徐春青 中鐵十一局集團(tuán)第一工程有限公司

1 前言

為了使高鐵隧道施工的安全和效率得到保障，需要從工程的實際需要出發(fā)，確定相應(yīng)的隧道襯砌帶模注漿方案和具體的注漿時間，明確注漿、注漿管安裝、襯砌混凝土施工記錄以及液壓注漿系統(tǒng)安裝等襯砌帶模注漿的流程，并在此基礎(chǔ)上評價注漿效果，采取相應(yīng)的對策完善注漿工作。

2 工程概況分析

2.1 隧道概況

彬縣隧道位于陜西省咸陽市彬縣境內(nèi)，為黃土梁源溝壑區(qū)，進(jìn)口位于炭店鄉(xiāng)林家堡村東北側(cè)沖溝涇河右岸，出口位于新民鎮(zhèn)東溝村東北側(cè)紅巖溝左岸。隧道起訖里程DK138+326.58～DK152+577.9，全長14251.32m，最大埋深約280m；隧道設(shè)置3座雙車道無軌運輸斜井輔助施工。

隧道左線DK138+800.134～DK141+897.913位于R-9000的曲線上、左線DK147+027.727～DK150+901.853位于R-8000的曲線上、左線DK151+514.241～出口位于R-8000的曲線上，其余均位于直線上。隧道縱坡依次為0.00‰/23.42m、3.00‰/9950m、20.00‰/4277.9m的單面坡。

2.2 圍巖分布

隧道圍巖分級情況為：主洞圍巖級別：Ⅳ級11105m，占隧道全長的77.92%、Ⅴ級3346.32m，占隧道全長的22.08%。圍巖具體分級情況詳見表1。

表1 彬縣隧道圍巖等級分類表

3 隧道襯砌帶模注漿技術(shù)概述

3.1 工藝原理

襯砌帶模注漿工藝是依托二襯作業(yè)臺車，將準(zhǔn)備好的RPC注漿管（排氣管、觀察孔）通過改造后的預(yù)留孔處進(jìn)行“試穿”量測，確定RPC注漿管（排氣管）的安裝長度和檢測襯砌厚度是否滿足設(shè)計要求，具體標(biāo)準(zhǔn)以RPC注漿管（排氣管）頂住防水板長度+2cm為準(zhǔn)，在澆筑混凝土的過程中借助注漿管對澆筑的過程進(jìn)行實時觀測，當(dāng)所有的管口都溢出澆筑的混凝土泥漿時，意味著已經(jīng)完成混凝土的澆筑工作，二襯沖頂完成后，若等待時間過久再注漿，存在二襯砼與注漿料間形成斷層的質(zhì)量隱患，若等待時間過短再注漿，存在沖頂混凝土未完全收縮注漿后砼二次收縮再次形成空洞的質(zhì)量隱患。為了保證帶模注漿效果達(dá)到最佳狀態(tài)，采用沖頂完成4h后（初凝后，終凝前）進(jìn)行帶模注漿，同時注漿必須在12h內(nèi)完成。具體時間根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境、氣溫，由試驗室確定。

工后注漿工藝是指在完成襯砌澆筑以后，當(dāng)混凝土達(dá)到一定的設(shè)計強(qiáng)度之后，依托地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行掃描，將襯砌混凝土存在的缺陷檢測出料并對具有缺陷的部位做好標(biāo)記，然后組織相關(guān)人員利用敲擊臺車疏通拱頂預(yù)埋的注漿管和襯砌預(yù)留的可維護(hù)注漿管，針對缺陷部位沒有的注漿管和無法疏通的注漿管應(yīng)該重新鉆設(shè)注漿孔，依托拱頂注漿管和可維護(hù)注漿管注漿整治缺陷部位的工藝。

3.2 工藝作用效果

通過對襯砌臺車拱頂開孔，在襯砌臺車拱頂中心位置沿臺車縱向方向設(shè)置一定數(shù)量的注漿孔，并安裝RPC注漿管，通過制注漿一體機(jī)帶模高壓注入微膨脹注漿料，簡化了施工工藝，解決了拱頂脫空，提高了襯砌質(zhì)量。在襯砌施工時實施帶模注漿工藝，全面監(jiān)測施工過程中混凝土的具體澆筑狀況，對缺陷部位進(jìn)行及時處理，有效避免了在二襯完工以后進(jìn)行缺陷的二次整治，將襯砌與缺陷整治結(jié)合在一起，具有較好的整體性。

