隧道衬砌成套施工技术讲座

一套仰拱轻便模 板仅需4万元， 施工一板用时2 天，用工6人， 经济实用。
二、隧道衬砌施工成套技术 3. 衬砌边墙滑槽逐窗分层浇筑技术
3. 衬砌边墙滑槽逐窗分层浇筑技术
现状：施工现场“一孔灌到底”的现象十分普遍，形成施 工间隙缝、人字坡、骨料堆积，出现强度不足、渗漏水等 质量缺陷，给运输安全带严重隐患。
铁路隧道衬砌施工成套技术
龚成明 博 士
教授级高工
电话：13811916264 邮箱：1290008266@qq.com
二○一七年元月北京
中国铁路总公司工程管理中心
目录
1.隧道衬砌工艺探索和创新
2.隧道衬砌施工成套技术 3.展望
一、隧道衬砌工艺探索和创新
引子
随着高铁规模不断扩大，隧道比重也在不断增加。截至2015年底，全国累 计投入运营的铁路隧道共有12525座，累计长度12067km，是世界上铁路隧道 最多的国家。目前，在建铁路隧道，共计2078座，累计长度7964km，还要修 建8000 km余 。自2010年以来，因隧道质量问题引发的事故是比较多的，也即 是说…。隧道的质量问题具有隐蔽性、突发性、复杂性、反复性这四个特性。 针对这些问题，工管中心下发了 [2015]199号文，研究解决隧道拱顶空洞、厚 度不足问题。京沈客专京冀公司于2015年11月着手研究如何推动落实中心文件 要求，成立科研小组，编制试验大纲，在2016年2月底完成试验报告，3月26日 召开首次现场观摩会。11月17日在京沈客专京冀段召开了全路现场观摩会。
47×23cm，高50cm
A
三通分流槽：上口尺寸
40×25cm，高25cm
A
分流串筒：管径20cm 壁
厚3mm 上部漏斗上口尺寸
50×50，高40cm
A
溜槽：宽30cm 深13cm A
3.衬砌边墙滑槽逐窗分层浇筑技术
分流路径
3.衬砌边墙滑槽逐窗分层浇筑技术
安安装安装三装分通主流分料串流斗筒槽 安装溜槽 安装泵管
清理并撤离
注浆完毕及时拆卸注 浆件及法兰。 清理并撤走注浆设备 施工时间约2h；
7
4、拱顶浇筑及带模注浆施工技术
RPC管固定支撑防水板
从右边照片可以看出， RPC管支撑防水板的 作用是非常明显的， 支撑部位附近的防水 板无脱落和垂掉现象。
2. 仰拱轻便模板安装及分层浇筑技术
9.仰拱填充层浇筑
仰拱混凝土终凝后， 开始浇筑填充层混凝 土。建议最好一次浇 筑到位，少留施工缝
2.仰拱轻便模板安装及分层浇筑技术
仰拱与填充芯样
2. 仰拱轻便模板安装及分层浇筑技术
仰拱雷达扫描
2.仰拱轻便模板安装及分层浇筑技术
仰拱检测报告
工艺对比
2. 仰拱轻便模板安装及分层浇筑技术
二、隧道衬砌施工成套技术 1. 衬砌防排水施工技术
1.衬砌防排水施工技术
采用红外线激光定 位装置定位。通过 激光灯发射的投影 光斑，调节激光发 射机位置，确认光 斑间距，实现热熔 垫圈精准定位。
防水板激光定位
1.衬砌防排水施工技术
防水板铺挂使用半 自动铺设台车辅助 铺挂，台车主要由 行走系统、门架支 撑系统、作业平台、 小车行走拱形轨道、 自动提升轨行小车。
环向止水带定位
