暗挖地铁隧道二次衬砌混凝土施工问题及措施

暗挖地铁隧道二次衬砌混凝土施工问题
及措施
随着我国经济的发展以及城市人口的不断增加，国内修建地铁的城市越来越多，而在修建地铁的过程中暗挖地铁隧道二次衬砌混凝土施工容易在多种因素的影响下出现质量和技术问题，这严重影响了整个地铁工程的质量及日后的使用安全。

基于此，本文首先分析了二次衬砌混凝土浇筑施工的特点，主要包括三个方面：施工作业空间非常有限、混凝土施工要求严格、二次衬砌振捣难度大，之后探讨了二次衬砌混凝土施工常见问题及其应对措施，主要包括五个方面：模架因施工实际载荷超过计算载荷导致的失稳问题及对策、上下层结合不良或仰拱浇筑不实造成的冷缝问题及对策、拱顶空洞问题及对策、隧道混凝土表面竖向裂缝问题及对策、混凝土与冷缝不密实及对策，希望能够为以后相关方面的研究工作提供一些参考。

关键词：暗挖;地铁隧道;二次衬砌混凝土施工;
前言：
在暗挖地铁隧道施工中,通常采用复合式衬砌结构,即初期支护加二次衬砌结构。

设计时初期支护结构承受施工阶段各种荷载,一般采用钢筋格栅或工字钢作为骨架,然后喷射混凝土形成隧道结构;二次衬砌承受使用阶段全部荷载,一般为抗渗钢筋混凝土结构。

由于地铁隧道结构位于地下,在有限空间环境中进行混凝土施工,工艺较特殊,经常发生质量和技术问题,故有必要进行分析并研究解决方案。

1. 暗挖地铁隧道二次衬砌混凝土浇筑施工特点
1.1 施工作业空间非常有限
通常情况下，过长的混凝土输送距离，再加上较大的隧道埋深，输送混凝土
的过程中就很容易发生离析，在空间受限的空间中进行二次衬砌混凝土施工非常
不便，并且具有较大的安全风险。

1.2 混凝土施工要求严格
地铁隧道施工对渗漏水问题有非常严格的要求，防水设计必须达到二级标准，在一些特殊地段甚至为一级要求，同时应以混凝土自防水为主要方式，冷缝等比
较严重的缺陷问题不允许在浇筑过程中出现。

另外，要保证混凝土浇筑的连续性，如果出现浇筑中断问题将会对整个工程施工造成非常严重的后果，在处理此问题
的过程中需要严格按照相关方面的施工规范和标准通过合理设置遇水膨胀止水条
或止水胶、凿毛施工缝等一系列措施有效地加以解决。

除此之外，为了使混凝土
浇筑能够一次成型，相关方面的施工管理工作必须严格把控，从而确保各个阶段
的工作能够严密衔接，与此同时，要加强相关施工人员的技能和综合素养培训，
确保他们能够严肃认真地对待施工工作。

1.3 二次衬砌振捣难度大
在隧道施工过程中，搭设模架时如果使用钢管扣件，那么即使将振捣口和浇
筑口设置在边墙上，也很难在浇筑混凝土的过程中进行均匀的振捣。

与此同时由
于曲面隧道墙上密布钢筋，因此，在进行内部振捣时根本无法使用普通的振捣棒，但是如果使用附着式振动器又很容易破坏刚度较小的模架。

另外，如果使用台车
进行混凝土浇筑，那么也无法使用振动棒振捣侧墙内部，而使用附着式振动器其
振捣效果又会受到台车的自身较大刚度的影响，从而导致难以将混凝土分层振捣
密实，并且在对上层混凝土进行振捣的过程中如果下层混凝土已经初凝，那么就
很容易将下层混凝土震坏。

2.二次衬砌常见技术质量问题及对策
2.1 施工实际荷载大于计算荷载致使模架失稳
隧道结构混凝土浇筑过程中模架受力非常复杂,模架中的应力并非均匀受力,受力大小也并非像施工方案中仅混凝土自重及施工荷载的工况。

若施工方案考虑不周,混凝土浇筑时可能发生模架局部失稳甚至整体垮塌事故。

如前所述,隧道二次衬砌混凝土四周封闭处于有限空间,计算模架荷载时不能仅计算混凝土自重,泵送混凝土的压力也作用于模架之上,因此须采取措施防止发生此类问题,具体方法如下。

(1)在泵管出口附近设置排气管兼作观察管,该管端部距拱顶围岩面10 mm,当混凝土达到该高度后就会有灰浆从管下端流出,即应停止浇筑混凝土,换到其他灰口进行浇筑,保证模架所受压力仅为混凝土自重。

