公路隧道脱空防治带模注浆施工技术

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摘要：如何治理隧道二次衬砌拱顶脱空的通病并保证质量，是建设者迫切需要解决的问题之一。文章以实际公路隧道工程为例，将带模注浆技术应用到隧道建设中，并对该技术展开了详细研究，通过对应用效果的分析可知取得了良好的施工效果。

关键词：公路隧道；二衬脱空；带模注浆

1工程概况

本文研究以公路隧道的实际情况为基础，具体对东天山特长隧道工程进行探讨。该隧道全长11775m，隧道1#斜井长2354.33m（包含联络通道）。整段隧道的围岩等级为Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级，隧道进口洞口永久边坡的坡率为1：1.5，而洞门及明洞段临时边仰坡的坡率则为1：1.25。同时，施工人员须在明暗洞分界里程处设置2环Φ50mm超前小导管超前支护。对二衬注浆时，拱顶空洞会使二衬内防水板被刺破，从而导致漏水。为尽量避免这种情况的发生，施工人员通常会在施工过程中采用带模注浆施工技术[1]。带模注浆施工技术不仅能大大减少拱顶脱空，而且能有效控制防水板破坏。本文以上述工程为例，对带模注浆施工技术展开深入探讨。

2衬砌台车改造

隧道二衬台车的改造主要分为以下几个部分。第一，设置注浆孔。施工人员在衬砌台车模板拱顶纵向中心线方向上设置注浆孔。第二，辅助设施的安装。需安装的辅助设施主要有两种，一种是固定法兰，另一种是定位法兰。第三，注浆管的预埋。预埋注浆管应在混凝土浇筑前进行。（1）注浆孔的设置。东天山特长隧道工程原有二衬台车的具体衬砌长度为12m。改造后，二衬台车的拱顶多了4个直径为4.5cm、编号为1#~4#孔的注浆孔。注浆孔的编号从已浇筑二衬端头开始，其中4#孔与二衬模板端头的距离为1.2~1.9m，大约是1#孔与已浇筑二衬端头距离的2倍。另外两个孔在混凝土灌注口之间均匀分布。设计的初期阶段，设计人员可根据台车钢梁的位置对注浆孔位置进行适当调整[2]。充分考虑隧道纵坡，正坡推进时只有4#孔为排气孔，其余三个孔均为注浆孔，倒坡推进时只有1#孔为排气孔，其余三个孔均为注浆孔。（2）固定法兰的焊接。固定法兰的外径和内径分别为12cm和4.2cm，厚度为1cm，主要作用是对Φ42mm钢管注浆管和定位法兰进行固定。固定法兰的焊接位置为台车已开孔位置，焊接方法为满焊连接。（3）定位法兰的安装。施工人员在固定法兰上安装定位法兰。定位法兰和固定法兰的外径相等，均为12cm。法兰钢管的内径为4~4.1cm，外径和高度分别为4.3和5cm。同时，施工人员还需要将Φ42mm钢管插入定位法兰中。固定法兰的具体尺寸如图1所示。

3带模注浆施工

3.1预埋注浆管

（1）施工人员经常使用Φ42mmRPC管作为注浆管。拱顶混凝土浇筑前，施工人员依据二衬台车注浆孔的设置进行注浆钢管的预先安置。（2）注浆管安置前的端头加工很有必要。加工的主要内容为：第一，在注浆管和防水板的接触端头处切割出一个深度和宽度分别为1cm和0.3cm的十字溢流槽；第二，为了防止防水板被端头的毛刺刺破，施工人员应将切槽端打磨光滑；第三，注浆管安置过程中，十字溢流槽和防水板应紧密贴合[3]。

3.2高压注浆管

双层钢丝管是常见的高压注浆管材料，承压能力一般在10MPa以上。高压注浆管以分段管为主要形式，每段高压注浆管的长度约为5m，各段之间通过快速接头进行连接。

3.3台车注浆连接件

（1）常见的注浆连接件有很多，比如定位法兰、快速接头以及止浆阀门等。（2）施工过程中，施工人员通常使用数显式的耐振压力表，其安装位置为注浆机端部和注浆连接件阀门端部，且位于注浆机端部的压力表量程更大，精度更高。

3.4注浆料

在选择注浆料时，施工人员要选择具有微膨胀性能的材料。这种材料一般由普通硅酸盐水泥、微膨胀剂、硅砂以及超细掺和料等材料复合而成，因而流动性和泵送性极佳。不仅如此，注浆料还能与衬砌混凝土紧密结合。

