论文部分内容阅读
【摘要】本文以某公路隧道为例，对二次衬砌混凝土施工的流程、控制措施进行了研究。具体方法是：将衬砌断面分为左下、右下部分，左中、右中部分、左上、右上部分和拱顶部分分别进行施工，分部控制混凝土施工质量。该方法能保证二次衬砌的密实性和完整性，为类似二次衬砌施工提供借鉴和指导。
【关键词】隧道工程；二次衬砌；施工流程；质量控制
前言
随着“西部大开发战略”的实施，我国高速公路、铁路建设取得了前所未有的发展。由于西部地区山岭较多，需要修建众多的公路、铁路隧道。在隧道施工过程中，由于不确定性因素较多，当施工控制措施不合理，容易出现施工质量问题。二次衬砌的施工是隧道施工中非常重要的一个步骤，施工过程中容易出现振捣不密实、衬砌厚度不符合实际要求、二次衬砌与初期支护结合不紧密以及二次衬砌的施作流程满足不了现代隧道深埋、大跨度的要求等均有可能引起二衬质量不符合要求，甚至开裂等工程问题。因此，探索二次衬砌的施工流程和质量控制方法对于隧道建设具有重要的意义。
2. 工程概况
（1）某高速公路隧道位于留坝县武关驿镇，G316国道西侧。隧道按左、右线分离式设计，左线隧道进口桩号ZK163+332，出口桩号ZK164+505，长1173m；右线隧道进口桩号YK163+300，出口桩号YK164+493，长1193m，均属长隧道。
（2）进洞段位于褒河右岸二级阶地后缘与谷坡的过渡地段，现状条件下自然坡坡面稳定。现坡面为残坡积与冲洪积多成因的粉质黏土及碎石覆盖，其下为全强风化的片麻岩。
（3）本文以该高速公路隧道为例，对二次衬砌结构施工控制技术进行分析。
3.施工准备
（1）二次衬砌应在围岩及支护体系发生一定变形收敛后进行。因此，二次衬砌施工前，监控量测人员应复核初期支护结构变形是否稳定。变形趋于稳定判断标准：隧道变形速率明显趋于平缓；同时，隧道拱顶下沉和周边收敛累计位移值达到总的位移值的80%以上，并且，初支表面有裂隙的地方，裂隙不再继续发育。
（2）施工复测，由测量人员对隧道的中线、水平进行复测，以保证二次衬砌中线、高程的准确性。同时检查衬砌断面是否满足设计要求。
（3）对二次衬砌施工所需的原材料、机械设备的数量及质量进行检查，以确保本循环二衬混凝土能顺利一次灌注完成。
（4）进行衬砌台车、模板的检查修整，并满涂脱模剂。模板台车粗调就位后，由测量人员进行复测检查，复测弧形模板及模板台车高程、中线等是否符合设计要求，如检测不合格现场调整，直至符合设计要求后锁定台车，并采用撑杆进行固定。
（5）检查上环混凝土表面是否按照规范进行了清理，检查止水条、软式透水管等是否符合设计要求。防水板的挂设是否符合验收评定标准的要求，是否满足现场施工的需要，如不满足须立即采取补救措施。
4. 施工控制技术
二次衬砌施工的顺序是：由下而上，整体闭合，先超前施工隧底的仰拱和填充，然后采用衬砌模板台车整体浇筑墙部和拱部的混凝土，形成环状闭合结构。施工中采用仰拱弧形模板及钢端模先超前浇注仰拱和填充混凝土，达到强度后，模板台车就位浇筑边墙和拱部混凝土。二次衬砌台车窗口示意图如图1所示。
4.1整体浇筑方法和顺序。
（1）边墙以及拱部的混凝土浇筑采用分层、逐窗浇筑。
（2）边墙及拱部的混凝土浇筑应该连续浇筑，不得留有施工缝；拱墙混凝土应自两侧矮边墙起对称分层对称灌注，分层高度不宜大于1m，最大下落高度不能超过2m，台车前后混凝土高度差不能超过0.6m，左右混凝土浇筑面高差控制在50cm以内。另外，浇注速度不宜过快，防止台车上浮跑模（二次衬砌台车窗口示意图见图1）。
4.2左下、右下分部浇筑。
（1）在进行左下、右下部分浇筑时，将其分为三层浇筑，每一层浇筑高度为50cm。
（2）在浇筑第一层时，从左下A窗口浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（从矮边墙以上50cm），采用插入式振捣器振捣，每棒插入时间，一般不少于10～30s，以混凝土表面流平，出现水泥浆，且不显著坍落为宜。严格控制振捣时间，避免出现振捣不实、跑模和离析现象。
