浅谈张呼客专甲坝子隧道二次衬砌施工的技术控制

辛鑫

摘 要：本文结合的张呼客专甲坝子隧道具体施工实践，就客专铁路长大隧道二次衬砌施工的关键工序和技术控制进行了简要阐述。

关键词：客运专线；隧道施工；二次衬砌；技术控制

中铁十九局集团第六工程有限公司承建的张呼客运专线甲坝子隧道全长3186m。隧道位于地震动峰值加速度为0.1g地区。进出口采用等环宽斜切式洞门。全隧均采用曲墙（带仰拱）复合衬砌。洞身段DK123+010～DK123+200、 DK124+070～DK124+260、 DK125+165～DK125+355段设下锚段衬砌。全隧道均按新奥法施工，采用光面爆破及湿喷技术，按照有关要求对结构支护体系的稳定性进行监测、分析，并按照仰拱超前的原则组织施工，拱墙衬砌采用一次灌筑。现就隧道二衬砌施工进行介绍。

工艺流程：监控量测确定施作二次衬砌→布设轨道→台车移位→顶模中心高及边模净空检测→台车就位→面板整修、涂脱模剂→输送泵就位接输送管→浇注混凝土→养护输送泵、管清洗、拆除→台车与模板脱离并移至前一组模板处。

1.衬砌台车

隧道主洞二次衬砌全部采用整体式液压衬砌台车施工，斜井衬砌地段、正洞会车带、非绝缘锚段衬砌和悬挂风机地段衬砌等特殊断面二次混凝土衬砌，采用自制式组合钢模衬砌台车，台车长度9m，挡头模采用自制钢模和木模。每个隧道正洞作业面配备1台12m长全断面液压衬砌台车。衬砌台车定位采用激光导向仪。

2.钢筋制作及安装

钢筋在洞外下料加工，弯制成型，洞内绑扎。

钢筋焊接：热轧圆钢筋和螺纹钢筋均应采用闪光对焊。

钢筋冷拉调直：采用卷扬机在一块较平整的场地进行钢筋的冷拉。

钢筋下料：根据设计图纸的规格尺寸，在下料平台上放出大样，然后进行钢筋的下料施工。

钢筋成型：在钢筋加工平台上根据钢筋制作形状焊接一些辅助设施，人工利用套筒或扳手进行钢筋的成型加工。

钢筋骨架绑扎：严格按照图纸尺寸进行绑扎。

3.混凝土浇筑与运输

采用混凝土运输罐车运送混凝土。在运输过程中要避免出现离析、漏浆，并要求浇注时有良好的和易性，坍落度损失减至最小或者损失不至于影响混凝土的浇注与捣实，当有漏浆和离析发生时，在进入输送泵前启动罐车重新拌和，确保入模混凝土的质量。

混凝土的入模采用HBT60输送泵。模板台车就位并安设挡头板后即可进行混凝土的灌注。灌注混凝土之前，钢模板台车外表面需涂抹脱模剂，以减少脱模时的表面粘力。灌注混凝土时，先从台车模板最下排工作窗口进行灌注混凝土，灌注混凝土至混凝土快要平齐工作窗口时，关闭工作窗，然后从第二排工作窗口进行灌注混凝土，依次类推，最后于拱顶输料管处关闭阀门封顶。

主要考虑模板台车的自振系统，对个别部位辅以插入式捣固棒进行，模板台架施工时采用插入式捣固捧进行振捣。

采用插入式振捣棒振捣时，按“快插慢拔”操作。混凝土分层灌注时，其层厚不超过振动棒长的1.25倍，并插入下层不小于5cm，振捣时间为10～30s。振捣棒应等距离地插入，均匀地捣实全部混凝土，插入点间距应小于振捣半径的1倍。前后两次振捣棒的作用范围应相互重叠，避免漏捣和过捣。振捣时严禁触及钢筋和模板。

4.衬砌质量控制

合格的原材料、合理的配合比和严格的施工控制对确保混凝土质量来说缺一不可，主要施工环节工艺质量控制措施如下：

4.1 配合比监督管理

试验部门应在加强原材料质量控制的同时，加强配合比监督管理。试验室提供混凝土理论配合比，并根据砂石含水率测试结果，换算成混凝土施工配合比。骨料的吸水性随着天气的变化，其含水率波动非常大，因此在开盘前，应准确测定粗、细骨料的含水率，对粉煤灰也要检查其是否受潮，若受潮应测定其含水率，及时调整混凝土施工配合比，并据此填发施工配料单。拌合站应严格按试验室签发的施工配料单进行配料。

