魏加志

（中鐵十一局集團(tuán)第一工程有限公司 湖北襄陽 441104）

1 引言

隨著隧道修建技術(shù)的不斷發(fā)展，隧道越修越長、越修越寬，穿越的地質(zhì)越來越復(fù)雜。截止2017年底，我國鐵路隧道運(yùn)營里程約1.6萬km［1］，因隧道襯砌質(zhì)量缺陷危及運(yùn)營安全的事故時(shí)有發(fā)生。據(jù)管理部門調(diào)查統(tǒng)計(jì)，鐵路限速地段的70%是隧道，而隧道襯砌缺陷又占該類事故的70%。隧道襯砌病害會(huì)嚴(yán)重影響隧道結(jié)構(gòu)的承載力，甚至?xí)?dǎo)致襯砌掉塊、滲水，或是突然失穩(wěn)、坍塌，危及鐵路運(yùn)營安全，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失，并造成大量的社會(huì)負(fù)面影響［2］。為此，分析二襯邊墻常見病害，從工裝、工藝源頭上進(jìn)行二襯質(zhì)量預(yù)防性控制研究，對(duì)提升隧道襯砌質(zhì)量有重要意義。

2 分層逐窗澆筑系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程

依據(jù)中國鐵路總公司工管中心《鐵路隧道二次襯砌預(yù)防拱頂空洞實(shí)施意見》（〔2015〕199號(hào)文）中第六條第1點(diǎn)“二襯混凝土澆筑應(yīng)從下至上利用灌注窗依次灌注”［3］，項(xiàng)目組就如何確保二襯混凝土逐窗入模對(duì)展開研究，主要研究階段為調(diào)研階段、改進(jìn)階段、定型階段。

2.1 調(diào)研階段

針對(duì)隧道二襯邊墻混凝土冷縫、離析、不密實(shí)等常見缺陷［4］，通過調(diào)研分析其成因，并進(jìn)行對(duì)策研究（見表1）。對(duì)隧道襯砌臺(tái)車的二襯邊墻混凝土入模系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，初步形成了利用串筒、溜槽的分層澆筑系統(tǒng)［5］，實(shí)現(xiàn)了二襯邊墻混凝土的分層入模功能，但不能實(shí)現(xiàn)逐窗入模功能。

表1 常見病害分析

2.2 改進(jìn)階段

通過對(duì)使用情況進(jìn)行跟蹤、統(tǒng)計(jì)，結(jié)合作業(yè)人員體驗(yàn)，對(duì)如何實(shí)現(xiàn)逐窗入模功能進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)，雖然實(shí)現(xiàn)了逐窗入模功能，但仍存在以下問題：

（1）現(xiàn)場需調(diào)整料斗位置進(jìn)行拆裝，操作不便。

（2）部分滑槽占用了大量的操作平臺(tái)位置，導(dǎo)致現(xiàn)場工人無法進(jìn)行逐窗振搗混凝土。

（3）雙層分流槽占用一定的高度，導(dǎo)致溜槽坡度過小，影響混凝土流動(dòng)。

（4）方形料斗容易出現(xiàn)死角，導(dǎo)致積料無法清理或者清理困難，見圖1。

圖1 改進(jìn)過程中的分流槽

2.3 定型階段

針對(duì)第二階段發(fā)現(xiàn)的問題，結(jié)合一線作業(yè)人員的現(xiàn)場體驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化混凝土入模系統(tǒng)，對(duì)臺(tái)車工作平臺(tái)進(jìn)行人性化設(shè)計(jì)和改造。具體改進(jìn)情況如下：

（1）對(duì)串筒直徑進(jìn)行調(diào)整。由原來的φ30 cm調(diào)整為φ20 cm，在確保泵送混凝土泵送性的前提下，減少了其占用操作平臺(tái)的空間。

（2）對(duì)串筒位置進(jìn)行了調(diào)整。由原來的臺(tái)車桁架外側(cè)調(diào)整為桁架內(nèi)側(cè)，減少了其占用操作平臺(tái)的空間。

（3）對(duì)一級(jí)工作窗口的入模方式進(jìn)行了調(diào)整，利用伸縮式插槽，實(shí)現(xiàn)澆筑窗口的快速入模。

（4）對(duì)串筒頂部的方形料斗進(jìn)行改裝。由“方形”調(diào)整為“圓形”，無清理死角，便于清洗。

（5）對(duì)臺(tái)車平臺(tái)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了功能分區(qū)，方便了人工操作，保證了作業(yè)安全［6］。

3 分層逐窗澆筑系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

3.1 分層逐窗澆筑系統(tǒng)構(gòu)造

在二襯臺(tái)車頂部平臺(tái)中間位置設(shè)置2個(gè)倒梯形料斗，料斗上口尺寸85 cm×85 cm，下口尺寸35 cm×35 cm，高度60 cm，距離臺(tái)車端頭2.5 m，共設(shè)置2個(gè)料斗、4個(gè)溜槽、8個(gè)分流槽、8個(gè)串筒、24個(gè)伸縮溜槽（分一、二、三級(jí)），見圖2、圖3。伸縮溜槽的安裝位置應(yīng)避開臺(tái)車主桁架及液壓系統(tǒng)，并保持坡度不宜過大［7］，確?；炷林鸫叭肽?。