（3）然后分别从左下B、左下C、右下C、右下B、右下A重复上面施工过程，施工中使用的附着式振捣器分别为左下2、左下3、右下3、右下2、右下1伸入，完成振捣，完成左下、右下部分的第一层浇筑。
（4）在使用插入式振捣器作业时，应该按照快插慢拔的原则。插入式振动棒在混凝土中需要移位时，应竖向缓缓拔出。拔出时不得接触防水板，以防防水板受到损伤。同时，应该避免振捣棒碰到模板和预埋管线等。
（5）第一层浇筑完成之后，再从左下A窗口开始浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（从矮边墙以上100cm），重复第一层浇筑混凝土施工流程。当第二层施工完毕后，从左下A窗口浇筑混凝土，待混凝土浇筑到50cm时（左下、右下窗口下沿），重复第二层浇筑混凝土施工流程完成第三层的混凝土浇筑。当三层浇筑完成之后，关闭所有的窗口，完成左下、右下部分混凝土的浇筑。
4.3左中、右中分部浇筑。在进行左中、右中部分浇筑时，同样将其分为三层浇筑，每层浇筑高度为50cm。
（1）浇筑第一层。从左中A窗口浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（从矮边墙以上200cm），采用插入式振捣器振捣，每棒插入时间，一般不少于10～30s，以混凝土表面流平，出现水泥浆，且不显著坍落为宜。左中1振捣的时间，一般不少于10～15s。然后分别从左中B、左中C、右中C、右中B、右中A重复上面施工过程，施工中使用的附着式振捣器分别为左中2、左中3、右中3、右中2、右中1伸入，完成振捣。此时，完成左中、右中部分的浇筑。 （2）浇筑第二层。第一层浇筑完成后，从左中A窗口开始浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（从矮边墙以上250cm），重复第一层浇筑混凝土施工流程。
（3）浇筑第三层。当第二层施工完毕后，紧接着从左中A窗口浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（左中、右中窗口下沿），重复第二层浇筑混凝土施工流程完成第三层的混凝土浇筑。当三层浇筑完成之后，关闭所有的窗口，完成左中、右中部分的混凝土浇筑。
4.4左上、右上分部浇筑。左上、右上部分浇筑与上述方法大致相同，具体步骤为：
（1）浇筑第一层。在浇筑第一层时，从左上A窗口浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（从矮边墙以上350cm），采用插入式振捣器振捣，每棒插入时间，一般不少于10～30s，以混凝土表面流平，出现水泥浆，且不显著坍落为宜。然后振捣左上1，一般不少于10～15s。然后分别从左上B、左上C、右上C、右上B、右上A重复上面施工过程，附着式振捣器分别为左上2、左上3、右上3、右上2、右上1伸入，完成振捣，第一层浇筑完成。
（2）浇筑第二层。第一层浇筑完成后，从左上A窗口浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（从矮边墙以上400cm），重复第一层浇筑混凝土施工流程。
（3）当第二层施工完成后，紧接着从左上A窗口浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（左上、右上窗口下沿），重复第二层浇筑混凝土施工流程完成第三层的混凝土浇筑。当三层浇筑完成之后，关闭所有的窗口，完成左上、右上部分的混凝土浇筑。
