护防水层不被损坏。
1、钢筋施工应满足如下技术要求：
钢筋进场应有钢筋质量证明书或试验报告单，每捆钢筋均应有标牌，进场时应按炉罐（批）号及直径分批验收。
钢筋进场后应按批量抽样做物理力学试验，使用中发生异常情况时，要做化学成分分析及试验，经检验合格后方可使用，对不合格的钢筋严禁使用到本工程，并及时清理出场，记录存档。
钢筋必须顺直，无局部曲折，如遇死弯时，应将其切除，调直后表面伤痕及侵蚀不应使钢筋截面积减少。
对进厂钢筋要加强管理，按级别、规格分别堆放。
并严格遵守“先检验后使用”的原则，除对其进行一般的力学性能检验外还须进行化学性质的检验，对含碳量较高的脆性钢筋不得使用碰焊、点焊。
钢筋的类别和直径如需调换或替代时，必须征得设计单位的同意，并得到监理工程师认可，方能替代或调用。
钢筋加工允许偏差应符合下表18-2要求：
钢筋加工允许偏差表18-2
序号
项目
允许偏差
（mm）
检验频率
检验方法
范围
点数
1
冷拉率
不大于设计规定
每根（每一类型抽样20%，且不少于5根）
1
用尺量
2
受力钢筋成型长度
+5、-10
1
3
弯起钢筋
弯起点位置
+20
2
弯起高度
0、-10
1
4
箍筋尺寸
0、5
2
用尺量，宽，高各计1点
2、钢筋的焊接
焊工必须持证上岗，所使用焊条、焊剂的牌号，性能以及接头中使用的钢板和型钢必须符合设计要求和有关规定。
当受力钢筋直径d＞22mm时不宜采用焊接接头，优先采用冷拉挤压、锥螺纹或焊接接头，而轴心受拉及小偏心受拉杆件，不得采用非焊接搭接接头。
受力钢筋采用焊接接头时，设置在同一断面内的接头应相互错开，错开距离为钢筋直径的35倍，且不小于500mm，在该区段内有接头的受力钢筋截面积占受力钢筋总截面积的百分率为：
受拉区不宜超过50%，受压区不限。
焊接成型的钢筋时，焊接处不得有水锈，油渍等；焊接后在焊接处不得有浮皮、缺口、裂纹及较大金属焊瘤，用小锤敲击时，应发出与钢筋同样的清脆声；钢筋端部扭曲，弯折应予以较直或切除。
接头距钢筋弯曲处的距离不小于钢筋直径10倍也不宜位于最大弯矩处。
3、钢筋的绑扎
钢筋的交叉点应用铁丝全部绑扎牢固，钢筋绑扎接头搭接长度及误差应符合规范和设计要求。
各受力钢筋的绑扎接头位置应相互错开，从任一绑扎接头中心至1.3倍搭接长度的区段范围内有绑扎接头的受力钢筋截面积占受力钢筋总截面积的百分率为：
受拉区不得超过25%，受压区不得超过50%。
4、钢筋安装
钢筋应按设计图纸所示的位置、钢筋型号、直径、间距、数量等准确安装，其安装误差必须满足设计和有关规范要求。
钢筋安装必须稳定牢固，并保证在浇注砼时不松动或不变形。
板的双层钢筋内设置“码凳”架立钢筋，保证钢筋层间距。
钢筋安装严格按设计图纸要求错开钢筋搭接，另外钢筋接头优先采用机械连接，同时进行型式试验检验。
钢筋与模板间应设置足够数量及强度的混凝土垫块，以确保钢筋保护层达到设计要求。
钢筋安装过程中，按设计图纸要求焊接防弥流条。
防弥流条应用红油漆醒目标记，保证上下统一，形成系统。
18.6衬砌台车的加工与设计
区间隧道为7个断面设计3个台车，考虑A、B、C型断面使用一个台车门架，支架按断面单独设计，D、E型使用一个台车或门架，F、G型使用一台车或一个门架。
车站A、B、C、D断面均使用一种台车门架，设计两个台车，考虑整体模板液压自行式。