圖2 分層逐窗澆筑系統(tǒng)構(gòu)成

圖3 臺(tái)車斷面圖

3.2 工作原理

通過在二襯臺(tái)車上設(shè)置料斗、溜槽、分流槽、串筒和伸縮溜槽，形成二襯邊墻混凝土分層逐窗澆筑系統(tǒng)。通過操控料斗、分流槽、串筒上的閥門，使混凝土流向各級(jí)工作窗口，實(shí)現(xiàn)二襯邊墻混凝土的分層逐窗入模。同時(shí)，每級(jí)窗口間安裝一臺(tái)附著式振動(dòng)器，并設(shè)置一個(gè)對(duì)應(yīng)專用電表，將入模窗口、附著式振動(dòng)器和集中控制柜開關(guān)統(tǒng)一編號(hào)，實(shí)現(xiàn)集中控制。每次混凝土入模時(shí)，邊入模邊振搗，確?；炷琳駥?shí)振平。

4 二襯邊墻混凝土分層逐窗澆筑工藝

4.1 澆筑準(zhǔn)備

混凝土澆筑前，將泵管接至臺(tái)車料斗處，并對(duì)伸縮滑槽進(jìn)行檢查和清理，伸縮滑槽連接應(yīng)牢固，表面清理干凈并灑水適當(dāng)濕潤。

4.2 澆筑二襯邊墻混凝土

二襯邊墻混凝土到場檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行砼澆筑?；炷镣ㄟ^地泵泵管直接泵入料斗，通過調(diào)節(jié)分流槽擋板，控制混凝土流向不同串筒，經(jīng)伸縮滑槽導(dǎo)流至各級(jí)工作窗口，進(jìn)行澆筑［8］。

首先抽出三級(jí)分料斗上方三級(jí)伸縮溜槽，關(guān)閉串桶二級(jí)工作窗口方向擋板，開啟串桶一級(jí)工作窗口方向擋板，啟動(dòng)混凝土輸送泵，使混凝土流至一級(jí)工作窗口，進(jìn)行混凝土澆筑，見圖4。

一級(jí)工作窗口澆筑完畢后，關(guān)閉串筒一級(jí)窗口方向擋板，打開二級(jí)窗口方向擋板，導(dǎo)流混凝土至二級(jí)工作窗口，進(jìn)行澆筑，同時(shí)關(guān)閉一級(jí)工作窗口，并及時(shí)清洗溜槽，見圖5。

圖4 調(diào)節(jié)串筒閥門控制混凝土流向一級(jí)工作窗口

圖5 調(diào)節(jié)串筒閥門控制混凝土流向二級(jí)工作窗口

二級(jí)工作窗口澆筑完畢后，推入三級(jí)伸縮溜槽至分流槽出口下方，導(dǎo)流混凝土至三級(jí)工作窗口，進(jìn)行澆筑，同時(shí)關(guān)閉二級(jí)工作窗口，并及時(shí)清洗溜槽，見圖6。

三級(jí)工作窗口澆筑完畢后，更換泵管，進(jìn)行沖頂施工，同時(shí)關(guān)閉三級(jí)工作窗口，并及時(shí)清洗溜槽，見圖7。

澆筑完畢后，清理料斗、溜槽、分流槽、串筒和伸縮溜槽內(nèi)殘留混凝土，并對(duì)附著式振搗器、臺(tái)車液壓系統(tǒng)的性能及穩(wěn)定性進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)需及時(shí)更換。

圖6 抽拉伸縮溜槽控制混凝土流向三級(jí)工作窗口

圖7 換管沖頂

4.3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）二襯邊墻混凝土澆筑時(shí)應(yīng)分層逐窗澆筑、振搗，由下向上［9］，對(duì)稱分層，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)端頭模板的觀察。二襯邊墻混凝土需對(duì)稱澆筑，左右兩側(cè)混凝土面高差、前后高差及窗口灌入混凝土傾落自由高度均不超過規(guī)范允許值。

（2）二襯邊墻混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。澆筑時(shí)應(yīng)填寫混凝土施工記錄。二襯混凝土沖頂結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行拱頂帶模注漿［10］。

（3）根據(jù)窗口布置間距、高度，制定插入式振搗棒配置的最低數(shù)量要求，每側(cè)、每層一臺(tái)插入式振搗棒，共8臺(tái)；根據(jù)附著式振搗器的作用半徑，針對(duì)臺(tái)車插入式振搗盲區(qū)，相應(yīng)配置附著式振搗器，每側(cè)12臺(tái)附著式振搗器、拱頂12臺(tái)附著式振搗器，共36臺(tái)。

（4）在砼澆筑過程中，利用檢查儀器對(duì)二襯臺(tái)車變形進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有變形、移位超出允許值時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取加固措施［11］。

5 先進(jìn)性分析

從質(zhì)量、工效和經(jīng)濟(jì)方面對(duì)分層逐窗澆筑系統(tǒng)和傳統(tǒng)工藝進(jìn)行對(duì)比，該系統(tǒng)具有優(yōu)勢見表2。

表2 二襯邊墻混凝土澆筑工藝對(duì)比

6 結(jié)束語

隧道二襯邊墻混凝土分層逐窗澆筑系統(tǒng)已獲得授權(quán)發(fā)明專利 1項(xiàng)（ZL201610996489.1）［12］，并在多項(xiàng)隧道工程的應(yīng)用過程中，經(jīng)第三方檢測單位雷達(dá)掃描、鉆孔取芯等檢測，二襯邊墻實(shí)體質(zhì)量合格，未發(fā)現(xiàn)明顯質(zhì)量缺陷。

隧道二襯邊墻混凝土分層逐窗澆筑系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)跳窗澆筑導(dǎo)致混凝土冷縫、離析、不密實(shí)等弊端，有效提升了二襯邊墻混凝土質(zhì)量，并降低了作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了澆筑時(shí)間。同時(shí)，該系統(tǒng)在京沈客專、銀西鐵路等項(xiàng)目的推廣應(yīng)用，也說明了該系統(tǒng)對(duì)提高隧道施工水平、降低隧道質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、避免隧道襯砌質(zhì)量缺陷有重大作用。