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谈连拱隧道二衬施工工艺质量控制

[摘要]初期支护结束以后,当围岩的收敛趋于稳定以后,进行洞身二次衬砌施工。复合式衬砌施工通过围岩自稳、初支、二衬3维一体的模式进行建设,二衬混凝土浇筑完成,达到衬砌混凝土强度要求,形成抗荷环,加强了围岩变形支撑,为此隧道在建设完成后投入运营提供了可靠的安全保障。二衬防水层结合二次衬砌来保证了隧道的不渗不漏。本文通过梳理施工现场施工工艺流程,对其关键质量控制点并进行总结,以期对后期施工提供借鉴指导意义。

[关键词]施工工艺流程;二衬防排水;二衬钢筋绑扎;二衬砼浇筑

1施工工艺流程

此隧道两隧洞洞身衬砌全部采用全断面整体式衬砌,使用衬砌长度为12m的边顶拱式砼衬砌钢模台车进行施工。根据设计及规范要求,先行洞与后行洞安全错距为40m,先行洞与后行洞保持安全错距,相继交替进行两洞洞身衬砌施工。每板衬砌长度为12m,按计划每个循环6天完成。衬砌混凝土严格按照设计配合比由就搅拌站集中拌制后运输至施工现场,采用SCS-100型输送泵泵送灌注,浇筑前先使用规定砂浆进行润管、通管处理,保证校准顺利进行。混凝土入模以后,确保高性能混凝土在灌注过程中振捣密实,采用人工操作手持震动棒通过预留工作窗口及时进行振捣并结合模板台车附带平板振捣器进行联合振捣。

2二衬防排水施工

初期支护结束以后,通过设置环向、纵向、横向排水管结合纵向盲沟进行排水施工。首先,在初支与二次衬砌之间铺设一层1.5mm厚防水板+防水土工布,铺设于已完成初期支护段的拱部、拱腰及边墙部位。第二道防水措施为二衬钢筋绑扎完毕、做好预留、预埋件之后浇筑不低于P6的C30防水混凝土。模板台车定位以后,在隧道变形缝处施作中埋式橡胶止水带进行止水;在隧道施工缝处通过铺设膨胀橡胶止水条+背贴式止水带进行止水。

2.1防水施工

二次衬砌施工前,通过第三方进行初支断面检测合格以后进行防水层铺设施工。在铺设土工布、防水板之前,首先对初支断面外观进行检查,对喷射砼凹凸不平处进行凿除、补喷处理,确保其喷射砼表面平整圆顺,并达到设计洞身初期支护厚度;切断凸出的锚杆及外露的钢筋头,以防止防水板被其刺破。

2.1.1衬砌排水在初期支护和二次衬砌之间布设纵、环向系统排水盲沟;纵向排水管全隧贯通布置,纵向坡度与隧道相同。环向采用φ5cm软式透水管HDPE打孔波纹管与ψ型弹簧排水管,ψ型弹簧排水管原则上在渗水较集中处铺设。横向排水管设置间距根据开挖后地下水情况设置,设置间距不大于10m,横坡不小于2%。设于纵向排水管与纵向盲沟之间,纵向排水管中汇集的地下水经横向排水管进入纵向盲沟中的盲管,排出洞外。

2.1.2施工缝及沉降缝防水施工沉降缝设置在衬砌形式发生变化处,根据实际施工情况,二次模筑混凝土衬砌平均按12m一道施工缝,沉降缝可兼作施工缝。在设有沉降缝的位置,施工缝宜调整到同一位置。沉降缝宽2cm,从基础(仰拱)至拱顶全环设置,缝内填塞沥青木丝板,在衬砌混凝土中部设背贴式橡胶止水带或膨胀型橡胶止水带。

2.1.3背贴式橡胶止水带施工质量控制①运输、装卸、布设过程中防止损伤止水带;②背贴式止水带应存放在阴凉的仓库内,防止暴晒和雨淋并远离污染性强的化学物质;③布设时,位置准确,用刚劲卡固定牢固,确保在浇筑混凝土过程中不发生位移;

2.2衬砌防水施工质量控制

(1)二衬防水施工前,先由第三方检测单位对初支断面进行检测,经检测若发现空洞现象,应严格按照设计规范要求及时采取注浆回填措施进行处理。对于已完成初期支护段的渗漏水情况较严重段,通过采用注浆加固、引排补喷等措施进行止水处理,确保初期支护断面表面密实、平整。(2)已完成喷射砼的初支面应平整无鼓包、无明显的凹凸起伏现象。凸起部分进行凿除,凹陷处进行补喷,确保初支表面平整密实无空鼓。(3)二衬混凝土浇筑段应与防水层的铺设段保持1~2板的距离,在加工、安装二衬钢筋时应采取防护措施,防止灼伤损坏防水板;根据围岩等级的不同,二衬与掌子面之间保持规定的安全步距。(4)切除突出的尖锐物体,保持仰拱底基层无杂物、无积水,下料前应根据图纸标高尺寸、断面尺寸、测量定位定好的基准线,准确裁剪。(5)使用双缝热熔自动爬焊机对防水板进行焊接。焊接时,控制好焊接机的速度和焊接温度,避免烫伤防水板。焊接完毕后,对预留的空气道进行气密性试验,以在0.25MPa压力作用下持续充气5分钟后空气道内压力降不得大于10%为标准,检测其焊接质量是否合格,对漏气不合格处进行及时补焊处理,直至合格为止。(6)防水挂作业台车加工焊接牢固,对关键部位进行加固处理,满足受力支撑条件,设置可伸缩操作平台,能够方便达到衬砌断面的各个角落进行防水挂布施工。(7)根据设计要求,先进行精确放样,通过弹出标准线进行试铺后精确确定所需防水板的尺寸,施工时要尽量减少接头数量。严格按准测量基准线进行防水板铺设;先根据设计及规范对防水板固定点的间距要求,在隧道拱部和边墙用冲击钻钻孔后将木楔打入喷射混凝土中,然后打入水泥钉,最后将复合防水板自身所带的固定绳系在水泥钉上并打结系死。(8)铺设固定防水板。将混凝土表面整理清洁平整并进行空洞检查合格后,在隧道拱顶通过测量精确标出隧洞纵向中心线,先从拱顶开始,将裁剪好的防水板中心线与喷射砼表面标记的标志相重合,由拱顶向两侧展开铺设,通过固定绳将复合防水板系紧在已打入喷射混凝土内的水泥钉上。