3.5注浆施工

（1）注浆管安装及衬砌厚度记录。安装过程中施工人员穿入注浆管，并对注浆管的长度进行记录。多余的注浆管应及时进行切除。最后安装定位法兰，并使注浆固定管与之连接。（2）注浆口混凝土泌浆观察记录。施工前，施工人员应先埋设好注浆管。浇筑过程中施工人员密切关注注浆孔的情况，通过木杆等工具对管内的出浆情况进行监控，以便随时掌握注浆管的泌浆情况[4]。浇筑完成后施工人员应及时清理注浆口，并采取一定的措施，防止出现堵塞注浆管的情况。同时，施工人员应尽量保证在混凝土浇筑完成后的12h内开始拱顶注浆施工，以免错过最好的施工时期。（3）注浆辅助工作。施工前，施工人员对各项设备进行仔细检查，确保设备运行正常，不会影响施工进程。检查完成后方可将制浆设备和注浆设备运送至场内指定位置。制浆设备的放置位置为上一循环衬砌下方。同时，考虑施工现场的安全性，施工人员还应在制浆设备上贴上安全警示反光条[5]。注浆材料一般放置在制浆机周围，材料底部应做好隔离，防止材料受潮。设备、注浆管的润湿以及泵送的检校都应按注浆设备的要求有序进行。（4）制浆。首先，施工人员以材料配合比为依据，仔细计算需要用到的材料数量和拌和用水量；其次，施工人员启动搅拌机，先后加入一半的注浆材料和全部拌和用水；接着，施工人员将剩下的注浆材料放入搅拌机中，并按设备说明搅拌3min左右，使加入的材料和拌和用水形成均匀的浆体；最后，在储浆桶中放入搅拌后的浆体，并将制浆桶卸料阀门关闭。施工人员按上述过程循环制浆，直到浆料数量与施工要求相符。（5）注浆。制浆完成后，施工人员在注浆泵的作用下将管道内的润湿水排出。接着，连接注浆管管头和台车注浆接头，同时在台车指定位置固定好注浆管。上述操作完成后可以开始注浆。注浆顺序受隧道纵坡的影响，一般从低一侧开始至高一侧结束[6]。注浆过程中，施工人员应密切关注台车压力表的示数。同时，施工人员还应实时监控端模的出浆情况，端头圆弧模板最高点处一旦出现漏浆情况就应立即停止注浆，并封堵漏浆口。封堵好漏浆口后，施工人员打开注浆泵继续注浆，直到排气孔出浆浆体和制浆机浆体的密度保持一致时，方可对下一个注浆孔注浆。当台车处压力表＞1MPa时施工人员可停止注浆，转向下一个注浆孔。一般情况下，每一个注浆孔都要进行注浆，但如果未注浆的注浆孔流出的浆体密度已经符合要求时，该注浆孔就不需要再进行注浆。当所有注浆孔都完成注浆，且浆体密度与制浆机内浆体保持一致时，注浆结束。

3.6安全保证措施

为了保证施工过程中的安全和工程整体质量，应严格做好以下几项安全保证措施：（1）施工过程中，施工人员应确保施工台架的稳定性。同时，施工人员还须将底板铺设在台架上，并在四周设置栏杆。台架上的人员和物资重量应控制在台架承载范围内。（2）高空作业应严格按照相关的规定进行。施工过程中施工人员应按要求穿戴，并做好防护措施，严禁酒后施工。（3）经过施工地段的车辆需控制车速，保持在5km/h内。（4）施工场地应长期保持干净整洁，尤其是施工结束后。施工人员应立即组织清扫，并整理施工用具，将其放置在指定位置。正洞内不允许堆放杂物，以免影响施工。（5）无论是生活垃圾还是施工产生的施工垃圾，都应集中堆放、处理，禁止随意丢弃，污染场地环境。横向排水管中如果有浆液流入，则有可能会出现堵塞的情况。因此，施工人员应将其封堵。

4带模注浆施工工艺要点

（1）按照规范合理预埋RPC注浆管，注重对位置和长度的控制。（2）拱顶混凝土施工中加强质量检验，若RPC注浆管出现流浆现象，说明此时的二衬混凝土注浆已经达到较饱满的状态，可适当减小注浆量。（3）结束拱顶二衬浇筑作业后，在随后的4h内组织注浆作业（混凝土尚未达到初凝状态前），且需要在混凝土浇筑后的6h内完成，否则注浆材料的性能将受到影响，难以与二衬混凝土有效结合。（4）模板台车共包含3个注浆孔，各处均要得到有效的注浆处理，在排气孔和台车开放端头两处同时出现流浆现象后才有理由说明注浆达到饱满状态。（5）加强对浆液水料比的控制，该指标需稳定在0.18~0.20，若出现水用量过多的情况将导致混合料强度下降，用量偏少则影响施工效率。（6）选择合适强度的注浆料，不可低于二衬混凝土的强度。

5应用效果分析

对施工质量的检测可通过MALA地质雷达进行。对带模注浆技术的施工质量进行检测可以发现，使用带模注浆技术后隧道的脱空情况得到了有效控制。同时，雷达检测结果显示，长度在1~2m的脱空占比也由原来的42%变为10%；长度在2~3m的脱空更是实现了清零。

6结语

综上所述，公路隧道施工过程中，带模注浆技术的应用优势明显，不仅能够缩短二次衬砌背部脱空长度，还能减少脱空数量，从而大大提高施工质量，且带模注浆技术可操作性强，优势明显，值得推广使用。

参考文献

[1]刘电.带模注浆新型铁路隧道衬砌台车施工技术的有效运用分析[J].中华建设，2019（9）：128-129.

[2]张华.隧道衬砌逐层逐窗浇筑及带模注浆技术的应用[J].隧道建设（中英文），2017，37（12）：160-161.

[3]张军茂.带模注浆新型铁路隧道衬砌台车施工技术的优化[J].工程技术研究，2018（1）：139-140.

[4]刘世杰.隧道二次衬砌拱顶背后脱空预防技术措施[J].中外建筑，2018（7）：256-257.

[5]李森.高速公路隧道二衬混凝土防脱空带模注浆施工技术[J].居舍，2019（29）：36-37.

[6]马龙，米小强，胡振兴.带模注浆技术在阿尔金山公路隧道二衬脱空防治中的应用[J].公路交通科技（应用技术版），2018（5）：246-248.

作者：郭兆焱 单位：中交一公局桥隧工程有限公司