4.5拱顶浇筑。拱顶混凝土采用预留泵送孔浇筑，预留的泵送孔分别拱顶1孔、拱顶2孔、拱顶3孔。当所有的准备就绪以后，分别从泵送孔1、泵送孔3泵送五次混凝土，每次浇筑的混凝土为2.4m3、2.5m3、2.6m3、2.8m3、3.5m3，浇筑完毕之后，采用附着式振捣器振捣15～20s。最后从泵送孔1、2分别泵送混凝土5.6m3，采用附着式振捣器振捣15～20s。再从3孔泵送混凝土约5.6m3，当水泥浆停止工作，并振捣15～20 s，即可完成二衬混凝土浇筑。
5. 结论
二次衬砌施工流程对于保证衬砌质量非常重要。本文二次衬砌采用新的施工流程，具体流程为：将衬砌断面分为左下、右下部分，左中、右中部分、左上、右上部分和拱顶部分分别进行施工。除拱顶部分外，其余部分的施工将分为三层，并对每层施工完成之后进行充分的振捣。拱顶部分的施工时，采用泵送混凝土的方法，分六次泵送，每次泵送完毕之后充分振捣，保证二次混凝土振捣密实、防止出现拱顶空洞等现象。与一般二次衬砌的施工方法相比，本文建议的施工方法具有连续施工、振捣充分的特点，可有效保证二次衬砌的密实性和完整性，减少施工裂缝的产生。
参考文献
[1]黄越，寇君淑，邓祥辉， 李鹏. 大断面浅埋公路隧道进口段施工风险评估及控制[J]. 西安工业大学学报， 2015， 35（6）： 453～458.
[2]刘志春， 李文江， 朱永全， 孙明磊. 软岩大变形隧道二次衬砌施作时机探讨[J]. 岩石力学与工程学报， 2008， 27（3）： 580～588.
[3]中华人民共和国交通运输部JTG F60-2009公路隧道施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2009.
[4]魏河海. 桩板结构在高天隧道基底溶洞施工中的应用[J]. 铁道建筑技术， 2015， 6： 48～52.
[5]李书静. 隧道二次衬砌矮边墙与边拱一次灌注施工技术[J]. 铁道工程学报， 2009（5）： 80～84.
[6]滕云. 隧道二次衬砌浇筑混凝土施工技术要点[J]. 黑龙江交通科技， 2014（8）： 23～25.
[7]李伟东. 公路隧道二次衬砌顶部脱空的分析和处理[J]. 交通科技与经济. 2009（2）：24～27.
【关键词】隧道工程；二次衬砌；施工流程；质量控制
前言
随着“西部大开发战略”的实施，我国高速公路、铁路建设取得了前所未有的发展。由于西部地区山岭较多，需要修建众多的公路、铁路隧道。在隧道施工过程中，由于不确定性因素较多，当施工控制措施不合理，容易出现施工质量问题。二次衬砌的施工是隧道施工中非常重要的一个步骤，施工过程中容易出现振捣不密实、衬砌厚度不符合实际要求、二次衬砌与初期支护结合不紧密以及二次衬砌的施作流程满足不了现代隧道深埋、大跨度的要求等均有可能引起二衬质量不符合要求，甚至开裂等工程问题。因此，探索二次衬砌的施工流程和质量控制方法对于隧道建设具有重要的意义。
2. 工程概况
（1）某高速公路隧道位于留坝县武关驿镇，G316国道西侧。隧道按左、右线分离式设计，左线隧道进口桩号ZK163+332，出口桩号ZK164+505，长1173m；右线隧道进口桩号YK163+300，出口桩号YK164+493，长1193m，均属长隧道。
（2）进洞段位于褒河右岸二级阶地后缘与谷坡的过渡地段，现状条件下自然坡坡面稳定。现坡面为残坡积与冲洪积多成因的粉质黏土及碎石覆盖，其下为全强风化的片麻岩。
（3）本文以该高速公路隧道为例，对二次衬砌结构施工控制技术进行分析。
3.施工准备
（1）二次衬砌应在围岩及支护体系发生一定变形收敛后进行。因此，二次衬砌施工前，监控量测人员应复核初期支护结构变形是否稳定。变形趋于稳定判断标准：隧道变形速率明显趋于平缓；同时，隧道拱顶下沉和周边收敛累计位移值达到总的位移值的80%以上，并且，初支表面有裂隙的地方，裂隙不再继续发育。
（2）施工复测，由测量人员对隧道的中线、水平进行复测，以保证二次衬砌中线、高程的准确性。同时检查衬砌断面是否满足设计要求。
