二襯混凝土防脫空工藝

1、二次襯砌混凝土防脫空工藝（云桂鐵路項(xiàng)目經(jīng)理部 張春光）1 前言目前隧道襯砌均設(shè)計(jì)為復(fù)合式襯砌，一般情況下、級(jí)圍巖二襯承受30%的圍巖松弛荷載，、級(jí)圍巖二襯承受圍巖松弛荷載的50%。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算時(shí)，均是按復(fù)合式襯砌背后回填密實(shí)、襯砌背后圍巖能提供徑向彈性抗力考慮的。因此，不論是拱部二襯背后脫空，還是邊墻二襯背后脫空的危害，均改變了二襯結(jié)構(gòu)受力，使二襯局部受力加大，造成了安全隱患。拱部二襯背后脫空則安全隱患更大。二次襯砌拱頂脫空時(shí)，拱部均為正彎矩即拱部上緣受拉，按常規(guī)配筋拱部上緣不配受力鋼筋，這就會(huì)使拱部上緣受拉開裂，導(dǎo)致滲漏水和腐蝕鋼筋，進(jìn)而使二次村砌混凝土破壞。另一方面，二次襯砌拱頂脫空以

2、后，圍巖失去應(yīng)有的保護(hù)和支護(hù)，可能使圍巖松馳和變形增大，進(jìn)而導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)、脫落破壞。因此，二次襯砌頂部脫空現(xiàn)象是必須加以預(yù)防和處理的。鑒于上述原因，我項(xiàng)目部組織專業(yè)技術(shù)人員對(duì)隧道二襯背后脫空的預(yù)防進(jìn)行了研究。2 工藝原理造成隧道二襯背后脫空的主要環(huán)節(jié)包括：光爆控制、濕噴砼平整度控制、防水板鋪設(shè)、模板加固、混凝土澆筑、振搗等。通過對(duì)各相關(guān)環(huán)節(jié)的工藝控制，可有效減少二襯背后脫空現(xiàn)象。3 工藝特點(diǎn)1）通過加強(qiáng)光面爆破的控制，使圍巖周邊形成平滑圓順的表面，不僅控制周邊超欠挖，也為初期支護(hù)表面平順、防水板密貼鋪設(shè)等創(chuàng)造有利條件。2）采取優(yōu)化、規(guī)范工藝措施有效控制防水板松弛度，避免基面局部凹凸處的防水板因

3、緊繃而造成背后脫空。3）通過優(yōu)化混凝土澆筑、振搗工藝和加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)控制，避免因墻部混凝土下沉，以及因拱頂泵送砼順序、配合比等造成拱頂脫空。4 適用范圍公路、鐵路、地鐵等工程項(xiàng)目的暗挖隧道二次襯砌施工。5 主要引用標(biāo)準(zhǔn)高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（TB10753-2010）、鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（TB104242010）、高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南（鐵建設(shè)2010241號(hào)）、鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南（鐵建設(shè)2010241號(hào)）。6 二襯防脫空施工方法6.1 造成二襯脫空的因素分析6.1.1 開挖及初支對(duì)二襯脫空的影響(1) 光面爆破效果差是造成隧道二襯背后脫空的首要因素。對(duì)于、級(jí)圍巖

4、段，因初支一般不設(shè)計(jì)鋼架，噴砼很難使表面平順，使得防水板很難密貼初支；對(duì)于、級(jí)圍巖段，光爆差則有時(shí)會(huì)造成鋼架架立不平順，造成起伏現(xiàn)象，使得防水板很難密貼初支。(2) 光面爆破效果較好，但由于初支施工時(shí)未對(duì)局部掉塊部位進(jìn)行掛網(wǎng)處理、噴射手技術(shù)水平較差或責(zé)任心不強(qiáng)等原因造成局部空洞或表面不平順。6.1.2 防水板施工對(duì)二襯脫空的影響(1) 防水板鋪設(shè)松弛度不足，局部緊繃，在防水板與噴砼面之間形成空腔。(2) 防水板鋪設(shè)松弛度過大，形成褶皺，造成二襯背后脫空。(3) 防水板采用吊帶掛設(shè)，防水板與初支之間會(huì)產(chǎn)生一定的自由度，澆筑砼時(shí)易造成防水板局部緊繃而背后脫空。(4) 防水板固定點(diǎn)數(shù)量不足，砼澆筑過