二、隧道衬砌施工成套技术
2. 仰拱轻便模板安装及分层浇筑技术
2. 仰拱轻便模板安装及分层浇筑技术
仰拱与填充为什么要分开浇筑？很多人都在思考这个问题，其实我的回 答也不一定是正确的。首先是设计与验标要求，其次是结构受力需要。 另外，如何保证它的几何形状与密实度我们必须考虑的？
工艺原理
外美质量可靠。
工艺对比
B
工效
无需换管仅 阀门操控
一般的拱墙混凝土施工工艺接
管，时间较长，工效较低、
劳动强度大；
ABiblioteka Baidu
C
本工艺可经一次济接管直到浇筑完
成，不用更换泵管，仅需
工人轻松操作阀门即可。
B
成本降低25%
二、隧道衬砌施工成套技术 4.拱顶浇筑及带模注浆施工技术
4. 拱顶浇筑砼及带模注浆施工技术 本工艺核心技术
纵向止水带定位采 用紧线器拉直，专 用卡具固定，热熔 焊接接长等工装工 艺，确保纵向止水 带埋设位置正确， 极大地提高了安装 质量。
纵向止水带定位
1、衬砌防排水施工技术
衬砌台车使用翻转式 钢木组合端模，通过 翻转合页精准定位环 向中埋式止水带，为 环向中埋式止水带的 安装质量提供了硬件 保障。纵向钢筋断开
一、隧道衬砌工艺探索和创新
（一）问 题
1.拱顶衬砌开裂、掉块、渗水 衬砌厚度不足、空洞及衬砌背后不密实是病 害的主要原因。即拱顶混凝土灌注工艺与预 判无具体的直观方法或标准。
第二章 一径向、带隧模道注衬浆工砌艺工目艺的及探作索用和创新
（一）问 题
2.脱空回填注浆的异常现象 在回填注浆时，发现临近一环衬砌开裂掉块，且衬砌内安放有木条， 衬砌厚度最薄处仅有4cm。
2.仰拱轻便模板安装及分层浇筑技术
2.仰拱轻便模板安装及分层浇筑技术
2.仰拱轻便模板安装及分层浇筑技术
2.仰拱轻便模板安装及分层浇筑技术
2. 仰拱轻便模板安装及分层浇筑技术
7.仰拱混凝土浇筑
通过仰拱专用 腹膜振捣窗口 依次从下往上 逐层浇筑，逐 窗振捣。
2.仰拱轻便模板安装及分层浇筑技术
工
衬砌台车注 浆孔制作及 安装摄像头 （首次）
安装RPC注 浆管
衬砌混凝土 浇筑，通过 注浆管溢浆 初步判定拱 顶饱满情况
艺
1
2
3
流
程
拆卸注浆组
安装注浆组
各注浆孔依
合件、定位
脱模及衬砌
合件
次注浆
法兰并清理
养护
注浆设备
4
5
6
7
4、拱顶浇筑砼及带模注浆施工技术
台车注浆孔制作及安装摄 像头（首次）
台车模板设置4个 注浆孔 焊接内嵌螺栓的固 定法兰盘 端模安装摄像监控
简单地说，本技术解决了困惑我们隧道工 程管理人员多年的质量心病，借用一句广告
词：谁用谁知道，用了都说好！
4. 拱顶浇筑砼及带模注浆施工技术 本工艺核心技术
（1）核心之一：通过预埋径向RPC管，预判拱顶衬砌厚度，观察 灌注混凝土时RPC管口的溢浆情况，解决衬砌厚度不足的问题；
（2）核心之二：混凝土灌注结束后及时进行带模注浆，RPC注浆 管管口均溢浆，表明注浆饱满，解决拱顶脱空问题；
衬砌厚度严重不 足，且埋有木方 等各种建筑废品
一、隧道衬砌工艺探索和创新
（一）问 题