（3）对二次衬砌施工所需的原材料、机械设备的数量及质量进行检查，以确保本循环二衬混凝土能顺利一次灌注完成。
（4）进行衬砌台车、模板的检查修整，并满涂脱模剂。模板台车粗调就位后，由测量人员进行复测检查，复测弧形模板及模板台车高程、中线等是否符合设计要求，如检测不合格现场调整，直至符合设计要求后锁定台车，并采用撑杆进行固定。
（5）检查上环混凝土表面是否按照规范进行了清理，检查止水条、软式透水管等是否符合设计要求。防水板的挂设是否符合验收评定标准的要求，是否满足现场施工的需要，如不满足须立即采取补救措施。
4. 施工控制技术
二次衬砌施工的顺序是：由下而上，整体闭合，先超前施工隧底的仰拱和填充，然后采用衬砌模板台车整体浇筑墙部和拱部的混凝土，形成环状闭合结构。施工中采用仰拱弧形模板及钢端模先超前浇注仰拱和填充混凝土，达到强度后，模板台车就位浇筑边墙和拱部混凝土。二次衬砌台车窗口示意图如图1所示。
4.1整体浇筑方法和顺序。
（1）边墙以及拱部的混凝土浇筑采用分层、逐窗浇筑。
（2）边墙及拱部的混凝土浇筑应该连续浇筑，不得留有施工缝；拱墙混凝土应自两侧矮边墙起对称分层对称灌注，分层高度不宜大于1m，最大下落高度不能超过2m，台车前后混凝土高度差不能超过0.6m，左右混凝土浇筑面高差控制在50cm以内。另外，浇注速度不宜过快，防止台车上浮跑模（二次衬砌台车窗口示意图见图1）。
4.2左下、右下分部浇筑。
（1）在进行左下、右下部分浇筑时，将其分为三层浇筑，每一层浇筑高度为50cm。
（2）在浇筑第一层时，从左下A窗口浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（从矮边墙以上50cm），采用插入式振捣器振捣，每棒插入时间，一般不少于10～30s，以混凝土表面流平，出现水泥浆，且不显著坍落为宜。严格控制振捣时间，避免出现振捣不实、跑模和离析现象。
（3）然后分别从左下B、左下C、右下C、右下B、右下A重复上面施工过程，施工中使用的附着式振捣器分别为左下2、左下3、右下3、右下2、右下1伸入，完成振捣，完成左下、右下部分的第一层浇筑。
（4）在使用插入式振捣器作业时，应该按照快插慢拔的原则。插入式振动棒在混凝土中需要移位时，应竖向缓缓拔出。拔出时不得接触防水板，以防防水板受到损伤。同时，应该避免振捣棒碰到模板和预埋管线等。
（5）第一层浇筑完成之后，再从左下A窗口开始浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（从矮边墙以上100cm），重复第一层浇筑混凝土施工流程。当第二层施工完毕后，从左下A窗口浇筑混凝土，待混凝土浇筑到50cm时（左下、右下窗口下沿），重复第二层浇筑混凝土施工流程完成第三层的混凝土浇筑。当三层浇筑完成之后，关闭所有的窗口，完成左下、右下部分混凝土的浇筑。
4.3左中、右中分部浇筑。在进行左中、右中部分浇筑时，同样将其分为三层浇筑，每层浇筑高度为50cm。
（1）浇筑第一层。从左中A窗口浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（从矮边墙以上200cm），采用插入式振捣器振捣，每棒插入时间，一般不少于10～30s，以混凝土表面流平，出现水泥浆，且不显著坍落为宜。左中1振捣的时间，一般不少于10～15s。然后分别从左中B、左中C、右中C、右中B、右中A重复上面施工过程，施工中使用的附着式振捣器分别为左中2、左中3、右中3、右中2、右中1伸入，完成振捣。此时，完成左中、右中部分的浇筑。 （2）浇筑第二层。第一层浇筑完成后，从左中A窗口开始浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（从矮边墙以上250cm），重复第一层浇筑混凝土施工流程。
