论铁路客运专线隧道二次衬砌质量控制

论铁路客运专线隧道二次衬砌质量控制
摘要:对影响铁路隧道二次衬砌施工质量的因素进行了分析,提出了从原材料、配合比、施工工艺等方面提高施工质量采取的对策措施,并应用到沪昆铁路客运专线工程实践中,收到了较好的效果,对提高隧道衬砌混凝土施工水平具有一定借鉴意义。

关键词：大坪地隧道；二次衬砌；质量控制
1、工程概况
大坪地隧道起迄里程为DK1099+908～DK1107+537，全长7.6km，为单洞双线隧道。

本隧按速度目标350km/h客运专线双线隧道设计。

我部施工大坪地隧道出口段，起讫里程为DK1103+500～DK1107+537，长5037m，隧道出口位于云南省昆明市嵩明县牛栏江镇王坝田村，内轨顶面标高1976.6963m。

大坪地隧道位于云贵高原地带，属云贵高原剥蚀—溶蚀低中山、低山丘陵和高原盆地地貌，总体地势东低西高。

大坪地隧道穿越普家屯—哈螃沟、百石凹、大沙地—黄泥沟、大刀地断层。

特别是普家屯—哈螃沟，此断层为区域型断层，宽度大于95km,最大涌水量28382m3/d，岩性以断层角砾为主、部分碎裂岩。

2、大坪地隧道工程二次衬砌的现状
我合同段在隧道衬砌施工中已普遍采用整体钢模板台车、泵送混凝土工艺，但仍出现一些常见的质量通病如（蜂窝、麻面、接缝处错台、拱顶空洞等），特别是衬砌混凝土裂缝的存在严重影响了隧道结构的安全性和耐久性，给将来的运营安全留下了隐患。

3、影响二次衬砌施工质量的主要因素
3.1施工工艺或现场操作不规范
3.1.1 采用整体式钢模板台车施工时，混凝土浇筑时不振捣或漏振，混凝土均质性差。

3.1.2 混凝土生产时原材料计量误差大，尤其外加剂的掺加随意性大，没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量，造成混凝土水胶比增大。

在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也时有存在。

3.1.3 台车在就位前，未对台车与混凝土接触部分进行清理，未定时对台车的支撑系统进行检查导致台车整体受力不均。

台车前端端部拱顶竖向支撑不足，导致台车在浇筑过程中发生上浮现象。

3.1.4 台车模板与上一环混凝土的搭接长度不足。

3.1.5 在浇筑过程中边墙0-3m高部位混凝土的浇筑速度过快，
3.1.6 隧道开挖成型差，衬砌混凝土厚度严重不均匀；欠挖或初期支护侵入衬砌限界，造成衬砌混凝土厚度不足；少数几板衬砌混凝土背后存在脱空现象。

3.1.7 未开展监控量测工作，仅凭经验来确定二次衬砌的施作时间，安全可靠性差，造成二次衬砌超设计荷载承受围岩压力。

3.2原材料质量差、配合比设计不合理
水泥品种选择不当，安定性不良，不同批次的水泥混用。

碎石、砂级配差，含泥量超标，碎石中石粉含量大，针、片状物过多，影响了水泥与骨料的凝结。

进行配合比设计时，忽视水泥用量增多对混凝土性能的负面影响。

对掺合料和外加剂的选用缺乏专业技术人员的指导，往往达不到预期的效果。

4、质量控制主要措施
4.1制定隧道施工技术细则
针对我合同段出现二次衬砌的质量通病，我们及时制定了隧道施工技术细则，指导以后的隧道衬砌施工。

隧道衬砌施工全过程主要工艺流程有:测量放样、初期支护表面处理→防水层(防水板、纵横盲管安设)施作→防水层报验→边墙基础顶面杂物清理、顶面凿毛、涂混凝土界面剂→安设钢筋→铺设台车轨道→台车就位→涂脱模剂→测量定位→安装止水带→立端头模板→安装输送泵、输送管→台车报验→混凝土浇筑(泵送混凝土入模、捣固)→拆除输送管并清洗→脱模→修补、养生。

4.2 提高设计质量
隧道施工过程中根据隧道工程的特殊性施行动态设计,贯彻“岩变我变”的理念，即对以现场施工中发现围岩级别跟设计图纸有出入的段落及时上报设计部门进行设计变更，以确保工程质量。