4.2 开盘计量检查

混凝土开盘前应认真检查自动计量系统，确保计量准确。拌制混凝土所用各项材料，均应按重量投料，偏差控制在允许的范围之内。

4.3 混凝土的搅拌

拌制混凝土应采用自动混凝土搅拌系统，投料顺序为：碎石、砂、水泥、粉煤灰、水及减水剂。自全部材料进入搅拌机开始搅拌起，至开始卸料时止，确保每盘混凝土搅拌时间至少2分钟，以使外加剂充分发挥作用，混凝土拌和物坍落度检查每工作班应进行2次，坍落度实测值应符合配合比设计范围。

4.4 浇筑

隧道衬砌施工多在起拱线以下的边墙上出现麻面、水泡和气泡等表面缺陷，严重影响混凝土外观质量，缺陷的产生与浇筑和振捣环节的控制有关，应采取综合措施，加以改进，以防止混凝土表面缺陷的出现采取以下措施：

分层分窗浇注，泵送混凝土入仓应自下而上，从已灌筑段接头处向未灌筑方向分层对称浇灌，防止偏压使模板变形。灌注下层混凝土时，应将台车中层窗口开启，以利排气；同理，灌注中层混凝土时，应将台车顶层窗口开启，以利排气。

灌注混凝土时，应在泵管前端加长若干米的软管，进入窗口时应伸入窗内并使管口尽量垂直向下，以避免混凝土直接泵向岩面，造成墙角和边墙出现蜂窝麻面。

混凝土浇筑时的自由倾落高度不宜超过2米，当超过时，应采用滑槽、串筒等器具，或通过模板上预留的孔口浇筑，应杜绝浇筑高度过高而不采取任何措施的浇筑方法。

严禁在泵车处加水。水灰比是混凝土强度的第一保证要素，有意加水会严重影响混凝土的技术指標。

混凝土封顶时应严格操作，尽量从内向端模方向灌注，排除空气，以保证拱顶灌注饱满和密实度。

保证混凝土连续浇筑，避免间歇时间过长，若超过2小时，则必须按浇筑中断进行工作缝处理。

4.5 振捣

采用插入式振捣器和衬砌台车上挂附着式振捣器两种方式进行振捣。插入式振捣器的移动间距不宜大于其作用半径的1.5倍，且插入下层混凝土中的深度宜为5～10cm，每个振点的振捣持续时间，以混凝土不再沉落，不再出现气泡，表面明显出现浮浆为度，在振捣过程中要使振捣棒避开钢筋，但要保证钢筋周围的混凝土均匀受振；附着式振捣器开动时间以混凝土浇满附着式振捣器振捣范围时开起，每次振动时间1-2分钟，谨防空振和过振，操作人员要注意加强观察，防止漏振和过振。

4.6 拆模

选择合理的拆模时间，利用全液压衬砌台车液压系统进行脱模，混凝土达到拆模控制强度所需时间应通过试验确定。脱模后要防止襯砌表面受到碰撞。

4.7 养护

混凝土洒水养护时间规定是：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥相对湿度<60%时，洒水养护14天；相对湿度在60%～90%时，洒水养护7天；相对湿度>90%时，可不洒水。

4.8 保证拱顶填充密实

严格控制水灰比、水泥用量和含砂率来保证混凝土中砂浆质量，降

低孔隙率。尽量减小水灰比，水灰比不能大于0.6，砂率为35～45%，灰砂比为1：2.0～1：2.5。确保水泥、砂子、石子、水和外加剂的质量要求。施工中严格按配合比准确计量。计量允许偏差为：水泥、水、外加剂为±1%；砂、石为±2%。。

严格控制混凝土的坍落度。结构防水混凝土的入模坍落度控制在11～14cm。

在模板台车上预留观察（注浆）孔，间距4～5m，观察孔用

φ50mm的锥形螺栓紧密堵塞，混凝土初凝后拧开螺栓，探测拱顶是否回填密实，如果有空洞，在混凝土具一定强度后且于模板拆除前压浆回填。

如果混凝土灌注过程中拱顶回填不满，那么应采取二次插管浇注的方法，首先在挡头板位置预留排气孔，然后由内向挡头板方向压灌混凝土。

在挡头板处，拱腰线以上预埋注浆管，间距3m，如果发现有空洞，在混凝土具一定强度后且于模板拆除前压浆回填。

5.结语

通过对以上关键工序进行了严格的技术控制，张呼客运专线甲坝子隧道二衬施工合格率达100%，优良率98%，完全满足了设计要求，为今后类似施工积累了经验。