1.设计主要依据:
（1）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）;
（2）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）;
（3）《钢结构设计规范》（GBJ17-88）;
（4）《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:
98）；
（5）上海市标准《轻型钢结构设计规程》（DBJ08-68-97）；
（6）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）。
2、采用专业的结构软件进行结构计算，初步确定所需的台车行走系统和台车支架的结构型式和尺寸。
3、对制作好的台车现场预拼装。
合格后报监理验收报告收。
台车结构型式见附图。
具体计算及方案将在专项方案的详述。
18.7主要的施工方法
18.7.1仰拱浇筑
施工顺序为：
先绑扎底层钢筋，底层钢筋下设混凝土垫块控制保护层厚度。
然后安设架立钢筋绑扎顶层钢筋。
架立筋要疏密均匀，保证符合设计要求，架立筋底层垫橡胶垫，混凝土浇注到该位置时抽掉。
底板钢筋绑扎要牢固可靠，尽量避免电焊。
混凝土浇注前，仰拱底部必须清理干净，经监理工程师检查合格后方可浇注。
混凝土浇注采用泵送商品混凝土从前到后一次浇注成型，人工摊铺，振捣器捣固，初凝之前抹平压光。
为保证仰拱曲率，采用纵向挂五道线绳来控制。
仰拱施工工艺流程见图16-11：
仰拱施工工艺流程图。
图18-2仰拱施工工艺流程图
仰拱模板采用组合钢模，采用架立筋进行定位，并采用脚手架钢管作斜向支撑，脚手架钢管固定于隧道侧墙上，脚手架钢管与模板的距离采用顶托进行调节。
按设计要求，底板回填部分采用人工进行抹面整平。
按设计要求，在水平和纵向施工缝内设20mm×30mm遇水膨胀腻子条，在立堵头模时把小木条固定在需安装遇水膨胀腻子条部位，脱模时拆除，在进行凿毛处理即可在下一施工循环时安装遇水膨胀腻子条。
模板就位程序为：
浇筑段仰拱钢筋绑扎结束→测量量测定位→安装模板及支撑、加固→立堵头模板→混凝土浇筑→脱模→缺陷处理。
18.7.2衬砌台车模筑边墙、拱顶砼
标准段断面边墙、拱顶用钢模台车，其余段用组合钢模。
堵头模与仰拱的堵头模施工一样。
立模时接缝必须紧密，以防止漏浆。
边墙、拱顶浇筑程序为：
浇筑段边墙、拱顶钢筋绑扎结束→测量量测定位→模板就位→立堵头模→混凝土浇筑→脱模→缺陷处理。
全断面模板台车长7m，每次衬砌长度6m。
模板台车自行设计制造，单件最大重量不超过5T，以便于运输和洞内现场拼装。
模板台车加工完成后在厂内试拼装，各项性能检查合格后，用于衬砌施工。
模板台车结构见“图18-6全断面衬砌台车构造示意图”。
1）模板台车浇注混凝土工艺流程图
图18-3模板台车浇注混凝土工艺流程图
2）全断面模板台车施工程序说明
①铺设轨道：
模板台车轨道为道碴轨道，要求轨距偏差不大于1cm，高差不大于2cm，严格按中线铺设，确保台车走行方便，以方便调整就位。
②拆模：
当衬砌混凝土达到拆模强度时，拆除堵头板，然后松开基脚千斤顶，回收侧向千斤顶油缸，拆除边墙模板，回收垂直千斤顶油缸,使模板完全脱离。
