鐵路隧道襯砌施工成套技術(shù)(圖文并茂)

1、鐵路隧道襯砌施工成套技術(shù)中國(guó)鐵路總公司工程管理中心龔成明博 士教授級(jí)高工二一六年十二月北京目 錄010203隧道襯砌工藝探索和創(chuàng)新的背景隧道襯砌主要施工工裝和工藝介紹展望1、襯砌防排水施工技術(shù)2、仰拱與填充分層澆筑技術(shù)3、襯砌邊墻滑槽逐窗分層澆筑技術(shù)4、拱頂澆筑及帶模注漿施工技術(shù)5、水溝電纜槽快速施工技術(shù)一、隧道襯砌工藝探索和創(chuàng)新的背景 隨著高鐵規(guī)模不斷擴(kuò)大，隧道的比重也在不斷增加。截至2015年底，全國(guó)累計(jì)投入運(yùn)營(yíng)的鐵路隧道共有12525座，累計(jì)長(zhǎng)度12067km，是世界上鐵路隧道最多的國(guó)家。目前，在建鐵路隧道工程(不含今年開(kāi)通的隧道），共計(jì)2046座，累計(jì)長(zhǎng)度7964km。自2010年以來(lái)

2、，因隧道質(zhì)量問(wèn)題引發(fā)的事故是比較多的。而隧道的質(zhì)量問(wèn)題具有隱蔽性、突發(fā)性、復(fù)雜性、反復(fù)性這四個(gè)特性。針對(duì)這些問(wèn)題，工管中心在去年下發(fā)了2015199號(hào)文，研究解決隧道拱頂空洞、厚度不足問(wèn)題。京沈客專京冀公司于2015年11月著手研究如何推動(dòng)落實(shí)中心文件要求，成立科研小組，試驗(yàn)大綱，在2016年2月底完成試驗(yàn)報(bào)告，3月26日召開(kāi)首次現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)。11月17日在京沈客專京冀段召開(kāi)了全路現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)。引 子一、隧道襯砌工藝探索和創(chuàng)新的背景（一）問(wèn) 題1.拱頂襯砌開(kāi)裂、掉塊、滲水襯砌厚度不足、空洞及襯砌背后不密實(shí)是病害的主要原因。即拱頂混凝土灌注工藝與預(yù)判無(wú)具體的直觀方法或標(biāo)準(zhǔn)。第二章 徑向帶模注漿工藝目

3、的及作用襯砌厚度嚴(yán)重不足，且埋有木方等各種建筑廢品一、隧道襯砌工藝探索和創(chuàng)新的背景（一）問(wèn) 題2.脫空回填注漿的異?，F(xiàn)象在回填注漿時(shí)，發(fā)現(xiàn)臨近一環(huán)襯砌開(kāi)裂掉塊，發(fā)現(xiàn)襯砌內(nèi)安放有木條，且襯砌厚度最薄處僅有4cm。一、隧道襯砌工藝探索和創(chuàng)新的背景（一）問(wèn) 題3.邊墻開(kāi)裂、滲水、骨料堆積邊墻混凝土不密實(shí)是病害的主要原因，即未分層逐窗灌注。也有對(duì)特殊巖土認(rèn)識(shí)不足或?qū)λ奈：φJ(rèn)識(shí)不足的問(wèn)題。一、隧道襯砌工藝探索和創(chuàng)新的背景（一）問(wèn) 題4.仰拱上鼓、開(kāi)裂、滲水仰拱幾何形狀不正確是病害的主要原因，即無(wú)仰拱專用腹模與端模。也有仰拱底部虛渣清理不徹底的問(wèn)題。一、隧道襯砌工藝探索和創(chuàng)新的背景縱深推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化管理（二

4、）創(chuàng) 新 動(dòng) 力一、隧道襯砌工藝探索和創(chuàng)新的背景提 高隧道施工技術(shù)水平降 低隧道施工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)避 免隧道襯砌質(zhì)量缺陷一、隧道襯砌工藝探索和創(chuàng)新的背景隧道襯砌三個(gè)部位樹(shù)立“以工裝保工藝，以工藝保質(zhì)量，以質(zhì)量保安全”的管理理念一、隧道襯砌工藝探索和創(chuàng)新的背景改造和推廣應(yīng)用了多項(xiàng)新工裝工藝二、隧道襯砌主要施工工裝和工藝介紹二、隧道襯砌主要施工工裝和工藝介紹1. 襯砌防排水施工技術(shù)二、隧道襯砌主要施工工裝和工藝介紹1.襯砌防排水施工技術(shù)采用紅外線激光定位裝置定位。通過(guò)激光燈發(fā)射的投影光斑，調(diào)節(jié)激光發(fā)射機(jī)位置，確認(rèn)光斑間距，實(shí)現(xiàn)熱熔墊圈精準(zhǔn)定位。防水板激光定位1.襯砌防排水施工技術(shù)防水板鋪掛使用半自動(dòng)鋪設(shè)