5、程中易因砼摩擦力而下坍，引起拱部防水板緊繃而脫空。6.1.3 模板施工對(duì)二襯脫空的影響(1) 模板臺(tái)車底部支撐不牢靠，如果臺(tái)車在砼強(qiáng)度不足以承受自重前發(fā)生下沉、變形則可能導(dǎo)致二襯背后脫空。(2) 擋頭板封堵不嚴(yán)實(shí)，漏漿，造成二襯背后脫空或不密實(shí)。此情況多出現(xiàn)于拱頂處。6.1.4 混凝土澆筑對(duì)二襯脫空的影響(1) 混凝土澆筑時(shí)僅利用個(gè)別窗口，混凝土流動(dòng)距離過長(zhǎng)，距灌注窗口遠(yuǎn)處易因混凝土供應(yīng)數(shù)量不足、壓力不足而造成脫空。(2) 混凝土澆筑過程中未振搗密實(shí)，澆筑完成后混凝土受自重下沉，造成拱部脫空。(3) 混凝土澆筑至拱部時(shí)，難以精確掌握混凝土量，拱部混凝土灌注量不足而致使拱部局部形成脫空。(4)

6、拱頂混凝土采用一次泵滿的方式施工，搗固后混凝土下沉致使拱頂形成空腔。(5) 下坡施工時(shí)，澆注段與上循環(huán)之間會(huì)形成空氣囊（拱部）而造成襯砌背后空洞。(6) 混凝土擴(kuò)散度不足，封頂時(shí)局部泵送不到位，造成二襯脫空。6.1.5 養(yǎng)護(hù)對(duì)二襯脫空的影響(1) 混凝土拆模前，如模板臺(tái)車被運(yùn)輸車輛撞擊，則可能造成模板臺(tái)車移位，導(dǎo)致二襯脫空。(2) 混凝土自身收縮、徐變由于混凝土本身的特性，其在澆注后要發(fā)生收縮和徐變，致使襯砌與圍巖或防水板間出現(xiàn)空隙，此種原因造成的空隙一般小于2cm。6.2 二襯防脫空施工工藝6.2.1 防脫空工藝流程通過上述分析可知，影響二襯脫空的因素涉及施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，需從開挖、初支、防水

7、板鋪設(shè)、模板、砼澆筑、砼振搗、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)加以控制。工藝控制流程如圖1。6.2.2 嚴(yán)格控制光面爆破效果(1) 將周邊眼間距控制在50cm以內(nèi)，圍巖為薄層狀時(shí)進(jìn)一步縮小周邊眼間距至45cm。(2) 周邊眼所用藥卷直徑為32mm時(shí)，采用間隔裝藥；所用藥卷直徑為25mm時(shí)，采用連續(xù)裝藥。對(duì)于裝藥量，通過試驗(yàn)不斷優(yōu)化。炮眼采用炮泥堵塞30cm以上。(3) 對(duì)于、級(jí)圍巖段，一是盡量減小外插角，二是考慮爆破后找頂?shù)挠绊懣刂沏@眼輪廓線。(4) 嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)施測(cè)量放樣工作，邊墻開挖時(shí)亦須測(cè)量放樣。圖1 二襯防脫空工藝流程圖6.2.3 加強(qiáng)對(duì)初支施工質(zhì)量的管理(1) 噴砼施工前，先對(duì)局部掉塊部位進(jìn)行掛網(wǎng)處理。(2)

8、噴射作業(yè)自下而上連續(xù)進(jìn)行，噴射角度與受噴面垂直，噴嘴與受噴面的距離控制在0.61.8m，噴射手須根據(jù)回彈情況動(dòng)態(tài)調(diào)整。(3) 鋼架制架方面，一是使按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)制作鋼架，避免長(zhǎng)短不一；二是須通過測(cè)量放樣，使各鋼架位于同一高度、同一平面內(nèi)。(4) 對(duì)較大下凹處，須噴至大至圓順；鋼架間須噴射平整，避免噴砼厚度嚴(yán)重不足時(shí)在鋼架兩側(cè)表面高度突變，嚴(yán)禁出現(xiàn)肋骨現(xiàn)象。(5) 噴砼完成后當(dāng)班清除腳部多余混凝土，局部超噴的部位要當(dāng)班清除，避免凝結(jié)成塊，影響初支平整度。初支表面的鋼筋頭也要及時(shí)清除。6.2.4 嚴(yán)格按規(guī)范要求鋪設(shè)防水板(1) 拱頂隧道中線兩側(cè)各3米范圍內(nèi)的防水板固定點(diǎn)間距控制在0.6m以內(nèi)，拱腰部