3二衬钢筋焊接绑扎

待隧道防排水系统施作完毕后可进行拱部二衬钢筋的安装。拱部防排水及二衬钢筋安装均采用12m长移动式台车进行施工。二衬钢筋安装较衬砌混凝土浇筑段要超前一环,使钢筋的验收与调整不影响混凝土浇筑。二次衬砌钢筋在钢筋加工棚内完成,安装工作由施工人员在二衬台车上完成,安装钢筋时,严格控制纵向、环向、两层钢筋之间的钢筋间距并满足设计和规范要求,焊接前对钢筋进行打弯处理,焊缝饱满、搭接长度符合设计要求。质量控制要点如下。(1)钢筋进场检验批符合相关要求,接头力学试验必须合格。(2)钢筋焊接时,严禁损伤二衬防水板。(3)焊接后对焊头应全部作外观检查,焊缝应饱满均匀、无裂纹、气孔、夹渣及明显咬肉等质量缺陷,帮条或搭接焊接头的焊缝有效厚度不应小于主筋30d,焊缝宽度不应小于主筋80d。(4)二衬钢筋绑扎完后,检查轮廓尺寸,经检查合格后在内圈层纵向连接筋上挂设保护层垫块,确保在衬砌混凝土浇筑完成以后,其保护层厚度满足设计规范要求,避免出现钢筋纹现象。(5)在二衬钢筋的连接过程中,为防止钢筋由于自重或混凝土浇筑过程中发生变形,在外圈层主筋上布置混凝土垫块,梅花型布置,保证混凝土保护层满足设计要求。(6)定位时,台车与上组搭接长度控制在10cm左右;台车中心线及高度经复测满足要求后,应将台车支撑系统锁死并加固稳固。

4二衬砼浇筑

混凝土浇筑前,工区按照“三检制度”程序检查到位,并向监理工程师报检,验收通过后方可进行混凝土浇筑作业。拱部二衬浇筑顺序由两侧拱墙底部向顶部对称进行,拱墙处混凝土从台车两侧预留的浇筑孔口浇筑,顶部混凝土由顶部天窗进行浇筑。

4.1混凝土浇筑施工注意要点

(1)在衬砌送混凝土到达现场以后,及时对泵管使用按设计配合比拌制的水泥砂浆进行润管、通管处理。(2)混凝土运输采用混凝土罐车,为避免衬砌混凝土在运输途中产生离析现象,应严格控制运距及混凝土温度。(3)衬砌混凝土通过输送泵管自下而上分层、左右两侧对称向拱顶的顺序进行浇筑。浇筑时配备满足施工要求的混凝土运输车,由指定的具有足够生产能力的搅拌站进行拌制,保持运输道路通畅,运距控制在合理的范围之内。(4)在砼输送管的端部设置溜槽,通过溜槽使浇筑砼进入仓体,禁止浇筑砼直接冲防水板到达浇筑部位,控制垂距不得大于1.2m,以防止砼离析。(5)在浇筑的过程中,混凝土应供应及时,输送泵处于连续运转状态,泵送砼连续浇筑。(6)当浇注砼距离工作窗下边50cm时,要提前关闭作业窗口,关闭窗口时应将窗口附近的杂物及残渣及时清理干净,并拧紧锁窗螺栓,避免由于工作窗口闭合不紧密导致窗口缝隙漏浆现象出现。(7)在浇筑隧道衬砌起拱线以下部位时,应有效措施控制砼的性能、坍落度和振捣方式,减少气泡,从而达到改善衬砌砼的表面质量的效果。(8)在施工时,入模砼温度控制在32℃以内。(9)浇筑混凝土通过工作窗口使用手持式振捣棒进行振捣密实,并结合模板台车自带平板振捣器进行联合振捣,确保浇筑混凝土振捣密实。手持式震动棒振捣时,不得使模板、钢筋、防排水设施、预埋件等产生移位。(10)在衬砌混凝土强度达到80%以后进行拆模,并根据湿度情况拆模后不间断进行洒水养护,养护时间满足砼强度要求。

4.2拱顶充填注浆

为避免衬砌混凝土浇筑完成以后,洞顶出现空洞、不密实现象,待衬砌混凝土达到设计强度以后,根据第三方检测单位出具检测报告,对存在空洞、不密实部位通过预留拱顶注浆管对已浇筑衬砌断面进行注浆回填处理。在二衬混凝土浇筑前,在每衬砌模板顶部预埋注浆管,采用水泥浆进行注浆充填,其配合比符合设计要求并结合现场试验确定,注浆压力不超过1MPa。

5结语

通过梳理二衬施工工艺流程,严格把控二衬施工的每一个重要环节,提高初支喷射砼质量,精确控制初支净空,严格按照规范设计要求施作防排水系统,加强二衬钢筋绑扎质量管控及二衬砼浇筑施工过程的质量控制,可有效避免二衬施工质量问题的出现,对二衬施工的质量有明显改观。

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作者:施洺 邓庭彦 李延志 单位:中国建筑第七工程局有限公司

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