CN110242328A - 一种隧道二次衬砌施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道二次衬砌施工方法，采用合理的原材料配比和严格的施工工序，严格控制水灰比、水泥用量和含砂率来保证砼中砂浆质量，提高其砼的强度及抗裂、抗渗漏性能；采用合理的砼运送操作和泵送砼操作，严格控制砼的坍落度，减少砼坍落度损失，保持砼的和易性。采用高效、合理的浇筑和振捣工序，能够避免隧道衬砌施工多在起拱线以下的边墙上出现麻面、水泡和气泡等表面缺陷，使得浇筑的砼表面平整，保证砼外观的质量。

Description

一种隧道二次衬砌施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种隧道二次衬砌施工方法。

背景技术

二次衬砌是隧道工程施工在初期支护内侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌，与初期支护共同组成复合式衬砌。二次衬砌和初期支护相对而言，指在隧道已经进行初期支护的条件下，用混凝土等材料修建的内层衬砌，以达到加固支护、优化路线防排水系统、美化外观、方便设置通讯、照明、监测等设施的作用，以适应现代化高速道路隧道建设的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种砼浇筑密实、结构稳定、表面平整的隧道二次衬砌施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种隧道二次衬砌施工方法，包括下列步骤：

（1）钢筋制作及安装：钢筋在洞外下料加工，弯制成型，洞内绑扎；

（2）砼拌制：砼原材料按照施工配合比要求进行准确称量，按重量计，称量最大允许偏差为：胶凝材料±1％，专用复合外加剂±1％，粗、细骨料±2％，拌合用水1％；

搅拌时，先向搅拌机投入细骨料、水泥、矿物掺和料和专用复合外加剂，搅拌均匀后，再加入所需用水量，待砂浆充分搅拌后再投入粗骨料，并继续搅拌至均匀为止，上述每一阶段的搅拌时间不少于30s，总搅拌时间不少于2min，也不超过3min；

（3）砼浇筑与运输：采用砼运输罐车运送砼，砼的入模采用HBT60输送泵，衬砌台车就位并安设挡头板后即可进行砼的灌注，灌注砼之前，衬砌台车外表面需涂抹脱模剂；灌注砼时，先从台车模板最下排工作窗口进行灌注砼，灌注砼至砼快要平齐工作窗口时，关闭工作窗，然后从第二排工作窗口进行灌注砼，依次类推，最后于拱顶输料管处关闭阀门封；

采用插入式振捣器和衬砌台车上的附着式振捣器两种方式进行振捣；

（4）拆模：利用全液压衬砌台车液压系统进行脱模，砼达到拆模控制强度所需时间应通过试验确定，脱模后要防止衬砌表面受到碰撞；

（5）养护：砼洒水养护的时间根据相对湿度来进行，当砼的相对湿度大于90%时，可不洒水；当砼的相对湿度在60%～90%时，洒水养护7天；当砼的相对湿度小于60%时，洒水养护14天。

优选的，步骤（1）中热轧圆钢筋和螺纹钢筋采用焊接或机械连接；并采用调直机对钢筋进行调直。

优选的，所述衬砌台车为整体式液压衬砌台车。

优选的，步骤（2）中采用自动计量搅拌站集中搅拌；步骤（3）中砼在运送途中，运输车应保持每分钟2～4转的慢速转动。

优选的，步骤（2）中砼原料的水灰比≤0.6，砂率为35～45%，灰砂比为1：2.0～1：2.5；砼原料中的水泥为硅酸盐水泥，其中C3A含量小于8%，碱含量小于0.6%并不小于0.3%；采用细度模数为2.8～3.0的中砂，碎石最大粒径小于40mm。

优选的，步骤（3）中分层分窗浇注，泵送砼入仓应自下而上，从已灌筑段接头处向未灌筑方向分层对称浇灌，防止偏压使模板变形，灌注下层砼时，将台车中层窗口开启，以利排气；灌注中层砼时，将台车顶层窗口开启，以利排气。