（3）浇筑第三层。当第二层施工完毕后，紧接着从左中A窗口浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（左中、右中窗口下沿），重复第二层浇筑混凝土施工流程完成第三层的混凝土浇筑。当三层浇筑完成之后，关闭所有的窗口，完成左中、右中部分的混凝土浇筑。
4.4左上、右上分部浇筑。左上、右上部分浇筑与上述方法大致相同，具体步骤为：
（1）浇筑第一层。在浇筑第一层时，从左上A窗口浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（从矮边墙以上350cm），采用插入式振捣器振捣，每棒插入时间，一般不少于10～30s，以混凝土表面流平，出现水泥浆，且不显著坍落为宜。然后振捣左上1，一般不少于10～15s。然后分别从左上B、左上C、右上C、右上B、右上A重复上面施工过程，附着式振捣器分别为左上2、左上3、右上3、右上2、右上1伸入，完成振捣，第一层浇筑完成。
（2）浇筑第二层。第一层浇筑完成后，从左上A窗口浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（从矮边墙以上400cm），重复第一层浇筑混凝土施工流程。
（3）当第二层施工完成后，紧接着从左上A窗口浇筑混凝土，待混凝土浇筑50cm时（左上、右上窗口下沿），重复第二层浇筑混凝土施工流程完成第三层的混凝土浇筑。当三层浇筑完成之后，关闭所有的窗口，完成左上、右上部分的混凝土浇筑。
4.5拱顶浇筑。拱顶混凝土采用预留泵送孔浇筑，预留的泵送孔分别拱顶1孔、拱顶2孔、拱顶3孔。当所有的准备就绪以后，分别从泵送孔1、泵送孔3泵送五次混凝土，每次浇筑的混凝土为2.4m3、2.5m3、2.6m3、2.8m3、3.5m3，浇筑完毕之后，采用附着式振捣器振捣15～20s。最后从泵送孔1、2分别泵送混凝土5.6m3，采用附着式振捣器振捣15～20s。再从3孔泵送混凝土约5.6m3，当水泥浆停止工作，并振捣15～20 s，即可完成二衬混凝土浇筑。
5. 结论
二次衬砌施工流程对于保证衬砌质量非常重要。本文二次衬砌采用新的施工流程，具体流程为：将衬砌断面分为左下、右下部分，左中、右中部分、左上、右上部分和拱顶部分分别进行施工。除拱顶部分外，其余部分的施工将分为三层，并对每层施工完成之后进行充分的振捣。拱顶部分的施工时，采用泵送混凝土的方法，分六次泵送，每次泵送完毕之后充分振捣，保证二次混凝土振捣密实、防止出现拱顶空洞等现象。与一般二次衬砌的施工方法相比，本文建议的施工方法具有连续施工、振捣充分的特点，可有效保证二次衬砌的密实性和完整性，减少施工裂缝的产生。
参考文献
[1]黄越，寇君淑，邓祥辉， 李鹏. 大断面浅埋公路隧道进口段施工风险评估及控制[J]. 西安工业大学学报， 2015， 35（6）： 453～458.
[2]刘志春， 李文江， 朱永全， 孙明磊. 软岩大变形隧道二次衬砌施作时机探讨[J]. 岩石力学与工程学报， 2008， 27（3）： 580～588.
[3]中华人民共和国交通运输部JTG F60-2009公路隧道施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2009.
[4]魏河海. 桩板结构在高天隧道基底溶洞施工中的应用[J]. 铁道建筑技术， 2015， 6： 48～52.
[5]李书静. 隧道二次衬砌矮边墙与边拱一次灌注施工技术[J]. 铁道工程学报， 2009（5）： 80～84.
[6]滕云. 隧道二次衬砌浇筑混凝土施工技术要点[J]. 黑龙江交通科技， 2014（8）： 23～25.
[7]李伟东. 公路隧道二次衬砌顶部脱空的分析和处理[J]. 交通科技与经济. 2009（2）：24～27.