4.3严格控制原材料的质量和技术标准
4.3.1 选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，严禁采用早强水泥，不同品牌、不同规格、不同批次的水泥不能混用。

4.3.2 推广采用矿渣粉与Ⅰ级粉煤灰复掺技术，粉煤灰掺量不宜大于25%。

粉煤灰能有效降低混凝土的干燥收缩值，有利于改善混凝土的流动性、粘聚性和保水性，推迟水化热峰值的出现。

4.3.3 掺加具有减水、增塑、缓凝、引气的泵送剂，改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性。

由于其减水作用和分散作用，在降低用水量和提高强度的同时，还可以降低水化热，延缓水化热释放速度，从而减少温度裂缝。

外加剂应选用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品，以高效减水剂复合缓凝剂、引气剂等。

4.4严格控制施工工艺
4.4.1 提高钻爆技术水平，优化钻爆参数，提高光面爆破效果，加强隧道开挖断面检测，严格控制超欠挖，为衬砌施工创造良好的条件。

4.4.2 根据实测位移时间曲线，施作初期支护及临时仰拱20d～30d后变形明显减缓，基本趋于稳定，因此二次衬砌一般在开挖后20d～30d以后施作(水平收敛拱脚附近7d平均值小于0.2mm/d，拱部下沉速度小于0.15mm/d)。

当围岩变形较大，流变特性明显，确需提前进行二次衬砌时，必须对初期支护或衬砌结构进行加强。

仰拱和边墙基础底部的虚碴，在立模前必须清理干净。

4.4.3 实施洞外混凝土强制自动计量拌和站生产，混凝土原材料由自动计量系统计量，搅拌时间要适当，时间过短、过长都会破坏混凝土的均质性。

4.4.4 衬砌浇筑采用12m轨行式衬砌模板台车施工。

台车轨道采用50cm(长)×20cm(宽)×20cm(高)的方木铺垫，间距50cm。

台车钢轨铺在方木上用道钉固定。

衬砌台车模板必须打磨光滑、除锈、涂刷脱模剂，并保证模板无变形和破损。

模板紧贴上次衬砌面，与边墙搭接紧密。

保持衔接平顺和衬砌净空尺寸的准确。

端头模板、钢筋、预埋件安设牢固。

台车每12m为一施工循环，纵向施工循环搭接长度为10cm～15cm，搭接错台小于2mm。

4.4.5 混凝土的拌制严格按施工配料单计量，定期检查校正计量装置。

加强砂石料含水率检测，及时调整拌和用水量。

控制混凝土的入模温度，夏季施工温度高于32℃时，用冷水冲洗碎石降温。

尽量安排在夜间浇筑混凝土。

4.4.6 严格控制混凝土的出机温度、入模温度和浇筑温度。

混凝土在运输和泵送过程中严禁加水。

尽量缩短泵送距离，以减少混凝土坍落度的损失。

⑦采用专用混凝土运输车运输，运输过程中不能停止搅拌且罐车在浇筑前必须反转搅拌不小于1min以防止混凝土发生离析、漏浆、严重泌水等现象，运到位后由混凝土输送泵自下而上连续灌入台车模板内。

4.4.7 浇筑时下料不宜太快，两侧边墙对称分层灌注，到墙、拱交界处停1h～1.5h，待边墙混凝土下沉稳定后，再灌注拱部混凝土。

混凝土灌注过程中必须及时振捣，时间以10s/次～15s/次为宜，以提高混凝土的密实度和均质性，减少内部微裂缝和气孔。

在初凝前宜进行二次振捣。

4.4.8 按规定留置一定数量的同条件养护试件，以确定合理的衬砌脱模时间。

混凝土拆模时的强度必须符合设计或规范要求，脱模时间由试验确定，当混凝土强度达到8MPa时方可脱模。

脱模后喷水养护，养护时间为7d～14d。

结束语
我部高质量的已完成大坪地隧道3120m二衬混凝土施工任务，以上对策措施的运用，既降低了工程的成本，又提高了工程质量，确保了隧道结构物的运营安全和耐久性。

已施工完毕的隧道衬砌结构均无明显的施工裂缝，无错台、露筋、蜂窝、孔洞、疏松、麻面和缺棱掉角等缺陷，建设单位并委托了第三方检测单位对整条隧道应用地质雷达进行了无损检测，隧道衬砌混凝土厚度、密实度及钢筋保护层均符合设计和验标要求。

参考文献：
高速铁路隧道工程施工技术指南铁建设[2010]241号。