9、位的防水板固定點(diǎn)間距控制在0.8m以內(nèi)，邊墻的防水板固定點(diǎn)間距控制在1.0m以內(nèi)，梅花形布置；基面凹凸較大處增加因定點(diǎn)，使防水板與基面緊貼。(2) 防水板固定采用焊接工藝，避免采用吊帶掛設(shè)產(chǎn)生的下垂。(3) 防水板松弛度控制方面，一是要松緊適宜，二是不僅要注意環(huán)向松弛度，還要注意縱向松弛度。(4) 混凝土灌注過程中，在灌注窗口采用專用支撐絲杠對(duì)防水板進(jìn)行固定，減少澆筑過程混凝土對(duì)防水板的拖拽效應(yīng)。6.2.5 保證模板施工質(zhì)量(1) 操作模板臺(tái)車前行至待襯砌位置后，關(guān)閉行走電機(jī)，并在行走輪處打好木楔或使用阻車器，防止溜車或襯砌中骨架受偏力產(chǎn)生位移，引起跑、爆模。(2) 旋緊底梁下的螺旋支腿，并確

10、保軌道下軌枕數(shù)量充足、基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)。(3) 邊模調(diào)整至設(shè)計(jì)尺寸后，上好所有側(cè)模絲杠并確保旋緊。(4) 澆筑混凝土前再次復(fù)查臺(tái)車的加固系統(tǒng)，確保支撐可靠。(5) 澆筑混凝土前檢查一遍澆注窗口，保證各窗口均可正常使用。(6) 擋頭板須封堵嚴(yán)實(shí)，接縫嚴(yán)密，避免漏漿。6.2.6 強(qiáng)化混凝土澆筑、振搗工藝控制(1) 嚴(yán)禁澆筑混凝土?xí)r僅利用中間一排窗口，避免混凝土流動(dòng)距離過長(zhǎng)，距灌注窗口遠(yuǎn)處易因混凝土供應(yīng)數(shù)量不足、壓力不足而造成脫空。(2) 澆筑混凝土?xí)r不得直接沖向防水板板面，一是防止混凝土離析，二是防水混凝土拖拽防水板造成脫空。(3) 在模板臺(tái)車上設(shè)置附著式振搗器，邊墻部位每側(cè)3個(gè)、拱腰部位每側(cè)3個(gè)、拱頂2

11、個(gè)?；炷翝仓^程中采用插入式振搗器配合附著式振搗器搗固。(4) 封頂灌注至少利用兩個(gè)泵送孔，確保灌注到位。(5) 封頂時(shí)適當(dāng)減緩泵送速度，以利搗固、排氣和觀察充填情況。(6) 上坡施工時(shí)，在擋頭板處緊貼拱頂最高處設(shè)置排氣兼觀察孔。澆筑砼從低往高進(jìn)行，若擋頭板處排氣孔泄流由稀變濃，可確認(rèn)灌注飽滿，結(jié)束灌注。(7) 下坡施工時(shí)，利用靠近上循環(huán)的端頭設(shè)置排氣兼觀察孔，頂部孔口距防水板約2cm。澆筑砼從低往高進(jìn)行，若排氣孔泄流由稀變濃，可確認(rèn)灌注飽滿，結(jié)束灌注。(8) 控制混凝土施工配合比，拱部封頂混凝土適當(dāng)提高坍落度。(9) 拱頂預(yù)埋3根注漿管，供襯砌后拱頂作注漿處理，確保拱頂砼密實(shí)。6.2.7

