李國(guó)福

(赤峰誠(chéng)聯(lián)市政工程有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

0 引言

隧道工程施工是極為煩瑣和復(fù)雜的，施工過(guò)程通常會(huì)遇到諸多的困難[1]。而隧道復(fù)合式襯砌質(zhì)量倍受關(guān)注，其“內(nèi)實(shí)外美”的基本質(zhì)量要求被高度重視。目前國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)隧道復(fù)合式襯砌施工進(jìn)行了一些研究：張金偉等[2]通過(guò)數(shù)值模擬分析試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用開(kāi)展了礦山法二次襯砌結(jié)構(gòu)初步研究；阮清林[3]分析隧道施工誤差、二次襯砌混凝土厚度等方面的問(wèn)題并提出一些解決對(duì)策；伍程[4]利用有限元數(shù)值方法分析研究隧道初期支護(hù)與二次襯砌受力情況；張凱等[5]詳細(xì)闡述二次襯砌耐久性問(wèn)題；王建宇[6]對(duì)比分析了噴膜防水與掛板式防水效果的優(yōu)劣；高祁[7]總結(jié)歸納了隧道滲漏水處理方法；蔣嬋君等[8]分析隧道襯砌質(zhì)量監(jiān)控作用。

在工程建設(shè)中，由于隧道受條件限制和施工技術(shù)參差不齊的影響，隧道復(fù)合式襯砌質(zhì)量出現(xiàn)了一些不容忽視的問(wèn)題，如襯砌開(kāi)裂、壁后空洞、滲漏水、強(qiáng)度不合格等。如何確保隧道襯砌施工質(zhì)量，已是工程界必須認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。鑒于此，該文結(jié)合仁化(湘粵界)至博羅高速公路筆架山隧道復(fù)合式襯砌施工背景，對(duì)復(fù)合式襯砌施工技術(shù)展開(kāi)研究，從復(fù)合式襯砌特點(diǎn)、設(shè)計(jì)施工技術(shù)要點(diǎn)、施工過(guò)程質(zhì)量管控和質(zhì)量問(wèn)題應(yīng)對(duì)措施等幾個(gè)方面進(jìn)行分析闡述，并取得了一定的管理經(jīng)驗(yàn)。

1 工程背景

1.1 工程概況

仁化(湘粵界)至博羅高速公路筆架山隧道起訖樁號(hào)K273+445～K277+245，始于始興縣城南鎮(zhèn)膽源村，止于始興縣深渡水鄉(xiāng)，為上下行分離式雙向六車道高速公路隧道。隧道呈曲線形展布，圓曲線R=2 000 m，隧道全長(zhǎng)3 800 m，最大埋深約473 m，屬深埋特長(zhǎng)隧道。隧道采用礦山法爆破開(kāi)挖+復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，分別從隧道進(jìn)出口相向施作。

該工程隧道復(fù)合式襯砌典型斷面如圖1所示。

1.2 工程、水文地質(zhì)情況

該隧道地下水以基巖風(fēng)化帶內(nèi)的裂隙水為主，富水性不均。隧址區(qū)水質(zhì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。

2 隧道復(fù)合式襯砌的特點(diǎn)

復(fù)合式襯砌分內(nèi)、外兩層先后施作。其中，在隧道開(kāi)挖后，先施作外層襯砌(初期支護(hù))；待隧道周邊圍巖變形基本穩(wěn)定后再施作內(nèi)層襯砌(二次襯砌)。兩層襯砌之間需增設(shè)防水層。

1)先后施作兩次襯砌，對(duì)隧道襯砌整體受力有利。圍巖在初期支護(hù)情況下釋放大部分變形，進(jìn)而能使二次襯砌減小受力。

2)二次襯砌對(duì)初期支護(hù)產(chǎn)生徑向抵抗力，從而使初期支護(hù)的受力條件得到進(jìn)一步改善。

3)二次襯砌有利于隧道防水和通風(fēng)，并保護(hù)初期支護(hù)結(jié)構(gòu)。

4)復(fù)合式襯砌的缺點(diǎn)為施工較復(fù)雜，工程造價(jià)高。

3 隧道復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1)根據(jù)水文地質(zhì)、圍巖級(jí)別、隧道埋深和施工條件等情況，確定隧道復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)。