优选的，步骤（3）中灌注砼时，在泵管前端加长若干米的软管，进入窗口时所述软管伸入窗内并使管口垂直向下，以避免砼直接泵向岩面，造成墙角和边墙出现蜂窝麻面。

优选的，步骤（3）中灌注砼时，砼浇筑时的自由倾落高度不超过2米；结构防水砼的入模坍落度控制在11～14cm。

优选的，步骤（3）中，采用插入式振捣器振捣时，按“快插慢拔”操作，砼分层灌注时，其层厚不超过振动棒长的1.25倍，插入下层砼中的深度为5～10cm，振捣时间为10～30s；振捣棒应等距离地插入，均匀地捣实全部砼，插入点间距应小于振捣半径的1倍；前后两次振捣棒的作用范围应相互重叠，避免漏捣和过捣；振捣时严禁触及钢筋和模板。

优选的，步骤（3）中，采用附着式振捣器时，附着式振捣器的开动时间以砼浇满附着式振捣器振捣范围时开起，每次振动时间1-2分钟，防止空振和过振。

二次衬砌的施做时间应安排在围岩和初期支护变形基本稳定，量测监控数据表明位移率明显减缓时，但是对于具有脆性的破碎围岩或浅埋段等情况下二次衬砌应尽早施做。所有隧道主洞二次衬砌全部采用整体式液压衬砌台车施工。砼采用自动计量的拌合站集中供应，搅拌运输车运送，砼输送泵泵送入模。衬砌施工中注意及时埋设回填注浆的预埋PVC管及其它附属设施的预埋件。洞门待洞口二次衬砌完成后适时施作。

本发明的有益效果在于：

本发明隧道二次衬砌施工方法中，采用合理的原材料配比和严格的施工工序，严格控制水灰比、水泥用量和含砂率来保证砼中砂浆质量，降低孔隙率；砼水灰比、砼水泥用量、砼外加剂掺量均严格控制，提高其砼的强度及抗裂、抗渗漏性能；通过调整配合比和掺用外加剂的方法增加砼的密实性，以达到防水的目的。

采用合理的砼运送操作和泵送砼操作，严格控制砼的坍落度，减少砼坍落度损失，保持砼的和易性。采用高效、合理的浇筑和振捣工序，能够避免隧道衬砌施工多在起拱线以下的边墙上出现麻面、水泡和气泡等表面缺陷，使得浇筑的砼表面平整，保证砼外观的质量。

具体实施方式

下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料。

实施例1：隧道二次衬砌施工方法，其特征在于，包括下列步骤：

（1）钢筋制作及安装：钢筋在洞外下料加工，弯制成型，洞内绑扎。

衬砌钢筋的绑扎成型主要在现场进行，钢筋工依靠绑扎台车在隧道内现场绑扎。绑扎前应核对钢筋级别、种类、直径、形状等是否符合设计及规范要求。

使用20-22#扎丝绑扎骨架，绑扎时，铁丝必须扎牢，不得有滑动折断移位等现象，以防止在浇注砼时松动和变形。对重点部位及易变形部位可施以一部分点焊以保证骨架的几何形状，绑扎好的钢筋必须横平竖直。

衬砌钢筋的环向筋接头需要在绑扎骨架上实施焊接，一般采用帮条单面焊焊接头，外侧钢筋也有采用双面搭接焊做法。施焊前必须清除钢筋焊接部位的铁锈、泥皮和油污。由于现场操作均为立焊作业，更应注重焊缝质量，钢筋焊缝要饱满,焊皮应敲净，不得有较大的夹渣、气孔、裂纹、焊瘤等缺陷。钢筋焊接长度：单面焊≥10d,双面焊≥5d。同一连接区段内主筋接头面积百分率不应大于50%，连接区段的长度为1.3L(L为搭接长度)。施焊操作过程中，在施焊的钢筋内侧（靠近防水卷材面的一侧）挂设隔热板，防止电焊热烤烫防水卷材。