最后清除模板表面粘结的混凝土，喷涂脱模剂。
③走行：
松开卡轨器，清除轨道上粘结混凝土和杂物，开启走行控制系统，走行到衬砌段位置锁定卡轨器。
④台车就位调整模板：
交替启动垂直和侧向油缸，使模板位于设计要求位置，然后挂上台车侧向千斤顶，检查模板就位情况，用侧向千斤顶进行偏差调整，中线水平检查合格后锁定模板支承系统，安装堵头板，完成立模工序。
⑤混凝土浇注：
混凝土浇注通过模板两侧天窗自下而上对称地分层进行。
为保证台车不偏压、不移位，两边混凝土浇筑高差不超过1m。
捣固利用模板天窗人工用捣固棒捣固，混凝土浇注完成后按规定进行混凝土养生工作。
18.7.3防水混凝土设计
主体结构采用C30、S8或（S10）防水混凝土。
在混凝土施工中添加外加剂等措施，减少混凝土结构裂缝，结构表面的裂缝宽度不大于0.2mm，确保防水混凝土质量达到结构自防水的能力。
（1）防水混凝土自身性能的选择确定
选用的混凝土具备密实度高、收缩率小、强度高、可灌输等性能，所用材料满足下列技术要求：
1）水泥
选用品质较稳定的转窑425号普通硅酸盐水泥，碱含量不超过0.6%。
2）粗细骨料
选择级配合格、质地坚硬、颗粒洁净的天然砂和硬岩石压碎的人工砂，粒径宜为0.16~0.5mm，含泥量不大于3%，石子粒径不得超过40mm，针片状颗粒含量不大于15%，泥块含量不大于1%。
并进行碱活性检验，属碱—碳酸盐反应的，不得选用。
3）外加剂
在使用前通过试验，以确定其性质、有效物质含量、溶液配制方法和最佳掺量，试验情况要报监理工程师审查，批准后方可使用，掺入外加剂的混凝土加强养护，尤其是早期更为重要。
4）水：
拌和用水的PH值、不溶物、可溶物、氧化物、碳酸盐、硫化物含量符合有关规定值，拟选用北京市生活饮用水拌制和养护混凝土。
（2）防水混凝土配合比
防水混凝土配合比，根据工程要求、选材要求、结构条件和施工方法，通过试验确定，其抗渗等级比设计要求高0.2Mpa，每m3混凝土的水泥用量不大于320kg，砂率宜为35~40，灰砂比1：
2~1：
2.5，水灰比不大于0.6；防水混凝土的塌落度控制在8~10cm。
防水混凝土配
料按计算配合比准确称量，计量允许偏差为：
水泥、水、外加剂、细骨料为1%，粗骨料为2%。
（3）防水混凝土的拌和。
混凝土采用商品混凝土，当结构自防水混凝土采用高性能混凝土时，混凝土的拌和必须选材固定，计量准确，拌和时间达到规定要求。
搅拌时间不小于2min。
掺加外加剂时，根据外加剂的技术要求确定搅拌时间。
18.7.4混凝土浇筑
混凝土采用输送泵泵送入模。
模板台车就位加固验收后，开始混凝土浇筑。
混凝土灌注时自落高度小于2m，浇筑时分层、均匀灌注，边浇筑边捣固，振捣采用插入式振捣棒振捣，混凝土灌注连续进行，直至一环完成。
（1）控制泵送入模：
混凝土输送管采用φ125导管。
泵车布置于竖井施工现场内。
仰拱混凝土采用混凝土输送管直接入仓，边墙、拱顶混凝土通过预留管或边墙预留观察窗口入仓，正顶拱混凝土采用冲天管入仓方式。
混凝土泵送入模时，需水平均匀入模，分层浇筑，分层振捣，厚度不超过400mm，相邻两层浇注时间间隔不超过1.5小时，确保上、下层混凝土在初凝前结合好，不形成施工冷缝。
（2）混凝土振捣：
