隧道二衬混凝土厚度控制技术

隧道二衬混凝土厚度控制技术

周开鹏

重庆川九建设有限责任公司重庆市渝北区

摘要：隧道施工属循环周期作业,根据新奥法原理,很多人士对二衬是否受力意见不统一;实际施工中遇到重庆彭水喀斯特地貌、炭质泥岩、遇水降级等情况,二衬还是显得尤为重要;二衬钢筋保护层厚度更是二衬的一道重要工序、影响较大。从目前各项目反映的检测结果来看,钢筋保护层厚度检测合格率普遍不理想;又主要以二衬钢筋保护层偏厚为主。

关键词：隧道二衬；钢筋保护层；厚度控制

在公路工程建设过程中,由于施工环境及位置的影响,施工技术难度是比较高的,而且随着交通压力的增大,桥梁、隧道等的建设质量及效率要求也不断提升,合理应用各类先进的施工技术体系,并且加强技术质量管理,才能够有效应对公路施工中存在的人为或客观问题。隧道建设是公路施工中的一个关键性项目,在施工过程中,通常会采用新奥法施工技术,并根据实际情况结合使用其他关键性施工技术,在隧道明洞段采用整体式衬砌,余下地段均采用复合式衬砌,在施工过程中,常常出现隧道二次衬砌厚度不足的问题,影响到隧道建设质量,必须寻找合适的治理方案。

1隧道二衬作用及厚度不足的危害

按照新奥法原理设计的公路隧道,采用复合式衬砌结构形式,其中二次衬砌是不可缺少的必要组成部分。地质条件良好的围岩在初期支护后,结构基本稳定,二次衬砌成为安全储备受力结构。在浅埋段、断层、土质隧道等软弱围岩地质段,初期支护很难保证围岩结构的长期稳定,二次衬砌则起到控制围岩变形的作用并保证隧道的长期稳定。

二衬厚度不足,结构有效受力截面将减小,无法满足受力要求,局部产生应力集中,安全储备不够。尤其是在拱顶和拱腰部位,因为弯矩较大,如果二衬厚度不足,容易产生裂缝。因此在施工生产过程中,必须严格保证二衬厚度满足设计要求。

2隧道二衬厚度的质量要求

根据《公路隧道施工技术规范》(JTGF60-2009)表8.9.6规定,衬砌厚度不小于设计值。《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)表10.11.2规定,衬砌厚度实测项目为涉及结构安全和使用功能的关键项目,其合格率不得低于90%。根据《公路隧道施工技术规范细则》(JTGTF60-2009)6.3节规定,当岩层完整、岩石抗压强度大于30MPa并确认不影响衬砌结构稳定和强度时,允许岩石个别突出部位(每1m2内不宜大于0.1m2)欠挖,但其隆起量不得大于50mm。

3技术应用

3.1施工准备

3.1.1钢筋间距定位卡设计与加工

(1)准备螺纹钢或圆钢长度2~4m做定位卡主杆件,螺帽、螺栓成套(型号)若干做间距控制定位点;采用焊接方式把主杆件和定位点固定,前后面对称设置,主要应对隧道围岩等级变化,随之二衬环向钢筋间距的变化。未使用时可把螺栓拧出放置。

(2)从仰拱开始控制钢筋环向间距,在二衬施工时,就能保证环向钢筋间距,整体施工质量和在应对浇筑砼时钢筋骨架的稳定性有很大改善,最终对保护层厚度整体合格率有明显提升。