2)自穩(wěn)性差、初期變形大的地層應(yīng)采用鋼拱架。

3)系統(tǒng)錨桿應(yīng)沿隧道外圍梅花形打設(shè)，其方向應(yīng)垂直巖層。圍巖自穩(wěn)性較好時(shí)可取消系統(tǒng)錨桿設(shè)計(jì)。

4)二次襯砌采用等厚度模筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

5)襯砌應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，保證隧道運(yùn)營(yíng)期安全。

6)明洞拱圈和路塹式明洞邊墻，半路塹式明洞內(nèi)墻參照隧道整體式襯砌設(shè)計(jì)。

7)氣溫變化較大的區(qū)段應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)置變形縫。

8)初期支護(hù)預(yù)留變形量應(yīng)根據(jù)圍巖級(jí)別、隧道深度、隧道斷面、施工工法和支護(hù)方式等設(shè)計(jì)預(yù)留量大小。

隧道初期支護(hù)預(yù)留變形位移量參考值見(jiàn)表1。

表1 隧道初期支護(hù)預(yù)留變形位移量參考值 cm

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告和該隧道使用要求，采用隧道襯砌理論計(jì)算方法，確定該工程隧道襯砌參數(shù)、襯砌材料和施工方法等。該工程隧道復(fù)合式襯砌及支護(hù)參數(shù)如表2所示。

表2 隧道復(fù)合式襯砌及支護(hù)參數(shù)表 cm

4 隧道復(fù)合式襯砌施工技術(shù)要點(diǎn)

結(jié)合工程地質(zhì)情況和設(shè)計(jì)要求，該工程先施作明洞仰拱及填充和毗鄰洞內(nèi)二次襯砌，再返回明洞處施作拱墻襯砌，以確保隧道安全。洞內(nèi)襯砌按照先拱后墻法施工。

4.1 施工流程

該工程隧道復(fù)合式襯砌施工流程如圖2所示。

4.2 初期支護(hù)

該工程采用大管棚進(jìn)洞+超前支護(hù)+系統(tǒng)錨桿+鋼拱架+噴射混凝土等措施進(jìn)行初期支護(hù)。

1)鋼拱架結(jié)合隧道襯砌類型及預(yù)留沉降量洞外分段加工，洞內(nèi)拼裝而成。

2)為增強(qiáng)鋼拱架的整體穩(wěn)定性，將鋼拱架與系統(tǒng)錨桿和鋼筋網(wǎng)片焊接牢固。

3)鋼筋網(wǎng)與受噴面的間隙不能大于3 cm，并與錨桿或拱架連接牢固。

4)噴射混凝土施作前應(yīng)仔細(xì)檢查噴射面，如有松動(dòng)巖體應(yīng)及時(shí)處理。

5)噴射混凝土采用濕噴工藝自下而上分層、分段進(jìn)行。

6)超挖位置視超挖量大小，在超挖處增設(shè)鋼筋網(wǎng)片，采用噴射混凝土填充，不得填充異物。

4.3 二次襯砌

該工程根據(jù)不同圍巖級(jí)別采用不同厚度的C30鋼筋混凝土進(jìn)行二次模筑襯砌。

1)二次襯砌緊跟初期支護(hù)之后進(jìn)行，并先施作仰拱，再進(jìn)行仰拱回填，最后模筑邊墻及拱部混凝土。

2)在隧道周邊圍巖位移變形速率明顯減緩且已基本穩(wěn)定后開(kāi)始施作二次襯砌。

3)二次襯砌采用整體式襯砌臺(tái)車模筑。臺(tái)車設(shè)計(jì)需經(jīng)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算，并滿足剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求。

整體式襯砌模板臺(tái)車如圖3所示。

4)仰拱襯砌必須緊跟初期支護(hù)，在初期支護(hù)落底后及時(shí)施作。

5)因仰拱及仰拱填充具有封閉基底、穩(wěn)固拱腳、早閉合的作用，故必須盡早施作。仰拱填充不能與仰拱混凝土同時(shí)澆筑。

6)預(yù)留洞室等結(jié)構(gòu)物襯砌采用簡(jiǎn)易襯砌臺(tái)架、組合鋼模立模。

7)臺(tái)車就位前，應(yīng)認(rèn)真檢查防水板、排水盲管、二襯鋼筋、預(yù)埋件等位置。

中埋式止水帶定位如圖4所示。

8)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，應(yīng)適當(dāng)增加二次襯砌的外放值，以免侵限。