(2)在设计模架方案时考虑混凝土泵的压力对模架的作用,增大模架的刚度和强度。

由于混凝土粘性大、在模板中流动受钢筋阻力及模板粗糙等复杂情况影响,经典的工程流体力学公式不能用于隧道二次衬砌混凝土荷载计算。

经查阅文献资料,目前尚无用于精确计算模架所受荷载的计算公式。

因此须在模架关键构件上
布设监测点,随时观察模架应力或变形,确保模架安全。

2.2 仰拱浇筑不实或上下层间结合不良形成冷缝
隧道仰拱呈U形,模板仅在靠上部设置,浇筑上部混凝土时,混凝土会发生流
淌现象,施工人员无法在模板处振捣,造成混凝土不实。

对此有人采取先浇筑模板下底板部分混凝土,待混凝土达到初凝甚至终凝再浇筑上部模板内的混凝土,采用此法虽很难用肉眼观察到混凝土缺陷,但极有可能造成上下层混凝土结合不良而
形成冷缝,不利于结构受力和防渗。

解决上述问题的方法是增加仰拱模板,具体做法为先浇筑模板下底板混凝土,然后在模板下端加装一段模板反压,在底板部分混凝土初凝前再在上段模板中浇
筑混凝土。

施工时可利用临时仰拱支撑或压重、拉杆等方法防止模板上浮。

防止仰拱模板上浮措施示意
2.3 拱顶存在空洞
二次衬砌拱顶混凝土欠饱满是隧道施工的质量通病。

其原因一是拱顶施工缝位置空气未排出,形成空腔造成拱顶位置不饱满;二是由于堵管等意外原因混凝土未填充饱满。

预防措施为在拱顶设置排气管,如前所述排气管兼具观察饱满情况作用,发现排气管流出灰浆即可证明混凝土已浇筑饱满。

解决这一问题的方法为采用大刚度大强度模架体系,利用混凝土泵压将混凝土压注密实;还可利用预留注浆管注入与结构同强度等级的砂浆,将拱顶空腔填筑密实。

2.4 隧道混凝土表面竖向裂缝
在已施工的地铁隧道中往往会出现竖向裂缝,裂缝沿纵向间距一般2~3m,缝深10~70mm,严重影响隧道钢筋混凝土的耐久性。

裂缝原因有混凝土配合比不当、混凝土保护层过厚、养护不到位等。

北京地铁某区间隧道采用台车浇筑混凝土,初期每3d浇筑1仓混凝土,后期由于工期的原因加快了施工速度,最快达到1d浇筑1仓混凝土。

一段时间后发现3d施工1仓的隧道结构基本未发现裂缝,而1d施工1仓的隧道结构则出现了较有规律的竖向裂缝,原因是隧道为长条形结构,若施工速度过快混凝土收缩应力不能及时释放,积累到一定程度时隧道在混凝土收缩应力的作用下就会发生裂缝。

为减少隧道表面竖向裂缝,应以适当的速度施工隧道二次衬砌结构。

每仓的
长度不宜过大,综合考虑线路曲线影响施工效率等因素,一般每仓长度为9~12m,每
仓施工时间宜大于3d。

2.5 冷缝与混凝土不密实
出现冷缝或混凝土不密实是二次衬砌施工中较严重的质量问题,表现为混凝
土颜色不一致,出现蜂窝、麻面和气泡等,原因是在混凝土浇筑过程中有间歇和混
凝土振捣不到位等。

解决问题方法为周密管理混凝土浇筑全过程,从配合比设计、泵送方案设计、环境条件的可泵性、混凝土搅拌站的供应能力、运输车辆的能力、交通状况、泵
送能力、地面与地下工作面联系沟通是否顺畅、泵管配管、泵管固定、泵管润滑
清理和工人的熟练程度等方面进行精细化管理,避免出现混凝土供应不及时、堵
管等意外因素,以实现均匀连续浇筑,一次完成。

与设计者协商在模架的混凝土灰
口位置不能有钢筋阻挡,钢筋可适当移动并按要求采取加强措施,并尽量与设计者
协商采用自密实混凝土浇筑隧道二次衬砌,以免出现欠振或过振现象。

泵管灰口处钢筋绑扎示意
结语：
就暗挖地铁隧道工来说，在二次衬砌施工过程中要保证浇筑方案科学合理。

在浇筑施工过程中应尽量在洞内靠近工作面的位置设置混凝土泵车，从而使混凝
土的和易性得到有效保障，同时还能够使堵管的概率最大程度地减小。

另外，模
架方案应具备足够的强度和刚度，并尽量选用自密实混凝土，将混凝土泵自身产
生的挤压力充分利用起来确保混凝土浇筑密实。

此外，要注意将监测点设置在隧
道模架的典型位置，从而对模架的受力状态以及变形情况进行实时监测，实现信息化施工。

另外，系统管理要进一步加强。

严格的管理工作是施工工作顺利开展的重要保障，因此，一定要重视加强工程施工各个环节的管理工作，如技术方案的合理性、混凝土的可泵性、施工人员操作技能的熟练程度、地上地下工作人沟通交流的及时性和有效性等。

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