3.1.2二衬双层钢筋厚度定位筋设计与加工

(1)定位钢筋数量及构造:根据经济和施工方便的角度,一般采用16钢筋,构造调整为“U”型形状,方便在双层钢筋的内净空处有效连接和固定。

(2)厚度定位筋加工:在钢筋场设置专人加工“U”筋,具体尺寸按隧道围岩等级、衬砌类型变化而确定的二衬砼厚度,再减去保护层厚度和双层钢筋外径而得出。

3.2二衬钢筋保护层厚度控制技术

3.2.1技术原理

通过定位卡和定位筋,严格控制钢筋骨架施工质量,同时达到整体规整、稳固。一是实现提高工序产出质量,减少后期补救;二是不容易因自重失稳和浇筑振捣砼而轻易变形。

3.2.2技术流程

定位放线→安装岩面(外)层钢筋→定位放线→安装厚度定位筋(纵环)→安装内层钢筋→安装保护层垫块→二衬台车就位→封模浇筑砼。

3.3工序控制

(1)安装岩面层钢筋:首先控制岩面一层钢筋定位轴线,从仰拱钢筋安装开始;通过定位卡控制环向钢筋间距,并准确控制拱脚边墙预埋钢筋位置,把控源头方便后期二衬钢筋安装时能很好的连接和就位。

(2)厚度定位筋布置:环向(两车道)一般设置7排定位筋,呈梅花形布置,主要均匀分布在拱顶、拱腰。纵向(12m/板)一般设置5排。

(3)安装二层钢筋:再次进行测量放线,确定二层钢筋的具体位置。

(4)安装保护层垫块:可采用专用或定制保护层限位卡,并精确计算其外廓尺寸和做好位置分布,牢固安装在外层钢筋上。

(5)二衬台车就位:应严格检查中线、高程、断面和净空尺寸。汽车泵泵管行走连接方式和浇筑加固方式,必须独立设置,不能带动、震动台车而致偏位,影响二衬钢筋保护层厚度控制。

(6)封模浇筑砼:混凝土采用泵送砼,由混凝土分流串桶(槽)从二衬台车检查窗泵入,按照先拱脚后拱部的顺序对称、连续进行浇筑,通过检查窗进行检查并对其封闭继续向拱顶部位浇筑直至合拢;确需中断时,时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑时间,并在下层砼初凝前浇筑完成上层混凝土。振捣采用插入式振捣器和台车模板外挂的附着式振动器,按上述方式做好钢筋的稳固措施,将大大减少浇筑和振捣引发钢筋的变形和移位。注意预留注浆孔位置,模板台车前行后及时采用雾炮机养生。

4技术特点

二衬混凝土厚度是重要的分项施工内容,社会关注度高;本技术具有优质高效的优点,有较好的社会效益。

4.1节约成本

由于该技术采用常规材料、设备,通过优化定位卡和定位筋设计与加工,工具式定位卡可取出周转使用,且容易组织施工;做到了定位钢筋用量少,又避免盲目各种加固或加固后效果不明显。可以减少钢材消耗,减少验收结果不符的返工耗时耗费,所以总体降低施工成本。

4.2加快进度

有序的加固,标准化施工,保证一次性验收通过,且为后期浇筑砼而保证钢筋保护层厚度合格率提供基础支撑。防止没有规矩的加固,后期不符合要求或变形的来回整改;形成流水作业,在实际案例中,可实现12m/3d的施工速度。

4.3安全管理

钢筋定位卡能直接定位和稳固二衬钢筋,防止工人安装时倾倒;对安全生产起到一定辅助作用。

4.4质量控制

施工过程中相关部门作为项目部质量日常检查的重点全程参与。控制好定位卡的使用频率和其本身的摆放误差,防止操作人员不规范;控制好保护层限位卡的尺寸准确性、位置分布;控制好浇筑方式,防止过多过重的挤压钢筋和模板而变形移位,引发偏位都对二衬钢筋保护层厚度合格率有很大影响。按此方法控制各个工序,将比一般情况下提升30~50%的二衬混凝土厚度合格率。

结论

二衬厚度的控制,需杜绝开挖轮廓线的欠挖,使用符合设计尺寸的钢拱支撑,加强喷射砼工艺,精确定位二衬台车。在初期支护和二衬施工前,做好断面扫描,检查开挖和初期支护断面,发现有欠挖和侵限部位,及时处理至设计轮廓尺寸后,才能进行下一道工序。

参考文献

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