5、臺(tái)車輔助鋪掛，臺(tái)車主要由行走系統(tǒng)、門架支撐系統(tǒng)、作業(yè)平臺(tái)、小車行走拱形軌道、自動(dòng)提升軌行小車。防水板鋪掛臺(tái)車1.襯砌防排水施工技術(shù)防水板固定采用超聲波焊接工藝，提高了焊接質(zhì)量，確保固定牢固。防水板超聲波焊接1、襯砌防排水施工技術(shù)采用縱向止水帶熱熔焊接接長(zhǎng)工藝，確?？v向止水帶焊接質(zhì)量，尤其安裝在仰拱頂面后，預(yù)留足夠長(zhǎng)度以便焊接操作?？v向止水帶接長(zhǎng)1、襯砌防排水施工技術(shù)縱向止水帶定位采用緊線器拉直，專用卡具固定，熱熔焊接接長(zhǎng)等工裝工藝，確保縱向止水帶埋設(shè)位置正確，極大地提高了安裝質(zhì)量?？v向止水帶定位1、襯砌防排水施工技術(shù)襯砌臺(tái)車使用翻轉(zhuǎn)式鋼木組合端模，通過(guò)翻轉(zhuǎn)合頁(yè)精準(zhǔn)定位環(huán)向中埋式止水帶，為環(huán)向中

6、埋式止水帶的安裝質(zhì)量提供了硬件保障。環(huán)向止水帶定位2. 仰拱輕便模板安裝及分層澆筑技術(shù)2. 仰拱輕便模板安裝及分層澆筑技術(shù)工藝原理仰拱與填充為什么要分開(kāi)澆筑？很多人都在思考這個(gè)問(wèn)題，其實(shí)我的回答也不一定正確。首先是設(shè)計(jì)與驗(yàn)標(biāo)要求，其次是結(jié)構(gòu)受力需要，其三是如何保證它的幾何形狀與密實(shí)度？2. 仰拱輕便模板安裝及分層澆筑技術(shù)工藝流程2.仰拱輕便模板安裝及分層澆筑技術(shù)從中心向兩側(cè)安裝仰拱下端模；采用16鋼筋與圍巖進(jìn)行錨固（相當(dāng)于地錨）。2.安裝仰拱下端模2.仰拱輕便模板安裝及分層澆筑技術(shù)2.仰拱輕便模板安裝及分層澆筑技術(shù)2.仰拱輕便模板安裝及分層澆筑技術(shù)2.仰拱輕便模板安裝及分層澆筑技術(shù)2. 仰拱輕

7、便模板安裝及分層澆筑技術(shù)通過(guò)仰拱專用腹膜振搗窗口依次從下往上逐層澆筑，逐窗振搗。7.仰拱混凝土澆筑2.仰拱輕便模板安裝及分層澆筑技術(shù)2. 仰拱輕便模板安裝及分層澆筑技術(shù)9.仰拱填充層澆筑仰拱混凝土終凝后，開(kāi)始澆筑填充層混凝土。建議最好一次澆筑到位，少留施工縫2.仰拱輕便模板安裝及分層澆筑技術(shù)仰拱與填充芯樣2. 仰拱輕便模板安裝及分層澆筑技術(shù)仰拱雷達(dá)掃描2.仰拱輕便模板安裝及分層澆筑技術(shù)仰拱檢測(cè)報(bào)告2. 仰拱輕便模板安裝及分層澆筑技術(shù)3. 襯砌邊墻滑槽逐窗分層澆筑技術(shù)3. 襯砌邊墻滑槽逐窗分層澆筑技術(shù)現(xiàn)狀：施工現(xiàn)場(chǎng)“一孔灌到底”的現(xiàn)象十分普遍，形成施工間隙縫、人字坡、骨料堆積，出現(xiàn)強(qiáng)度不足、滲漏

