公路隧道二衬拱部砼封密技术对策

栗虎

山东省路桥集团有限公司山东济南250021

摘要：现阶段，我国公路隧道工程的衬砌结构通常都是选择模筑混凝土和锚喷支护相复合的形式，在对众多的公路隧道工程的衬砌结构研究的过程中，我们发现隧道衬砌结构普遍存在的一个问题就是二次衬砌砼开裂的问题，因此我们必须分析导致二衬砼开裂的各类施工因素，并找到避免此问题出现的应对措施，从而保证公路隧道工程的施工质量。基于此，本文主要对公路隧道二衬拱部砼封密技术进行分析探讨。

关键词：公路隧道；二衬拱部；砼封密技术

1、影响隧道衬砌混凝土受力状态的影响因素

1.1导致衬砌砼出现偏载问题的施工因素

施工时，如果出现了超欠挖明显或是超挖回填不密实的问题，那么衬砌背后就会形成一个空洞，围岩就会受到扰动，原有的紧绷状态就会慢慢变得松弛，从而出现应力集中的情况，隧道衬砌结构就会承受不均匀的荷载。而在进行大断面开挖的施工过程中，如果没有进行二次衬砌或是施工工序不够科学合理，那么围岩的力学性质也会发生改变，从而使其局部受到集中荷载的作用。

另外，如果施工测量放线的过程中出现了错误或是模板拱架的支撑出现了变形的问题，那么衬砌结构的受力就会不均匀，局部衬砌的结构也可能偏薄；而如果二次衬砌砼的浇筑管理工作做的不规范、不合理，那么在拱背部位就会出现围岩与拱顶衬砌不紧密的空隙，拱腰必然就要承受更多的荷载，而拱顶在局部的范围内就会出现承受空载的情况，我国很多专家学者在对公路隧道工程调查和研究的过程中也发现了，很多隧道工程的二次衬砌的厚度都存在着不均匀的问题，并且大多都是厚度偏薄的问题。

1.2导致二次衬砌砼干缩应力和温度应力过大的施工因素

导致二次衬砌砼干缩应力和温度应力过大主要有以下几个方面的原因：隧道工程施工质量管理工作做的不到位、混凝土的捣实质量较差、施工配合比控制的不准确、混凝土等原材料检测工作不到位、水灰比不符合设计要求以及二次砼施工后期的保养工作不力等等，在混凝土失水的过程中以及水泥水化热的过程中就会产生相应的干缩应力和温度应力，而如果这个应力值超过了混凝土的抗拉极限强度时，那么就会导致干缩裂缝或是温度裂缝的出现。

我们由以上的分析可以得出如下的结论：（1）当温度出现变化时，二衬砼结构的最大拉应力是会随着温度的下降而呈线性增加的，并且最大拉应力的也不再是拱脚的位置处了，而是过渡到拱顶的区域；（2）大断面开挖的施工工序的错误、光面的爆破效果不佳、模板拱架支撑不牢以及二次衬砌的搭建不及时等因素都会导致二衬砼结构的局部受到偏载。隧道工程施工质量管理工作做的不到位、混凝土的捣实质量较差、施工配合比控制的不准确、水灰比不符合设计要求以及二次砼施工后期的保养工作不力等因素则会导致二衬砼结构所受到的干缩应力和温度应力过大；（3）在温度应力、偏载应力以及干缩应力的公用作业下，二衬砼结构的最大拉应力必然是大于其抗拉强度的，因此就会出现开裂的问题。

2、公路隧道二衬拱部砼封密技术对策

2.1工程概况

六武高速公路新开岭隧道全长3229米，为分离式双线隧道，隧道开挖断面111．7m3～86．3m3，隧道成型后限界净宽10．75m、净高5m，隧道采用柔性支护体系结构的复合式衬砌，即以超前钢管注浆加固地层、系统锚杆、喷射砼、挂钢筋网、工字钢型钢钢架、格栅拱架等为初期支护，C25防水模筑混凝土或钢筋混凝土为二次支护。

根据隧道设计施工工艺要求，二次衬砌浇筑采用模板台车泵送砼整体浇筑，二次衬砌作业采用仰拱及填充超前、拱墙衬砌适时紧跟。砼由自动计量拌合站生产，泵送入模。要求施工中严格按设计和技术标准施工，保证“尺寸准确，强度合格，内实外美，不渗不漏，快速施工”目标。