二次衬砌全部采用整体式液压衬砌台车施工，下锚段衬砌和悬挂风机地段衬砌等特殊断面二次衬砌，采用组合钢模结合整体式衬砌台车，台车长度10m，挡头模采用自制钢模和木模。

（2）砼拌制：砼原材料按照施工配合比要求进行准确称量，按重量计，称量最大允许偏差为：胶凝材料±1％，专用复合外加剂±1％，粗、细骨料±2％，拌合用水1％。其中，砼原料的水灰比≤0.6，砂率为35～45%，灰砂比为1：2.0～1：2.5；砼原料中的水泥为硅酸盐水泥，其中C3A含量小于8%，碱含量小于0.6%并不小于0.3%；采用细度模数为2.8～3.0的中砂，碎石最大粒径小于40mm。

采用自动计量搅拌站集中搅拌，搅拌时，先向搅拌机投入细骨料、水泥、矿物掺和料和专用复合外加剂，搅拌均匀后，再加入所需用水量，待砂浆充分搅拌后再投入粗骨料，并继续搅拌至均匀为止，上述每一阶段的搅拌时间不少于30s，总搅拌时间不少于2min，也不超过3min。

砼开盘前应认真检查自动计量系统，确保计量准确。拌制砼所用各项材料，均应按重量投料，偏差控制在允许的范围之内。拌制砼应采用自动砼搅拌系统，投料顺序为：碎石、砂、水泥、粉煤灰、水及减水剂。自全部材料进入搅拌机开始搅拌起，至开始卸料时止，确保每盘砼搅拌时间至少2分钟，以使外加剂充分发挥作用，砼拌合物坍落度检查每工作班应进行2次，坍落度实测值应符合配合比设计范围。

搅拌砼前，严格测定粗细骨料的含水率，准确测定因天气变化而引起的粗细骨料含水量变化，以便及时调整施工配合比。一般情况下，含水量每班抽测2次，雨天随时抽测，并按测定结果及时调整砼施工配合比。采用电子计量系统计量原材料，用同位素测量法连续检测骨料的含水量，通过自动控制系统，自动调整拌合用水量；采用二次搅拌工艺。

炎热季节搅拌砼时，采取在骨料堆场搭设遮阳棚、采用低温水搅拌砼等措施降低砼拌合物的温度，或在傍晚和晚上搅拌砼，以保证砼的入模温度的相关规定。

（3）砼浇筑与运输：采用砼运输罐车运送砼，砼的入模采用HBT60输送泵，衬砌台车就位并安设挡头板后即可进行砼的灌注，灌注砼之前，衬砌台车外表面需涂抹脱模剂；灌注砼时，先从台车模板最下排工作窗口进行灌注砼，灌注砼至砼快要平齐工作窗口时，关闭工作窗，然后从第二排工作窗口进行灌注砼，依次类推，最后于拱顶输料管处关闭阀门封。

分层分窗浇注时，泵送砼入仓应自下而上，从已灌筑段接头处向未灌筑方向分层对称浇灌，防止偏压使模板变形，灌注下层砼时，将台车中层窗口开启，以利排气；灌注中层砼时，将台车顶层窗口开启，以利排气。

砼在运送途中，运输车应保持每分钟2～4转的慢速转动。在运输过程中要避免出现离析、漏浆，并要求浇注时有良好的和易性，坍落度损失减至最小或者损失不至于影响砼的浇注与捣实，当有漏浆和离析发生时，在进入输送泵前启动罐车重新拌合，确保入模砼的质量。

灌注砼时，在泵管前端加长若干米的软管，进入窗口时所述软管伸入窗内并使管口垂直向下，以避免砼直接泵向岩面，造成墙角和边墙出现蜂窝麻面。砼浇筑时的自由倾落高度不超过2米；结构防水砼的入模坍落度控制在11～14cm。