8、水等質(zhì)量缺陷，給運(yùn)輸安全帶嚴(yán)重隱患。01通過(guò)主料斗、主溜槽、“三通”分流槽、分流串筒和入窗溜槽結(jié)合的方式，簡(jiǎn)單操作相應(yīng)的插板閥門，使混凝土流向各工作窗口，實(shí)現(xiàn)二襯拱墻混凝土的逐窗進(jìn)料澆筑。工藝原理3. 襯砌邊墻滑槽逐窗分層澆筑技術(shù)灌注系統(tǒng)探索與改進(jìn)第二階段第三階段第一階段3.襯砌邊墻滑槽逐窗分層澆筑技術(shù)3.襯砌邊墻滑槽逐窗分層澆筑技術(shù)分流路徑安裝主料斗3.襯砌邊墻滑槽逐窗分層澆筑技術(shù)安裝三通分流槽安裝分流串筒3.襯砌邊墻滑槽逐窗分層澆筑技術(shù)調(diào)節(jié)分流串筒閥門控制流向一級(jí)工作窗口調(diào)節(jié)分流串筒閥門控制流向二級(jí)工作窗口抽拉三級(jí)溜槽控制混凝土入模至三級(jí)工作窗口澆筑視頻3.襯砌邊墻滑槽逐窗分層澆筑技術(shù)邊墻

9、混凝土澆筑通過(guò)開(kāi)啟、關(guān)閉擋板，實(shí)現(xiàn)邊墻混凝土分層逐窗入模。3.襯砌邊墻滑槽逐窗分層澆筑技術(shù)襯砌外觀3.襯砌邊墻滑槽逐窗分層澆筑技術(shù)邊墻芯樣3.襯砌邊墻滑槽逐窗分層澆筑技術(shù)雷達(dá)檢測(cè)波形圖3.襯砌邊墻滑槽逐窗分層澆筑技術(shù)邊墻混凝土強(qiáng)度報(bào)告3. 襯砌邊墻滑槽逐窗分層澆筑技術(shù)工藝對(duì)比4.拱頂澆筑及帶模注漿施工技術(shù)4. 拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)本工藝核心技術(shù) 簡(jiǎn)單地說(shuō)，本技術(shù)解決了困惑我們隧道工程管理人員多年的質(zhì)量心病，借用一句廣告詞：誰(shuí)用誰(shuí)知道，用了都說(shuō)好！4. 拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)本工藝核心技術(shù) （1）核心一：通過(guò)預(yù)埋徑向RPC管，預(yù)判拱頂襯砌厚度，觀察灌注混凝土?xí)rRPC管口的溢漿情況，

10、解決襯砌厚度不足的問(wèn)題； （2）核心二：混凝土灌注結(jié)束后及時(shí)進(jìn)行帶模注漿，RPC注漿管管口均溢漿，表明注漿飽滿，解決拱頂脫空問(wèn)題； （3）由于及時(shí)注漿，漿體與混凝土結(jié)合完全，襯砌結(jié)構(gòu)整體性好。 （4）通過(guò)統(tǒng)計(jì)每環(huán)注漿量可倒逼拱頂混凝土灌注施工質(zhì)量，同時(shí)，可在襯砌臺(tái)車頂部安裝紅外線探頭進(jìn)行監(jiān)控，標(biāo)準(zhǔn)灌注質(zhì)量。4、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)工藝亮點(diǎn) （1）通過(guò)簡(jiǎn)化預(yù)埋管及注漿施工工藝、改進(jìn)注漿工裝及襯砌微膨脹注漿結(jié)合料料，將襯砌拱頂澆筑的隱蔽工程轉(zhuǎn)化為“可見(jiàn)”工程，預(yù)防襯砌拱頂缺陷（2）微膨脹注漿結(jié)合料具有修復(fù)施工間隙縫、冷縫及混凝土不密實(shí)、缺棱掉角等缺陷；通過(guò)漿體的滲透堵塞防水板破損，形成“蘑

11、菇”型栓塞，具有堵水功能（3）采用隧道襯砌專用注漿機(jī)注漿，該設(shè)備集制漿、儲(chǔ)漿、壓漿多功能為一體，且具有較高的注漿壓力，可充分克服低水料比漿體的管道阻力和漿液垂直輸送的阻力；（4）利用襯砌臺(tái)車的支撐，混凝土澆筑完及時(shí)注漿。施工時(shí)間短，不影響其它工序。（5）統(tǒng)計(jì)每環(huán)襯砌注漿量，實(shí)施過(guò)程管理和考核，倒逼施工班組提高襯砌灌注質(zhì)量4、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)工藝流程4、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)臺(tái)車注漿孔制作及安裝攝像頭（首次）臺(tái)車模板設(shè)置4個(gè)注漿孔焊接內(nèi)嵌螺栓的固定法蘭盤(pán)端模安裝攝像監(jiān)控14、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)安裝RPC注漿管試穿、量測(cè)，預(yù)估襯砌厚度標(biāo)記、記錄，制作注漿管、溢漿十字槽頂

