浅谈隧道复合衬砌施工技术

浅谈隧道复合衬砌施工技术

杨旭博

杨旭博(中铁七局集团第五工程有限公司河南郑州450016)

摘要：目前，隧道衬砌施工由过去的手工操作走向综合机械化，大大提高了隧道衬砌质量和工作效率。本文简单介绍了复合式衬砌技术，并以实际工程为例，对复合式衬砌隧道的初期支护、防水、二衬等重点工艺进行了介绍。

关键词：复合式衬砌；初期支护；防水；二衬

一、复合式衬砌复合式衬砌是指分内外两层先后施作的隧道衬砌。在隧道开挖后，先及时施作与围岩密贴的外层柔性支护（一般为喷锚支护），也称初期支护，容许围岩产生一定的变形，又不致于造成松动压力的过度变形。待围岩变形基本稳定以后再施作内层衬砌（一般是模筑的），也称二次支护。

复合式衬砌的外、内层复合方式有以下几种：喷锚支护和混凝土衬砌；喷锚支护和喷射混凝土衬砌；可缩式钢拱喷射混凝土支护和模筑或喷射混凝土衬砌，以及装配式衬砌（管片）和模筑混凝土衬砌等。

最通用的是外层采用喷锚支护或轻型管片，内层采用整体式模筑混凝土衬砌。两层衬砌间的防水层，可采用喷涂乳化沥青等防水胶剂，或采用厚度不等的软聚氯乙烯薄膜、聚异丁烯片、聚乙烯片等防水卷材，并固定在支护上。为保证防水卷材施工接缝的质量，一般需要用热气焊接或电阻焊接，亦可用适当溶剂作溶解拼接。

二、隧道复合衬砌应用（一）工程概况某隧道K48+980~K49+295隧址为直线型隧道。轴线总体走向134°，隧道洞室线长315米，最大埋深83.152米,暗洞按新奥法施工，明洞按明挖法施工。围岩地质条件较差，含水量较高，围岩以Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级为主。隧道支护结构采复合式衬砌，分初期支护和二次支护。初期支护采用喷锚支护，二次衬砌采用现浇模筑混凝土。初期支护采用喷锚支护，由喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支护形式组合使用，根据不同围岩级别区别组合。锚杆支护采用全长粘结锚杆。初期支护喷射混凝土材料采用C20级混凝土。二次衬砌采用现浇模筑混凝土，利用荷载结构法进行衬砌内力计算和验算。施工时以新奥法理论为基础，采用控制爆破，加强初期支护和监控量测，及时修正支护参数和施工方法。

（二）初期支护技术1、超前小导管施工方案小导管选用外径Φ50mm壁厚5.0mm钢管，L=5m，小导管布置沿隧道开挖轮廓线向外倾斜，外插角为15°，环向间距50cm，可从型钢拱架腹部穿过，纵向前后相邻两排小导管搭接的水平投影长度不宜小于1.0m。注浆采用水灰比为1：1的水泥浆液，注浆压力应根据地层致密程度决定，一般为0.5～1.0MPa。

2、超前锚杆锚杆选用Φ22钢筋，L=3.5m，锚杆沿隧道开挖轮廓向外布置，外插角为15°。施工时根据地质情况具体确定最佳锚杆方向，环向间距60cm。

3、挂网按设计要求加工钢筋网，钢筋网采用φ6钢筋网（20cm×20cm网格），洞内铺挂，随开挖面起伏铺设，同定位锚杆固定牢固。钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜，混凝土保护层大于2cm。

4、格栅钢架设计有I18、I14两种型号型钢钢架及钢筋格栅钢架，格栅现场拼装加工。根据不同断面，选用不同形式的钢架支撑。人工作业平台配合装载机安装，安装时应注意钢架的垂直度，防止出现左前右后或前倾后倒现象。

5、湿喷隧道湿喷采用YSP-6（6m3/h）型湿喷机及瑞士ALIVA285（9m3/h）型湿喷机配合喷浆。

（三）防水层施工1、无纺布缓冲层铺设在喷射混凝土隧道拱顶部正确标出隧道纵向的中线，再使裁剪好的无纺布缓冲层中心线与喷射混凝土上的这一标志相重合，从拱顶部开始向两侧下垂铺设。用射钉固定垫片，将无纺布缓冲层固定在喷射混凝土上。