采用插入式振捣器和衬砌台车上的附着式振捣器两种方式进行振捣；采用插入式振捣器振捣时，按“快插慢拔”操作，砼分层灌注时，其层厚不超过振动棒长的1.25倍，插入下层砼中的深度为5～10cm，振捣时间为10～30s；每个振点的振捣持续时间，以砼不再沉落，不再出现气泡，表面明显出现浮浆为度，在振捣过程中要使振捣棒避开钢筋，但要保证钢筋周围的砼均匀受振。振捣棒应等距离地插入，均匀地捣实全部砼，插入点间距应小于振捣半径的1倍；前后两次振捣棒的作用范围应相互重叠，避免漏捣和过捣；振捣时严禁触及钢筋和模板。

采用附着式振捣器时，附着式振捣器的开动时间以砼浇满附着式振捣器振捣范围时开起，每次振动时间1-2分钟，防止空振和过振。

浇筑时，在台车上预留观察(注浆)孔，间距4～5m，观察孔用φ50mm的锥形螺栓紧密堵塞，砼初凝后拧开螺栓，探测拱顶是否回填密实，如果有空洞，在砼具一定强度后且于模板拆除前压浆回填。如果砼灌注过程中拱顶回填不满，那么应采取二次插管浇注的方法，首先在挡头板位置预留排气孔，然后由内向挡头板方向压灌砼。在挡头板处，拱腰线以上预埋注浆管，间距3m，如果发现有空洞，在砼具一定强度后且于模板拆除前压浆回填。

（4）拆模：利用全液压衬砌台车液压系统进行脱模，砼达到拆模控制强度所需时间应通过试验确定，脱模后要防止衬砌表面受到碰撞；

（5）养护：砼洒水养护的时间根据相对湿度来进行，当砼的相对湿度大于90%时，可不洒水；当砼的相对湿度在60%～90%时，洒水养护7天；当砼的相对湿度小于60%时，洒水养护14天。

二次衬砌施工时的注意事项：

①衬砌施作前先检查断面尺寸，并报监理工程师进行检查。检查合格后，根据有关测量数据将衬砌台车就位，并调试、配套有关设备。

②首先测量定位，测量工程师和隧道工程师共同进行水平、高程测量放样。通过轨道将台车移至衬砌部位，调好标高，按隧道衬砌内轮廓线尺寸调整好模板支撑杆臂。将基础内杂物和积水清除干净，斜坡基底要修凿成水平或台阶状，确保边墙砼基础稳固。

③根据技术设计的中线和标高铺设衬砌台车轨道，要求使用标准枕木和鱼尾板；轨距与台车轮距一致，左右轨面高差＜10mm。起动电动机使衬砌台车就位。涂刷脱模剂。

④起动衬砌台车液压系统，根据测量资料使钢模定位，保证钢模衬砌台车中线与隧道中线一致，拱墙模板成型后固定，测量复核无误。

⑤清理基底杂物、积水和浮渣；装设钢制挡头模板，按设计要求装设橡胶止水带，并自检防水系统设置情况。

⑥自检合格后报请监理工程师隐蔽检查，经监理工程师签证同意后灌注砼。

⑦在施工地下水较大地段的砼衬砌时，要加强对地下水的检测，及时调整砼的配合比。

⑧衬砌施工缝端头必须进行凿毛处理，用高压水冲冼干净。

⑨按设计要求预留沟、槽、管、线及预埋件，并同时施作附属洞室砼衬砌。

⑩砼衬砌灌注过程中，要杜绝破坏防水板现象发生。施工缝接头处要严防漏浆，确保接缝处质量。

上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种隧道二次衬砌施工方法，其特征在于，包括下列步骤：

（1）钢筋制作及安装：钢筋在洞外下料加工，弯制成型，洞内绑扎；

（2）砼拌制：砼原材料按照施工配合比要求进行准确称量，按重量计，称量最大允许偏差为：胶凝材料±1％，专用复合外加剂±1％，粗、细骨料±2％，拌合用水1％；

搅拌时，先向搅拌机投入细骨料、水泥、矿物掺和料和专用复合外加剂，搅拌均匀后，再加入所需用水量，待砂浆充分搅拌后再投入粗骨料，并继续搅拌至均匀为止，上述每一阶段的搅拌时间不少于30s，总搅拌时间不少于2min，也不超过3min；