12、緊防水板，并固定錨固3 新材料-RPC注漿管 （1）具有較高的強(qiáng)度，能夠頂緊防水板，不被混凝土擠壓折斷，同時(shí)在脫模時(shí)，可以直接敲擊拆除，無(wú)需電焊或切割，不影響預(yù)埋管周邊的混凝土，使用非常方便； （2）RPC管相比于PVC管、鋼管更適合于臺(tái)車帶模注漿工藝，與襯砌混凝土粘結(jié)性能更好。4、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)澆筑拱墻襯砌混凝土攝像頭監(jiān)控混凝土澆筑，預(yù)埋管溢漿判斷內(nèi)部混凝土飽滿程度。44、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)安裝注漿組合件安裝連接含有套筒、止?jié){球閥、注漿壓力表、快速接頭組件的連接件，并連接高壓注漿管。5 隧道襯砌專用注漿機(jī)，整機(jī)質(zhì)量為800kg，額定壓力為4Mpa，額定流量2m/h。該

13、設(shè)備走行僅需一人拖動(dòng)即可行走，移動(dòng)十分方便，勞動(dòng)強(qiáng)度較低，效率較高。4、拱頂澆筑及帶模注漿施工技術(shù)注 漿首先對(duì)主注漿孔（1#孔）進(jìn)行注漿，控制水料比為0.18。觀察端模出漿情況及注漿壓力，端模出漿或者壓力超過(guò)1.0MPa時(shí)，換至下一注漿孔繼續(xù)注漿，各孔依次注漿。6注漿結(jié)合料為預(yù)拌砂漿，現(xiàn)場(chǎng)加水直接使用，使用方便；具有良好的流動(dòng)性和可泵送性，較高的充填粘度；0.18水料比，不泌水，凝結(jié)后強(qiáng)度高；與混凝土粘接性能好，有利于襯砌混凝土施工縫及冷縫的修復(fù)。4、拱頂澆筑及帶模注漿施工技術(shù)4、拱頂澆筑及帶模注漿施工技術(shù)4、拱頂澆筑及帶模注漿施工技術(shù)RPC管脫模的適用性脫模時(shí)直接敲擊折斷，便于襯砌臺(tái)車脫模，

14、不卡模板，不彎曲變形?？朔虽摴芸５娜毕?。94、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)4、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)拱頂檢測(cè)波形圖應(yīng)用效果 采取襯砌拱頂取芯、雷達(dá)掃描檢測(cè)，結(jié)果證明拱頂混凝土無(wú)脫空，整體性好，襯砌厚度滿足設(shè)計(jì)要求，實(shí)體質(zhì)量合格。4、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)應(yīng)用效果采取襯砌拱頂取芯、雷達(dá)掃描檢測(cè)，結(jié)果證明拱頂混凝土無(wú)脫空，整體性好，襯砌厚度滿足設(shè)計(jì)要求，實(shí)體質(zhì)量合格。拱頂芯樣 4、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)應(yīng)用效果采取對(duì)拱頂襯砌取芯、雷達(dá)掃描檢測(cè)，結(jié)果均證明拱頂混凝土無(wú)脫空，整體性好，襯砌厚度滿足設(shè)計(jì)要求，實(shí)體質(zhì)量合格。拱頂外觀4、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)注漿材料鐵科院材料及

15、環(huán)保檢測(cè)報(bào)告RPC注漿管鐵科院檢測(cè)報(bào)告4、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)4、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)AB襯砌實(shí)體質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告4、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)工藝分析4、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)1.普通注漿液與原襯砌形成“兩層皮”，不利于襯砌的整體性；2.通常一次無(wú)法飽滿，須多次注漿；3. 襯砌厚度嚴(yán)重不足時(shí)，須加固或重建；帶模注漿回填注漿襯砌混凝土達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，須額外搭設(shè)腳手架，因預(yù)埋的PVC注漿管易堵塞或傾覆，須重新鉆孔；影響后續(xù)工序及施工進(jìn)度；1.采用高水灰比水泥漿由于強(qiáng)度低、收縮大且泌水，須多次反復(fù)注漿，施工成本高；2.后期整治襯砌厚度不足的費(fèi)用巨大，尤其是進(jìn)入運(yùn)營(yíng)階段后