仰拱混凝土振捣采用插入式振捣器进行，拱墙混凝土振捣也分两种方式进行：
用钢模台车浇筑段的混凝土采用附着式振捣器振捣为主，插入式振捣器为辅进行振捣；用组合钢模浇筑段的混凝土采用插入式振捣器振捣为主，附着式振捣器振捣为辅。
对新旧混凝土结合面、变形缝、施工缝止水带位置需要严格按设计点位和时间进行控制振捣，并选用技术熟练的工人定岗操作。
（3）拱顶混凝土灌注的特殊要求：
拱顶混凝土灌注时，除在混凝土性能上减少收缩率以外，对其灌注工艺作特殊要求，根据工程经验及教训，拱顶混凝土的灌注宜采用加强封堵板泵送挤压混凝土施工，见图18-4：
拱顶混凝土灌注示意图。
图18-4拱顶混凝土灌注示意图
1）选择具有足够刚度的拱顶施工模板拱架体系，保证在压力下灌注模板拱架不至于失稳，设计具有能承受一定挤压能力的定型模板，采用结构纵向钢筋作为拉杆加固挡头板，钢筋与模板连接采用倒楔形螺杆锚固结构，见图18-5：
挡头模板结构示意图。
图18-5挡头模板结构示意图
2）灌注混凝土时先从新旧混凝土截面处开始均匀分层灌注，最后在单元体中间位置进行挤压泵送灌注，待混凝土自挡板挤出浆来时，稳压持续几分钟，看混凝土是否灌满，如稳定压力不能再灌入时，说明拱顶已灌满，若稳定压力仍能灌入，直到稳压持续不能灌入为止。
3）沿隧道纵向每3m与初支拱部预设3根注浆短管，跟随初支背后回填注浆；在二衬内预埋4根注浆管，注浆管固定在防水层表面，便于后续注浆堵漏处理。
注浆材料1：
0.4~0.5普通水泥浆，在水泥浆中添加2~3%MgO膨胀剂；注浆压力根据实际情况确定，但不小于0.2MPa，不大于1MPa。
18.7.5拆模与养护及缺陷处理
根据本工程结构特点，混凝土强度达到设计强度的80%后，即进行拆模、养护。
混凝土浇注完毕在终凝后，洒水养护，每天洒水的次数以能保持混凝土表面经常处于湿润状态为宜。
洒水时间不小于14天。
二衬混凝土浇筑过程中出现的混凝土缺陷主要有错台和冷缝，错台采用磨光机进行打磨，确保混凝土表面平整度达到设计或规范要求，冷缝采用灌浆方法进行处理，边顶拱缺陷处理采用脚手架搭设简易作业台车进行。
18.7.8混凝土的质量保证措施
本混凝土工程将对混凝土泵送、施工缝、大体积混凝土的施工质量进行重点控制。
1混凝土工程基本控制措施
大体积混凝土应优化配合比、改善砼泵送工艺、加强振捣和养护。
详见表18.7-3。
表18.7-3混凝土工程基本控制措施
序号
项目
内容
1
优化配合比
1）混凝土使用的各种原材料、掺合料、外加剂均应具有产品合格证书和性能检验报告；其品种、规格、性能必须符合现行国家标准和当地建设主管部门颁发的相关规定，同时应符合施工配合比对材料的相关特殊要求。
联合浇筑的多家搅拌站应采用相同配合比，相同原材料。
2）严格要求粗、细骨料，控制好其级配、含泥量、针片状含量等指标。
3）在拌合物中掺加外加剂和掺合料，以减少水泥用量，改善砼性能。
4）分析砼性能要求，考虑各种施工环境，施工工况在实验室进行试配，检测砼性能，最终得出砼最优施工配合比。
2
改善砼泵送工艺
1）砼泵送前，泵管内应先用水泥浆润滑泵管。
2）泵送开始时速度要先慢后快、逐步加速；同时观察混凝土泵的压力和各系统的工作情况，待各系统运转顺利后，再按正速度进行泵送。
3）砼泵送过程中，采用两台砼搅拌运输车同时就位，保持送料的连续性。