5 隧道復(fù)合式襯砌質(zhì)量管控

1)噴射混凝土表面應(yīng)做到大面平整、濕潤(rùn)光澤。

2)在隧道掌子面初噴完成后，應(yīng)立即進(jìn)行鋼拱架安裝，并加強(qiáng)鎖腳固定措施。拱架安裝后應(yīng)盡快進(jìn)行噴射混凝土施作，以使鋼拱架與噴射混凝土盡早共同受力。

3)嚴(yán)格控制隧底填充混凝土的頂面標(biāo)高，預(yù)留排水盲管、防水板、預(yù)埋件的鋪設(shè)空間，絕不可冒頂。

4)隧道復(fù)合式襯砌不得侵限。為能充分保證施工后隧道凈空，臺(tái)車定位時(shí)適當(dāng)加高、加寬處理，但不應(yīng)超過(guò)預(yù)留變形量富裕值。

5)在隧道圍巖破碎帶或淺埋段，應(yīng)盡早進(jìn)行二次襯砌，以確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和施工安全。

6)襯砌施工縫應(yīng)與設(shè)計(jì)的沉降縫、伸縮縫結(jié)合布置。

7)二次襯砌鋼筋焊接時(shí)必須對(duì)防水板采取有效保護(hù)措施。

8)混凝土澆筑前應(yīng)再次檢查二襯模板臺(tái)車、鋼筋、預(yù)埋件、預(yù)留孔洞、止水帶、止水條預(yù)埋情況。

9)二次襯砌拆模時(shí)間要準(zhǔn)確把握，不宜過(guò)早，既要保證襯砌結(jié)構(gòu)安全及外觀質(zhì)量，又要滿足加快臺(tái)車周轉(zhuǎn)使用要求。

10)復(fù)合式襯砌作業(yè)區(qū)的通風(fēng)、供水、供電、排水及洞內(nèi)照明必須滿足正常施工需要。

11)二次襯砌壁后空隙應(yīng)在襯砌混凝土達(dá)到強(qiáng)度后通過(guò)鉆孔注漿回填處理。

該工程隧道二次襯砌成型外觀質(zhì)量如圖5所示。

6 隧道復(fù)合式襯砌質(zhì)量問(wèn)題應(yīng)對(duì)措施

隧道復(fù)合式襯砌是重要的支護(hù)措施，是隧道結(jié)構(gòu)“內(nèi)實(shí)外美”的直接體現(xiàn)者。復(fù)合式襯砌質(zhì)量的好壞對(duì)隧道的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、運(yùn)營(yíng)功能的發(fā)揮有著重要的作用。

隧道復(fù)合式襯砌施工部分質(zhì)量問(wèn)題與預(yù)防措施如表3所示。

表3 復(fù)合式襯砌部分質(zhì)量問(wèn)題與防治措施

7 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合仁化(湘粵界)至博羅高速公路筆架山隧道復(fù)合式襯砌工程特點(diǎn)，對(duì)礦山法隧道復(fù)合式襯砌施工技術(shù)展開(kāi)研究，通過(guò)設(shè)計(jì)施工技術(shù)要點(diǎn)、施工過(guò)程管控探討，并對(duì)部分質(zhì)量問(wèn)題提出預(yù)防控制措施，確保了該工程復(fù)合式襯砌成型質(zhì)量，降低了施工成本。通過(guò)該工程礦山法隧道復(fù)合式襯砌施工案例分析總結(jié)了以下幾點(diǎn)建議，供今后類似工程參考借鑒：

1)隧道復(fù)合式襯砌參數(shù)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、斷面尺寸、施工工法等方面綜合考慮制定。

2)隧道襯砌除考慮施工誤差和變形位移量外，還應(yīng)預(yù)留富余量作為必要時(shí)補(bǔ)強(qiáng)之用。

3)要嚴(yán)格把控復(fù)合式襯砌各道工序質(zhì)量，尤其是二次襯砌混凝土施工質(zhì)量，混凝土壓頂時(shí)應(yīng)恰到好處，既不能有脫空也不能損壞臺(tái)車。