固定无纺布的垫片是隧道复合衬砌防水层施工的必要零部件，用水泥钉将它覆盖在无纺布缓冲层上，采用膨胀螺栓和塑料圆垫片固定于喷射混凝土基面上，固定点之间成梅花形布设，固定点之间的间距为：拱顶500-800mm，边墙800-1000mm。缓冲层之间的搭接宽度为100mm。铺设缓冲层时沿洞室环向进行铺设，不得拉得过紧，以免影响防水卷材的铺设，同时在分段铺设的缓冲层连接部位预留不小于200mm的搭接余量。

2、防水卷材铺设先在隧道拱顶部的无纺布上正确标出隧道纵向中心线，再使防水卷材的横向中心线与这一标志相重合，将拱顶部与圆垫片热熔焊接，与无纺布垫层一样从拱顶开始向两侧下垂铺设，边铺边与圆垫片热熔焊接。铺设时要注意与喷射混凝土面相密贴，并不得拉紧，留出搭接余量(20cm左右)。用热焊器对准塑料垫片所在位置进行热合，一般5秒钟即可。焊缝宽度不小于2cm。

3、止水带、止水条施工在衬砌浇筑工作缝处设置BF遇水膨胀橡胶止水条，在设置沉降缝处设置橡胶止水带。止水带、止水条安装时，以及在混凝土浇捣作业过程中，注意止水带的保护，如发现有破损，及时修补；在固定止水带和浇筑混凝土过程中，防止止水带偏移；加强混凝土振捣，排除止水带底部气泡和空隙，使止水带和混凝土紧密结合；止水带的接头根据止水部位采用不同的接头方法，止水带的搭接宽度为100mm，冷粘缝宽不小于50mm。

（四）二次衬砌施作防水层完毕后，衬砌台车开始定位，测量放线确定模板台车走行轨道的中线和轨面标高，台车就位后启动微调装置，用仪器校正模板外轮廓与设计净空相吻合，并锁定台车。再安装止水条及端头挡板，经检查合格后灌注混凝土，之后进行混凝土养护，砼达到规定强度后（在初期支护变形稳定后施工的，达到8Mpa以上；初期支护未稳定，提前施工砼的应达到设计强度的100%以上；特殊情况下，根据试验及量测结果确定），拆模移走，并对模板进行清理和涂脱模剂，再进行下一循环混凝土施工。

隧道二次衬砌灌注采用全断面液压轨行式台车，台车长度12m，一次施工长度11.8m,与上一环衬砌搭接0.2m。砼泵车运输，泵送入模，机械捣固。砼自模板预留口由两台输送泵左右对称同时灌注。由下向上，对称分层，先墙后拱灌注，倾落自由高度不超过2.0m。在砼浇筑过程中，派专人观察模板、支架、预埋件和预留孔洞的情况，当发现变形位移时，及时采取措施进行处理，砼灌注间断时间不超过45分钟，否则按施工缝处理。

在立模、拆模时，除应事先检查电机、油泵状况是否良好，电源连接是否正确外，其他电源（如振动器、拉线照明电缆、混凝土输送泵等）都应拆除。确定一切正常后，才能启动电机和油泵。安装模板时要预留2cm的沉落量。台车移动穿行时，钢模必须收拢到穿行要求位置，所有作业窗口必须关闭，否则不得穿行。移动中必须有专人掌握刹车器，防止台车溜放和冲撞。两套模板之间的接缝采用对接，若不密贴，必须进行处理，之后才能灌注砼。立模就位调整时，模板后端应以架设的模板为准；前端以隧道开挖面的拱顶和基底中心点及两侧的轨顶面标高为准。

砼浇注时应从中间检查窗注入，有效的保证混凝土中粗集料沉降而不离析，同时为防止离析，最好采用分支管和交换阀2～3个检查窗进行灌注。泌浆水混入混凝土中会形成低品质，而降低衬砌的均匀性和一体性，其次，已浇注的砼面会存在泌浆水，附着在模板上上形成水泡。因此，泌浆水应用在挡头板上的排水孔排出，从检查窗进行灌注时，可从相邻的检查窗和上面的检查窗进行振捣，因此，灌注检查窗依次从高位置变更到尽可能更高的位置之前，最好用检查窗进行砼的灌注。拱部的砼浇注，一般采用向上灌注方式，向上灌注方式比引拔方式的砼充填性要好，也可采用充填性更好的挤压方式，为防止拱顶空洞，台车就位前在拱顶每纵向3米按环向设3根直径5厘米的压浆孔，防止拱顶空洞后压浆处理。

参考文献[1]张华.论隧道复合衬砌施工技术[J].建筑工程技术与设计,2014年15期.[2]杨森.浅谈全液压隧道二次衬砌台车技术在工程中的应用[J].城市建设理论研究,2014年9期.