12、脫模養(yǎng)護(hù)(1) 拆模時(shí)間不宜過早，在初期支護(hù)變形穩(wěn)定后施作的二次襯砌砼強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到8MPa以上；初期支護(hù)變形穩(wěn)定前施作的二次襯砌砼強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%。(2) 在模板臺(tái)車端面上貼反光輪廓標(biāo)，警示運(yùn)輸車輛，避免撞擊造成臺(tái)車移位。6.2.8 及時(shí)檢測(cè)、總結(jié)、改進(jìn)在襯砌施工200m后即安排雷達(dá)檢測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)問題，以便改進(jìn)施工工藝、總結(jié)提高，減少后續(xù)施工襯砌脫空現(xiàn)象的發(fā)生，促進(jìn)襯砌質(zhì)量的提高。7 二襯背后脫空的處理方法7.1 脫空處理方案脫空高度小于10cm時(shí)，采用42mm小導(dǎo)管壓注純水泥漿處理，水灰比為0.5:10.8:1。脫空高度達(dá)到10cm以上時(shí)，采用42mm小導(dǎo)管壓注水泥砂漿處理，水泥砂

13、漿要具有較強(qiáng)的流動(dòng)性。7.2 脫空處理施工工藝7.2.1 鉆孔施工（1）布孔：首先檢測(cè)結(jié)果確定脫空的位置，鉆設(shè)注漿孔、排氣孔，并將排氣孔設(shè)于較高處。排氣孔同時(shí)兼具檢測(cè)功能。（2）鉆孔：在標(biāo)記鉆孔處用風(fēng)槍進(jìn)行鉆眼，根據(jù)檢測(cè)襯砌實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行鉆孔，要邊鉆邊進(jìn)行測(cè)量，防止超鉆破壞防水板。鉆眼到達(dá)實(shí)際襯砌厚度處停止鉆孔，檢測(cè)襯砌背后是否脫空和防水板是否破損。如鉆孔深度達(dá)到實(shí)測(cè)厚度仍未鉆透時(shí)，應(yīng)邊鉆邊測(cè)量，并做好記錄。7.2.2 注漿施工（1）注漿前先檢查管路和機(jī)械狀況，確認(rèn)正常后做壓漿實(shí)驗(yàn)，確定合理的注漿參數(shù)，指導(dǎo)施工。（2）注漿過程中隨時(shí)檢查孔口、鄰孔有無(wú)串漿現(xiàn)象，如發(fā)生串漿，應(yīng)立即停止注漿或采用間歇

14、式注漿封堵串漿口，直至下排孔漿液注滿為止，方可采用快硬水泥砂漿或錨固劑封堵。注漿過程中壓力如突然升高，可能發(fā)生堵管，應(yīng)停機(jī)檢查。（3）下排孔漿液注滿時(shí)，采用中間孔繼續(xù)注漿，其余兩孔封堵好，在注漿時(shí)觀察上面排氣孔，直至漿液注滿為止，可停止注漿，并及時(shí)封堵注漿口和排氣孔。（4）注漿過程派專人負(fù)責(zé)盯控，填寫注漿記錄表，記錄注漿時(shí)間、漿液消耗量及注漿壓力等數(shù)據(jù)，觀察壓力表值、注漿孔串漿、流漿程度。（5）當(dāng)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)管（排氣管）開始流出漿液時(shí)，則基本注滿，須再保持緩慢注漿，當(dāng)壓力出現(xiàn)持續(xù)升高時(shí)，停止注漿。7.3 脫空處理施工注意事項(xiàng)（1）鉆孔前，精確測(cè)定鉆孔的平面位置、實(shí)際施工厚度等。（2）施工中嚴(yán)格控制鉆機(jī)偏移及卡鉆。（3）施工中做好鉆孔記錄，做到邊鉆邊量測(cè)，及時(shí)掌握鉆孔深度，杜絕防水板鉆破。（4）鉆孔處采用高標(biāo)號(hào)防滲水砼封堵密實(shí)。7.4 脫空處理效果評(píng)定注漿處理完成14天后，采用雷達(dá)復(fù)檢，確保處理合格。8 應(yīng)用實(shí)例云桂鐵路石林隧道全長(zhǎng)18208m，設(shè)置“一貫通平導(dǎo)+兩斜井”輔助正洞施工。截止2012年8月底，云桂鐵路石林隧道正洞開挖9.4km，二