3.3 隧道襯砌帶模注漿方案的確定

為了使防水板緊貼和二襯混凝土的要求得到滿足，通常運用預(yù)埋PVC管進(jìn)行縱向注漿，但是這種方式比較容易出現(xiàn)襯砌空洞的問題，因此建議在遵循上述要求的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行襯砌帶模注漿處理，進(jìn)一步促進(jìn)二襯整體質(zhì)量的有效提高。同時應(yīng)該注意，注漿管路、污水處理、漿液攪拌、壓力灌注、視頻監(jiān)控以及液壓控制等系統(tǒng)構(gòu)成帶模注漿系統(tǒng)，在實際施工時應(yīng)該嚴(yán)格遵循相關(guān)要求選擇適合的注漿材料（專用微膨脹注漿料）、注漿機(jī)和注漿管連接、襯砌混凝土、RPC注漿管安裝以及防水材料等，并依據(jù)注漿、拆模、評價注漿效果的順序開展后續(xù)作業(yè)，進(jìn)而使得襯砌帶模注漿操作的可行性和規(guī)范性得到保障。

3.4 注漿時間情況研究

第一種情況，在襯砌混凝土澆筑完工后的1h～4h進(jìn)行漿液的注入工作，在襯砌混凝土初凝前進(jìn)行注漿時，因為襯砌混凝土和注漿料之間的配合比存在著一定的區(qū)別，所以此注漿料注入不包含初凝混凝土，進(jìn)而能夠達(dá)到形成完整結(jié)合體的要求，具有較強(qiáng)的抗折和抗壓效果，但同時也可能達(dá)不到施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)。第二種情況，在襯砌混凝土澆筑完工以后的4h～6h進(jìn)行漿液注入工作（同時注漿必須在混凝土澆筑完12h內(nèi)完成），襯砌混凝土的初凝后，終凝前可以實現(xiàn)實體充填，可以達(dá)到施工質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此在這個時間段進(jìn)行注漿不僅能夠有效減緩施工人員的工作強(qiáng)度、提升施工作業(yè)的效率，而且有助于更好地控制注漿成本[1]。基于此，所選擇的注漿時間為襯砌混凝土澆筑后4h（同時注漿必須在混凝土澆筑完12h內(nèi)完成）。

4 襯砌帶模注漿流程

4.1 注漿系統(tǒng)安裝、襯砌混凝土相關(guān)記錄要點

安裝注漿管的時間是在二襯混凝土澆筑之前以及二襯臺車安裝定位之后，經(jīng)襯砌臺車將法蘭固定在指定的位置并以垂直角度將RPC注漿管穿入，此時液壓系統(tǒng)已經(jīng)升高至防水板的位置，頂端管口切割寬度和深度分別為4mm、5.2mm。用襯砌臺車固定法蘭的位置并安裝定位法蘭、在定位法蘭上安置RPC管，可以保證防水板和十字切口端之間無縫隙、處于貼合狀態(tài)，然后連接注漿固定系統(tǒng)和定位法蘭[2]。襯砌混凝土應(yīng)對稱澆筑，左右兩側(cè)混凝土面高差不得超過0.5m，前后高差不得超過0.6m，混凝土澆筑應(yīng)逐窗逐層自模板窗口灌入，由下向上，對稱分層，傾落自由高度不超過2m。澆筑拱頂混凝土?xí)r，注漿管作為觀察口，看混凝土是否澆注到拱頂，注意觀察預(yù)埋管是否泌漿為準(zhǔn)，沖頂完成后對注漿觀察口進(jìn)行清理，避免堵塞，進(jìn)而影響工程施工作業(yè)的進(jìn)度和質(zhì)量。

4.2 注漿管安裝、注漿要點

在做好帶有閥門、注漿孔以及連接好注漿接頭、壓力表之后，開始安裝制漿注漿設(shè)備，在循環(huán)襯砌下部安裝好設(shè)備以后應(yīng)該及時設(shè)置安全警示標(biāo)識。拱頂注漿原則上按照從低端往高端開始注漿。襯砌混凝土澆筑完成后及時進(jìn)行，注漿材料采用專用微膨脹結(jié)合注漿料，水灰比為0.18；注漿采用專用的制漿注漿一體機(jī)進(jìn)行操作。漿液要求連續(xù)拌制，拌制過程中嚴(yán)格監(jiān)控材料用量，確保漿液的質(zhì)量。注漿前注漿班應(yīng)對每個注漿孔進(jìn)行疏通，以防止注漿孔堵塞，注漿時每個注漿孔都應(yīng)使用，注漿結(jié)束標(biāo)志以排氣孔和端頭模流出濃漿即結(jié)束注漿，注漿壓力按照0.6MPa～1MPa控制。若臺車模板處出漿壓力達(dá)到1.0MPa，仍未出濃漿，應(yīng)更換排氣孔注漿，直至排氣孔和端模流出濃漿3s～5s時停止注漿。