3.边墙开裂、渗水、骨料堆积 边墙混凝土不密实是病害的主要原因，即未分层 逐窗灌注。也有对特殊岩土认识不足或对水的危 害认识不足的问题。
一、隧道衬砌工艺探索和创新
（一）问 题
4.拱顶混凝土浇筑情况。左下图给混凝土运输车中擅自加水。中图是 灌注过程中加水后的水泥浆集中到端部。右下图止水带翻转切割。
层浇筑 A
衬砌边墙滑槽 逐窗分层浇筑
B
拱顶浇筑 及带模注浆
C
纵向止水带 焊接与定位
D
钢筋间距 定位卡具
E
防水板热熔垫片 激光定位 F
防水板机械铺挂 与焊接 G
接触网槽道组装 H
衬砌台车 定型组合钢端模
I
雾炮喷雾 养护与降尘
J
轨行式液压 水沟电缆槽台车
K
二、隧道衬砌主要施工工装和工艺介绍
二、隧道衬砌主要施工工装和工艺介绍
边墙芯样
3.衬砌边墙滑槽逐窗分层浇筑技术
雷达检测波形图
3.衬砌边墙滑槽逐窗分层浇筑技术
边墙混凝土强度报告
3. 衬砌边墙滑槽逐窗分层浇筑技术
一般的拱墙混凝土工艺一板A混
凝土需要12小时,7个
工人，共需10质.5个量工
A
本工艺施与工传一统板混工凝艺土相需比 要8小时简,7个便工实人现，逐窗浇 共需7个筑工。，混凝土内实 B
5 压注浆管。
4、拱顶浇筑及带模注浆施工技术
注浆
首先对主注浆孔
（1#孔 ）进行 注浆，
控制水料比为0.18。
观察端模出浆情况
隧道衬砌专用注浆机，
及 注 浆 压 力 ， 端 模 整机质量为800kg，额定压
出 浆 或 者 压 力 超 过 力为4Mpa，额定流量2m³/h。
1.0MPa 时 ， 换 至 下 该设备走行仅需一人拖动
A
通过加工与仰拱设计尺寸一致的轻便曲面腹模，与 仰拱端头钢模连接，整体采用地锚加固的方式施工，实 现仰拱与仰拱填充的分层浇筑。
2. 仰拱轻便模板安装及分层浇筑技术 工艺流程
2.仰拱轻便模板安装及分层浇筑技术
2.安装仰拱下端模
从中心向两侧 安装仰拱下端 模；
采用Ø16钢筋 与围岩进行锚 固（相当于地 锚）。
A
质量
B
工效
C
经济
可实现分层浇筑。
模板结构复杂、 体积庞大，安拆 不方便，且仅能 保证一副栈桥通 行。
一般一台仰拱台 车需要40-60万 元。
和现有工艺相比 都能异曲同工， 达到同样的分层 浇筑质量效果。
模板体积小，轻 便，安拆方便， 可使用两副栈桥， 适合大断面保温 中心沟隧道施工， 综合工效较高。
（3）由于及时注浆，浆体与混凝土结合完全，衬砌结构整体性好 。同时，施工时间短，不影响其它工序。
（4）修复施工间隙缝及混凝土不密实等缺陷；通过浆体的渗透在 防水板的破损处形成“蘑菇”型栓塞，具有止水功能。
（5）通过统计每环注浆量可倒逼灌注施工质量，另外可在台车顶 部安装监控设备，监控灌注过程。
4、拱顶浇筑砼及带模注浆施工技术
一、隧道衬砌工艺探索和创新
（一）问 题
5.原回填注浆情况。左图预埋PVC管长短不一，拱顶混凝土面上一层似 尘土的水泥浆，右图堆积成山的松散的普通砂浆。
一、隧道衬砌工艺探索和创新
（一）问 题
6.台车顶裂混凝土。左下图是没有进行径向注浆出现的2条裂缝，凿开 混凝土的情况。右下图是台车就位时顶裂上一板混凝土出现的1条裂缝
防水板铺挂台车