4）中断泵送后，再次泵送时，先反泵2-3个行程，将分配阀内的混凝土吸回到料斗中经充分搅拌后再泵送。
3
加强振捣
1）砼振捣密实，在浇筑砼时，选用合理的振捣器具、采用正确的振捣方法、掌握好振捣时间、控制好砼分层厚度，同时作好二次振捣，提高混凝土的密实度，保证砼质量。
2）为防止突然停电，现场要配备足够功率的发电机，以确保砼连续浇筑与振捣。
4
加强养护
1）为保证砼在规定的龄期内达到设计要求的强度，控制砼产生收缩裂缝，必须做好砼的养护工作，成立专门的养护班组,养护期间二十四小时不间断。
2）砼的养护应在砼浇筑完毕后12h左右、砼终凝后进行。
3）水平梁板覆地膜浇水养护,浇水次数根据能保证砼处于湿润的状态来决定，竖向构件以喷养护液养护为主，辅以覆盖麻袋保湿养护。
竖向构件养护见7.4.3.4-1图。
2、防水工程质量保证措施
1）原材料方面
选用硅酸盐水泥配置耐久混凝土。
水泥中的C3A含量不宜超过8%，水泥比表面积≤350m2/kg。
混凝土中的总含碱量不宜超过3kg/m3。
粉煤灰选用通过电收尘、干排放的Ⅰ、Ⅱ级低钙粉煤灰（CaO≤10%），并应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-2005）的规定。
选用坚固耐久、级配合格、粒形良好的洁净骨料。
使用高效减水剂（减水率≥12％），尽量降低拌和水的用量。
使用的引气剂或引气型外加剂有良好的气泡稳定性。
2）施工过程控制方面
控制钢筋保护层厚度，防水混凝土钢筋保护层厚度不小于5CM。
控制混凝土浇注时的入模温度、坍落度和浇注高度。
控制混凝土升温速率与内外温差。
混凝土浇注后，应进行足够长时间的保温保湿养护。
混凝土供应方面，保证混凝土连续供应，避免施工过程中出现冷缝。
纵向施工缝处，混凝土表面凿毛并清理干净，在混凝土表面涂刷水泥基渗透结晶型防水材料。
混凝土浇注完毕，及时覆盖一层塑料薄膜和一层草垫子保温保湿养护。
控制混凝土的干缩裂缝与收缩裂缝。
18.8二衬背后注浆防水
1.目的与工艺流程
填充二次衬砌混凝土在拱顶可能捣固不够密实而留下孔隙，以及二次衬砌与防水层之间形成的间隙，提高结构的防水能力，确保二次衬砌与初衬共同受力，避免由于初衬与二衬间的空隙变形引起结构的破坏。
注浆工艺流程如下：
注浆管加工→预埋安装→拆模后清理管口、检查螺纹→注浆准备→连接管路→拌浆→注浆
2.施工方法
（1）注浆浆液及施工机具
二衬注浆浆液及施工机具与初衬相同
（2）注浆管制安
注浆管采用φ42×3.5普通钢管制作，入浆口车螺纹，以便与管路相连，中部设法兰式止水环，注浆管固定在模板上，入浆口螺纹部分涂防锈油，用旧编织袋包扎，防止螺纹和孔口堵塞。
注浆孔在隧道断面内设三个，拱顶设一个，两侧墙腰处各设一个，纵向间距为3m。
（3）注浆
二衬注浆时间视二衬混凝土强度确定，完成一段立即注浆一段。
注浆时注浆压力控制在0.2~1.0Mpa之间，注浆速度为5~15L/min之间，当注浆压力达到或接近设计终压，且进浆非常慢时，即可结束该孔的注浆。
并根据注浆记录和绘制的P-Q-T曲线来判断注浆效果（P-注浆压力、T-注浆时间、Q-注浆量）。
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