2.2二衬砼控密关键部位

公路隧道二衬普遍采用整体液压模板台车配混凝土输送泵泵送混凝土浇筑，确保隧道二衬密实的关键部位是隧道拱部二次衬砌砼的施工，因受隧道空间狭小等因素的制约影响，二次衬砌施工中往往容易造成隧道二次衬砌拱部有空腔、不密实等质量缺陷，给后续再进行补救措施和以后的运营留下隐患。

2.3二衬混凝土灌筑工艺

二次衬砌的施作时间根据量测情况决定，当隧道周边位移速率小于0．1-0．2mm／d，或拱顶下沉速率小于0．07～0．15mm／d，已产生的各项位移已达到预计位移量的80～90％，各测试项目所显示的位移率明显减缓并已基本稳定，可认为围岩变形基本稳定，此时可进行二次衬砌工作。为保证二次衬砌密实，满足混凝土的没计施工质量，采用模板台车泵送混凝土整体浇筑。根据施工的需要，采用的衬砌台车长度为12m，模板由8块1．5m长的钢模板组成，钢模板厚度采用10mm，比照隧道设计内空尺寸大5cm加工成满足设计要求的弧度，确保尺寸准确，强度合格，衬砌模板台车和工作平台的净空要满足机械通行尺寸。衬砌工艺顺序为：①测量放线一②铺设轨道一③台车就位一④调整并锁定一⑤安装止水条一⑥涂刷脱模剂一⑦关端模一⑧泵送砼入模一⑨脱模一⑩养生。

灌注砼时严格按规范和操作细则施工，砼浇筑前，应对模板、支撑、钢筋和预埋件进行检查，符合要求后方能浇筑，隧道衬砌前必须对中线、标高、断面尺寸和净空大小进行检查，满足设计要求。灌注混凝土时应左右对称分层进行，确保两侧混凝土平行灌注，并对称地由下而上连续全断面一次灌注。捣固采用震动棒加高频低幅附着式震动器配合进行。

2.4二衬拱部混凝土封密技术对策

（1）合理布置封堵孔

在模板台车顶模中心处布置三个Φ120的封堵孔，居中布置一个，前后距离中心3．6m各布置一个。

（2）确保模板安装质量确保堵头板安装质量和附属洞室模板立模质量，要有专人看模，遇险情立即通知停止灌注，并使人员撤离至安全地段再进行拱部衬砌施工时，拱部外端堵头模板随灌随增。

（3）严格灌注顺序

灌注砼严格按规范操作，砼灌注从内向外堵头模方向灌注，特别是封顶砼，从内模向外端模方向灌注以利排除空气，保证拱顶灌注密实。在模板台车上开工作窗，内侧面安设附着式振捣器，浇注过程中利用插入式振捣器和附着振捣器及输送泵压力使砼密实。

（4）掌握好泵送终压

随时保持台车与输送泵的联络，通过调节控制灌筑混凝土的输送泵终压，可以饵决空洞出现的问题，一般采用H60泵较能满足泵送要求，输送泵泵压选择在7—8MPa比较合理。

（5）设置排气孔封项

为确保安全和封顶密实，在台车上坡端最后一块模板拱顶预留有一排气孔。在台车定好位后，通过拱部窗口观察将排气管插到距岩面（防水板面）5cm左右时固定好。

封顶时，只能用一台泵进行灌注，并应有专人指挥，排气孔观察人员与混凝土泵司机要保持密切联系，排气孔一有漏浆，立即停止正常泵送，采取点动控制泵送，确保灌注安全。在灌注封顶时，混凝土必须确保连续供应，并插好排气孔，注意封顶程序，确保安全和封顶密实。封顶结束后，当混凝土初凝后及时将排气管松动、拔出。

（6）预埋插管法填封注浆

采用插管法填封顶注浆，即砼灌注前，在拱顶沿纵向安设2根注浆花管，砼灌注后尚未拆模时，压注水泥浆进行回填注浆，水泥浆水灰比根据设计现场调配，注浆压力以0．6～1．0Mpa为宜，也可现场通过试验确定。注浆时采用梅花形布置连续注浆法，终压达到设计要求时即可停止注浆。

3、结语

通过采用以上技术对策对新开岭隧道的二衬有针对性的进行了施工安排，在二衬结束后，由业主安排的监测单位对新开岭隧道二衬进行了超声波无损检测，检测结果显示，二衬与初期支护的密贴良好，基本没有空洞、脱空等不密实缺陷，确保了混凝土二衬的质量要求。

参考文献

[1]汪志敏.公路隧道二衬拱部砼封密技术对策[J].中国水运，2008.

[2]谢永利.公路隧道衬砌裂损病害检测与治理对策[J].沈阳建筑大学学报，2007.