1.衬砌防排水施工技术
防水板固定采用超 声波焊接工艺，提 高了焊接质量，确 保固定牢固。 防水板超声波焊接
1、衬砌防排水施工技术
采用纵向止水带热 熔焊接接长工艺， 确保纵向止水带焊 接质量，尤其安装 在仰拱顶面后，预 留足够长度以便焊 接操作。
纵向止水带接长
1、衬砌防排水施工技术
一注浆孔继续注 各孔依次注浆。
浆
，
即可行走，移动十分方便， 劳动强度较低，效率较高。
6
注浆结合料为预拌砂浆，现 场加水直接使用，使用方便； 具有良好的流动性和可泵送 性，较高的充填粘度；0.18 水料比，不泌水，凝结后强 度高；与混凝土粘接性能好， 有利于衬砌混凝土施工缝及 冷缝的修复。
4、拱顶浇筑及带模注浆施工技术
工艺原理
01
通过主料斗、主溜槽、“三通”分流槽、分流串筒和入窗溜槽结 合的方式，简单操作相应的插板阀门，使混凝土流向各工作窗口， 实现二衬拱墙混凝土的逐窗进料浇筑。
3. 衬砌边墙滑槽逐窗分层浇筑技术
灌注系统探索与改进
第三阶段 第一阶段
第二阶段
3.衬砌边墙滑槽逐窗分层浇筑技术
主料斗：上口尺寸
65×50cm，下口尺寸
（2）RPC管相比于PVC管 、钢管更适合于台车带模注 浆工艺，与衬砌混凝土粘结 性能更好。
4、拱顶浇筑砼及带模注浆施工技术
浇筑拱墙衬砌混 凝土
摄像头监控混凝 土浇筑，预埋管 溢浆判断内部混 凝土饱满程度。 4
4、拱顶浇筑砼及带模注浆施工技术
安装注浆组合件 安装连接含有套 筒、止浆球阀、 注浆压力表、快 速接头组件的连 接件，并连接高
LOREM
以架子队建设为平台
一、隧道衬砌工艺探索和创新
提高
降低
避免
隧道施工技术水平
隧道施工质量风险
隧道衬砌质量缺陷
一、隧道衬砌工艺探索和创新
树立“以工装保工艺，以工艺保质量，以质量保安全”的 管理理念
隧道衬砌三个部位
一、隧道衬砌工艺探索和创新 改造和推广应用了多项新工装工艺
仰拱、填充 轻便模板安装与分
3.衬砌边墙滑槽逐窗分层浇筑技术
抽拉调三节级分溜流槽串控筒制阀灌逐混门注窗凝控窗振土制关捣入流闭模向至一二三级级工工作作窗窗口口
3.衬砌边墙滑槽逐窗分层浇筑技术
边墙混凝土浇筑
通过开启、关闭 挡板，实现边墙 混凝土分层逐窗 入模。
浇筑视频
3.衬砌边墙滑槽逐窗分层浇筑技术
衬砌外观
3.衬砌边墙滑槽逐窗分层浇筑技术
1
4、拱顶浇筑砼及带模注浆施工技术
安装RPC注浆管
试穿、量测，预 估衬砌厚度 标记、记录，制 作注浆管、溢浆 十字槽 顶紧防水板，并 固定锚固 3
新材料-RPC注浆管 （1）具有较高的强度，能
够顶紧防水板，不被混凝土 挤压折断，同时在脱模时， 可以直接敲击拆除，无需电 焊或切割，不影响预埋管周 边的混凝土，使用非常方便 ；
一、隧道衬砌工艺探索和创新
（一）问 题
5.仰拱上鼓、开裂、渗水 仰拱几何形状不正确是病害的主要原因，即 无仰拱专用腹模与端模。也有仰拱底部虚渣 清理不彻底的问题。
一、隧道衬砌工艺探索和创新
（二）创 新 动 力
纵深推进标准化管理
LOREM
以建立标准为基础
LOREM
以落实作业标准为重点
LOREM
以质量安全管理为核心