隧洞的衬砌与灌浆教案

XX水利水电职业技术学院
教师授课教案
课程名称：水利水电工程施工技术200年至200年第学期第39 次课
第二节隧洞的衬砌与灌浆
一、隧洞衬砌
隧洞开挖后，为了使围岩不致因暴露时间太久而引起风化、松动或塌落，需尽快进行衬砌或支护。

对于水工隧洞来说，衬砌还可以减小糙率，增大隧洞的输水能力。

隧洞衬砌是一种永久性的支护，根据使用材料的不同可分为现浇混凝土或钢筋混凝土衬砌、混凝土预制块或块石衬砌等。

这里仅介绍现浇钢筋混凝土衬砌。

（一）混凝土衬砌的分段与分块
由于隧洞一般较长，衬砌混凝土需要分段浇筑。

当衬砌在结构上设有永久伸缩缝时，永久缝即可作为施工缝；当永久缝间距过大或无永久缝时，则应设施工缝分段浇筑，分段长度视断面大小和混凝土浇筑能力而定，一般可取6~18m。

为了提高衬砌的整体性，施工缝应进行处理。

分段方式有以下两种：
1、浇筑段之间设伸缩缝或施工缝
各衬砌段长度基本相同，如图11-16 所示。

可采用顺序浇筑法或跳仓浇筑法施工。

顺序浇筑时，一段浇筑完成后，需等混凝土硬化再浇筑相邻一段，施工缓慢；而跳仓浇筑时，是先浇奇数号段，再浇偶数号段，施工组织灵活，进度快，但封拱次数多。

图11-16
图11-17
2、浇筑段之间设空档
如图11-17所示，空档长度1m左右，可使各段独立浇筑，大部分衬砌能尽快完成，但遗留空档的混凝土浇筑比较困难，封拱次数很多。

当地质条件不利、需尽快完成衬砌时才采用这种方式。

混凝土衬砌，除了在纵向分段外，在横向还应分块。

一般分成顶拱、边墙（边拱）、底拱等四块，如图11-18为圆断面衬砌分块示意图。

分块接缝位置应设在结构弯矩和剪力较小的部位，同时应考虑施工方便。

分缝处应有受力钢筋通过，缝面亦需进行凿毛处理，必要时还应设置键槽和插筋。

图11-20
2、边墙和顶拱模板
边墙和顶拱模板有拆移式和移动式两种。

拆移式模板又称为装配式模板，主要由面板、桁架、支撑及
图11-22 针梁模板
（a）纵剖面图（b）A－A剖面（单位：mm）
（三）钢筋施工
衬砌混凝土内的钢筋，形状比较简单，沿洞轴线方向变化不大，但在洞中运输和安装比较困难。

钢筋安装前，应先在岩壁上打孔安插架立钢筋。

钢筋的绑扎宜采用台车作业，以提高工效。

（四）混凝土浇筑
模板、钢筋、预埋件、浇筑面清洗等准备工作完成后，即可开仓浇筑衬砌混凝土。

由于洞内工作面狭小，大型机械设备难以采用，所以混凝土的入仓运输一般以混凝土泵为主。

图11-23为用混凝土泵浇筑边墙和顶拱的布置示意图。

图11-23
浇筑边墙时，混凝土由边墙模板上预留的“窗口”送入。

两侧边墙的混凝土面应均衡上升，以免一侧受力过大使模板发生位移。

浇筑顶拱时，混凝土由模板顶部预留的几个窗口送入，顺隧洞轴线方向边浇边退，直至浇完一段。

如相邻段的混凝土已浇而无处可退时，则应从最后一个窗口退出，最后一个窗口拱顶处的混凝土浇筑，称为封拱。

在最后一个窗口浇筑时，由于受到已浇段的限制，要想将混凝土送到拱顶处则异常困难。

封拱的目的是使衬砌混凝土形成完整的拱圈。

用混凝土泵浇筑边墙和顶拱是隧洞混凝土衬砌最有效的方法。

封拱时，在输送混凝土的导管末端接上冲天尾管，垂直穿过模板伸入仓内，如图11-24所示。

尾管的位置应根据浇筑段长度和混凝土扩散半径来定，其间距一般为4~6m。

尾管出口与岩面的距离原则上是越近越好，但应保证压出的混凝土能自由扩散，一般为20cm左右。

封拱时为了排除和调节仓内空气、检查拱顶填充情况，可以在浇筑面最高处设置通气管。

在仓中央部位还需设置进人孔，以便进入仓内进行必要的辅助工作。

图11-24
用混凝土泵封拱的步骤如下：
1）当混凝土浇筑到拱顶处时，撤出工人和浇筑设备，封闭进人孔；
2）增大混凝土坍落度至14~16cm左右，同时加大混凝土泵的输送速度，保证仓内混凝土的连续供应；
3）当通气管开始漏浆，说明拱顶处已经填满，可停止输送混凝土，将尾管上包住预留孔眼的铁箍去掉（图11-25），在孔眼中插入钢筋，防止混凝土下落，然后拆除混凝土导管；
4）拱顶拆模后，将露在外面的导管用氧气割去，并用砂浆抹平。

图11-25
二、隧洞灌浆
隧洞灌浆有回填灌浆和固结灌浆两种。

回填灌浆目的是填塞围岩与衬砌之间的空隙，确保衬砌对围岩的支承，防止围岩变形；固结灌浆的目的是加固围岩，提高围岩的整体性和强度。

为了节省钻孔工作量，防止钻孔时切断钢筋，灌浆前要在衬砌中预埋灌浆管，直径为38~50mm。

回填灌浆孔一般只布置在拱顶中心角120ºX围内。

固结灌浆孔则应根据需要布置在整个断面四周。

灌浆孔沿隧洞轴线每2~4m布置一排，各排孔位呈梅花形布置。

此外，还应根据规X要求布置一定数目的检查孔。

隧洞灌浆必须在衬砌混凝土达到一定强度后才能进行。

回填灌浆可在衬砌混凝土浇筑两周后安排进行，固结灌浆可在回填灌浆一周后进行。

灌浆时应先用压缩空气清孔，然后用压力水清洗。

灌浆在断面上应自下而上进行，以充分利用上部管孔排气；在轴线方向应采用隔排灌注、逐渐加密的方法。

为了保证灌浆质量，必须严格控制灌浆压力。

对回填灌浆，无压隧洞第一序孔压力可采用0.1~0.3MPa，有压隧洞第一序孔用0.2~0.4MPa；第二序孔可增大1.5~2倍。

固结灌浆压力应比回填灌浆压力高一些，以灌实围岩裂缝，但压力不能太高，防止衬砌结构破坏。