（3）砼浇筑与运输：采用砼运输罐车运送砼，砼的入模采用HBT60输送泵，衬砌台车就位并安设挡头板后即可进行砼的灌注，灌注砼之前，衬砌台车外表面需涂抹脱模剂；灌注砼时，先从台车模板最下排工作窗口进行灌注砼，灌注砼至砼快要平齐工作窗口时，关闭工作窗，然后从第二排工作窗口进行灌注砼，依次类推，最后于拱顶输料管处关闭阀门封；

采用插入式振捣器和衬砌台车上的附着式振捣器两种方式进行振捣；

（4）拆模：利用全液压衬砌台车液压系统进行脱模，砼达到拆模控制强度所需时间应通过试验确定，脱模后要防止衬砌表面受到碰撞；

（5）养护：砼洒水养护的时间根据相对湿度来进行，当砼的相对湿度大于90%时，可不洒水；当砼的相对湿度在60%～90%时，洒水养护7天；当砼的相对湿度小于60%时，洒水养护14天。

2.根据权利要求1所述的隧道二次衬砌施工方法，其特征在于，步骤（1）中热轧圆钢筋和螺纹钢筋采用焊接或机械连接；并采用调直机对钢筋进行调直。

3.根据权利要求1所述的隧道二次衬砌施工方法，其特征在于，所述衬砌台车为整体式液压衬砌台车。

4.根据权利要求1所述的隧道二次衬砌施工方法，其特征在于，步骤（2）中采用自动计量搅拌站集中搅拌；步骤（3）中砼在运送途中，运输车应保持每分钟2～4转的慢速转动。

5.根据权利要求1所述的隧道二次衬砌施工方法，其特征在于，步骤（2）中砼原料的水灰比≤0.6，砂率为35～45%，灰砂比为1：2.0～1：2.5；砼原料中的水泥为硅酸盐水泥，其中C3A含量小于8%，碱含量小于0.6%并不小于0.3%；采用细度模数为2.8～3.0的中砂，碎石最大粒径小于40mm。

6.根据权利要求1所述的隧道二次衬砌施工方法，其特征在于，步骤（3）中分层分窗浇注，泵送砼入仓应自下而上，从已灌筑段接头处向未灌筑方向分层对称浇灌，防止偏压使模板变形，灌注下层砼时，将台车中层窗口开启，以利排气；灌注中层砼时，将台车顶层窗口开启，以利排气。

7.根据权利要求1所述的隧道二次衬砌施工方法，其特征在于，步骤（3）中灌注砼时，在泵管前端加长若干米的软管，进入窗口时所述软管伸入窗内并使管口垂直向下，以避免砼直接泵向岩面，造成墙角和边墙出现蜂窝麻面。

8.根据权利要求1所述的隧道二次衬砌施工方法，其特征在于，步骤（3）中灌注砼时，砼浇筑时的自由倾落高度不超过2米；结构防水砼的入模坍落度控制在11～14cm。

9.根据权利要求1所述的隧道二次衬砌施工方法，其特征在于，步骤（3）中，采用插入式振捣器振捣时，按“快插慢拔”操作，砼分层灌注时，其层厚不超过振动棒长的1.25倍，插入下层砼中的深度为5～10cm，振捣时间为10～30s；振捣棒应等距离地插入，均匀地捣实全部砼，插入点间距应小于振捣半径的1倍；前后两次振捣棒的作用范围应相互重叠，避免漏捣和过捣；振捣时严禁触及钢筋和模板。

10.根据权利要求1所述的隧道二次衬砌施工方法，其特征在于，步骤（3）中，采用附着式振捣器时，附着式振捣器的开动时间以砼浇满附着式振捣器振捣范围时开起，每次振动时间1-2分钟，防止空振和过振。