5 隧道襯砌帶模注漿效果評價及完善對策

5.1 隧道襯砌帶模注漿效果評價

傳統(tǒng)的隧道拱頂注漿為縱向預(yù)貼注漿排氣管道的注漿方法，采用膠質(zhì)注漿管、鋼管或PVC管進(jìn)行徑向注漿，但是由于PVC管的內(nèi)壁是光滑的，漿體在收縮以后容易產(chǎn)生脫落，存在著一定的安全隱患；同時鋼管極易引發(fā)刺破防水板的隱患，脫膜時管外混凝土極易開裂，因此傳統(tǒng)的注漿方法很難有效提升襯砌的質(zhì)量。帶模注漿新型高鐵隧道襯砌臺車采用RPC管代替了原來的鋼管和PVC管，RPC管可頂緊防水板，并有效防止其對防水板產(chǎn)生的不利影響[3]。另外，RPC管的預(yù)埋工藝相當(dāng)簡單方便，借助襯砌臺車預(yù)留孔將RPC注漿管穿入，依托變徑接頭和法蘭進(jìn)行固定，帶模注漿在脫膜以后將敲斷RPC管，這不僅有助于提升注漿工作的整體效率，而且能夠有效改善之前工作中存在的不足，將施工造價控制在合理的范圍內(nèi)。

對于隧道襯砌帶模注漿效果的評價主要如下。

（1）通過對襯砌臺車拱頂開孔，在襯砌臺車拱頂中心位置沿臺車縱向方向設(shè)置一定數(shù)量的注漿孔，并安裝RPC注漿管，通過制注漿一體機(jī)帶模高壓注入微膨脹注漿料，簡化了施工工藝，解決了拱頂脫空，提高了襯砌質(zhì)量。（2）本工藝所用的RPC注漿管，為水泥基制品，既有較好的抗折性能，又與混凝土結(jié)合性較好，且在脫模時可以直接敲斷，使用十分方便。（3）本工藝所用的專用微膨脹注漿料，現(xiàn)場加水直接使用，無泌水、微膨脹、強(qiáng)度高，具有可施工時間較長和優(yōu)異的自流平性能，注漿料與水泥膠結(jié)合較好，非常有利于襯砌混凝土的修復(fù)和補強(qiáng)。（4）通過預(yù)埋注漿管泌漿情況和防脫空裝置對襯砌混凝土拱頂澆筑過程監(jiān)控，有效提高拱頂灌注質(zhì)量。（5）通過帶模注漿預(yù)防襯砌拱頂脫空，且注漿料與襯砌混凝土結(jié)合成良好的受力體系。（6）帶模注漿可采用較高的注漿壓力，通過漿體的充分滲透，對板與板間的環(huán)向施工縫或冷縫等缺陷進(jìn)行及時修復(fù)。（7）通過注漿用量對班組進(jìn)行量化考核，倒逼施工作業(yè)班組提高襯砌灌注質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)問題，采取積極補救措施。

5.2 注漿工作的完善對策

運用新型襯砌臺車注漿預(yù)RPC注漿管，如果在4h內(nèi)拱部混凝土初凝前管道保持通暢狀態(tài)，而12h后預(yù)埋RPC注漿管出現(xiàn)堵塞，則表示注漿管道不成功。運用RPC注漿管進(jìn)行頂端注漿，在重力的影響之下呈現(xiàn)拋物線充填狀態(tài)，這樣極易產(chǎn)生容易產(chǎn)生注漿管注漿盲區(qū)，進(jìn)而直接影響注漿的效果，在一定程度上決定著拱頂空洞問題是否能夠得到改善[4]?；诖?，帶模注漿高鐵隧道襯砌臺車工裝，通過添加拱頂縱向注漿管的方式進(jìn)行處理，運用這種方式不斷改善注漿技術(shù)，因此，這就需要隧道拱頂、RPC注漿管頂端以及襯砌臺車保持緊貼的狀態(tài)，進(jìn)而保證隧道拱頂澆筑混凝土處于封閉狀態(tài)，隧道拱頂混凝土的堵塞狀況也會得到改善，能夠很好地滿足注漿的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。這樣能夠使注漿管道的通暢性得到保障，當(dāng)注漿料注入注漿管內(nèi)以后，經(jīng)過注漿管溢漿孔注入拱頂從而達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，機(jī)械化施工進(jìn)程也因此發(fā)生了很大的改變，高速鐵路隧道施工的數(shù)量持續(xù)擴(kuò)張，規(guī)模不斷增加。帶模注漿可以嚴(yán)格控制成本，具有工期較短、裝配簡便的特點，可以使施工現(xiàn)場的施工質(zhì)量得到有效保障[5]。因此，在高鐵隧道施工中采用隧道襯砌帶模注漿，能夠有效提升建設(shè)施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，將其成本控制在合理的范圍內(nèi)，并且有助于降低施工人員的工作強(qiáng)度，具有極高的推廣價值。