16、加固費(fèi)用非常高且影響安全理念：前置注漿理念：事后注漿縱向預(yù)埋PVC管注漿工藝的缺點(diǎn)1.縱向預(yù)埋PVC管節(jié)點(diǎn)多，須進(jìn)行縱向連接和三通連接，變形大，固定難度大。2.增加防水板的負(fù)荷，加大下垂和脫落風(fēng)險(xiǎn)。3.澆筑混凝土?xí)r易脫落或堵塞，造成無(wú)法注漿或注漿失敗。4、拱頂澆筑砼及帶模注漿施工技術(shù)4、拱頂澆筑及帶模注漿施工技術(shù)注漿過(guò)程中現(xiàn)象首次注漿過(guò)程中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象：1.施工縫中出漿液？4、拱頂澆筑及帶模注漿施工技術(shù)注漿過(guò)程中現(xiàn)象首次注漿過(guò)程中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象：2. 施工間隙縫或不密實(shí)處出漿液。4、拱頂澆筑及帶模注漿施工技術(shù)注漿過(guò)程中現(xiàn)象首次注漿過(guò)程中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象：3.盲管中出漿液。盲管出漿說(shuō)明了什么？左

17、圖是首次注漿，排水盲管中有漿液流出回填注漿時(shí)出漿情況。右圖是回填注漿情況，幾乎所有的環(huán)向施工縫和部分縱向施工縫都有漿液流出，需要全面封閉才能注滿。4、拱頂澆筑及帶模注漿施工技術(shù)注漿過(guò)程中現(xiàn)象首次注漿過(guò)程中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象：4.不可思議的現(xiàn)象。完全是人為故意所致，必須強(qiáng)化管理，否則，再好的工藝都會(huì)走樣。左圖是混凝土灌注后用木棍捅的情況（空洞）。注漿管掉落。右圖是帶模注漿擠壓出的泌水，人為加水后的情況。4、拱頂澆筑及帶模注漿施工技術(shù) 從前面首次注漿過(guò)程中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象可以看出，在施工中，我們的工序質(zhì)量以及檢驗(yàn)批把關(guān)不到位，要不，怎么會(huì)出現(xiàn)施工縫、盲管等有出漿現(xiàn)象。同時(shí)，有些缺陷是我們無(wú)法把控的，比如

18、施工不連續(xù)引起的混凝土不密實(shí)等。5、水溝電纜槽快速施工技術(shù)軌行式液壓水溝電纜槽臺(tái)車按12m長(zhǎng)設(shè)計(jì)，通過(guò)液壓系統(tǒng)控制模板上下、左右移動(dòng)，調(diào)整兩側(cè)模板的平面位置和頂面高程，使模板模板位置滿足水溝電纜槽結(jié)構(gòu)尺寸要求。5、水溝電纜槽快速施工技術(shù)確定出水溝電纜槽平面定位基準(zhǔn)線和標(biāo)高基準(zhǔn)線，并在臺(tái)車就位后進(jìn)行復(fù)核5、水溝電纜槽快速施工技術(shù)電纜槽端頭必須鑿毛，鑿毛要求露出新鮮混凝土面積不低于75%；并用高壓水將鑿毛后邊墻結(jié)合面和基底沖洗干凈，確保基底無(wú)積水、無(wú)雜物。5、水溝電纜槽快速施工技術(shù)隧道水溝外側(cè)壁設(shè)計(jì)為單層豎向HRB40016鋼筋，間距為20cm，主筋植入仰拱填充面下34cm，縱向分布筋為10圓鋼，間距20cm，縱向鋼筋搭接長(zhǎng)度不小于35cm。5、水溝電纜槽快速施工技術(shù)接地端子焊接，澆筑完成后及時(shí)找出接地端子并貼上專用標(biāo)識(shí)牌以示標(biāo)記。5、水溝電纜槽快速施工技術(shù)水溝電纜槽臺(tái)車走行至澆筑位置后，通過(guò)調(diào)整升降、平移油缸將模板移動(dòng)至設(shè)計(jì)位置，并控制標(biāo)高至設(shè)計(jì)標(biāo)高。安裝橫向固定桿和定位卡，擰緊定位螺栓，使模板位置固定。5、水溝電纜槽快速施工技術(shù)澆筑過(guò)程中，加強(qiáng)混凝土振搗；澆筑完成后及時(shí)進(jìn)行第一次抹面，待混凝土初凝時(shí)進(jìn)行第二次抹面，保證混凝土表面平整、無(wú)氣泡、菱角分明。5、水溝電纜槽快速施工技術(shù)