复合式衬砌施工技术中高速公路隧道应用

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摘要：复合式衬砌施工技术是高速公路隧道施工中常见的衬砌方式，主要分为内外两侧隧道衬砌，该衬砌方法能够释放变形能，改善外层支护受力条件，有效防止围岩变形或坍塌。本文对此展开探究，首先简要介绍了复合式衬砌施工技术特征，随后详细说明了施工工序，最后提出了相关注意事项，以期为复合式衬砌施工的开展提供理论依据。

关键词：高速公路隧道；复合式衬砌；防水隔离层

高速公路施工建设中经常会遇到特殊的地质环境，必须穿越山体或巨大的岩层，由此涉及到隧道工程，在隧道工程施工中应结合实际情况应用不同类型的衬砌技术。衬砌指的是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。较为常见的衬砌技术有整体式衬砌、喷锚衬砌、复合式衬砌等。二次衬砌是在初期支护的条件下，利用混凝土等材料构建的内层衬砌，能够实现对支护的加固，并优化排水系统，方便设置通讯、照明、监测等设施，顺应了高速公路隧道工程的现代化建设理念。

1复合式衬砌施工技术概述

复合式衬砌施工技术分为隧道内外两层工程，是内外两层先后施工的隧道衬砌技术。开挖坑道后，首先构建外层支护，一般为柔性喷锚支护，也就是初期支护，要求与围岩紧密贴连，能够允许围岩发生一定程度的变形，但不会带来过度的压力而导致严重变形。等围岩小幅度变形并逐渐保持稳定后，再进行内层衬砌的构建，也就是模筑二次支护。通常在内外两层衬砌之间，根据实际需求设置相应的防水隔离层，或对内层衬砌浇筑防水混凝土。所谓的复合式，也就是内外层不同衬砌形式的搭配，常见的有这几种：喷锚支护与混凝土复合衬砌、喷锚支护与喷射混凝土复合衬砌、可缩式钢拱喷射混凝土支护与模筑、喷射混凝土复合衬砌、装配式衬砌与模筑混凝土复合衬砌等。最常用的就是外层喷锚支护或轻型管片，内层整体式模筑混凝土的复合形式。对于复合式衬砌中间的防水层，一般可以用乳化沥青等防水材料进行喷涂，也可采用软聚氯乙烯薄膜、聚异丁烯片、聚乙烯片等防水卷材固定于支护结构上。采用复合式衬砌方法施工时，最重要的一个部分是喷涂或粘贴防水层，防水隔离层的设置要求必须与初期支护紧密贴连，在防水层施工前，应对初期支护的表面进行预处理，保持最基本的平整顺滑，确保不会出现较大渗水[1]。

2设计要求与施工工序

2.1设计要求

复合式衬砌的形式受到隧道围岩类型的影响，因此，隧道周围地质条件也应纳入到衬砌尺寸的设计考量因素中，二次衬砌的形式与尺寸应当根据初期支护的实际受力情况来设计，要求二次支护应满足以下要求：①复合式衬砌厚度要求控制在30~45cm，在高速公路隧道中二次成型断面上采用单心圆形断面，而不使用传统马蹄形断面。对于一些特殊地段应当结合考虑多方面的因素，比如对涌水段含水量情况的分析，应合理调整衬砌的厚度，如果围岩压力超过衬砌承载力，则采用钢筋混凝土。②对于强度设计，应合理控制混凝土配合比，确保材料强度达到最优值。③对于受力状态，应注重对防水隔离层的设计与建设，要求具体依照初期支护的受力情况进行结构设计，通常采用防水板与土工布的组合模式进行防水隔离层的设计，必须考虑地下水的静水压力因素，确保围岩变化情况基本稳定，才能进行防水隔离层的设置。

2.2施工工序

复合式衬砌施工主要流程为：初期支护施工后的岩面检验→防水隔离层的设置→测量放样以及台车定位→灌注→养护→脱模。复合式砌筑施工中，二次支护的效益依赖于围岩的稳定性，初期支护能够接受围岩一定程度的变形，之后必须等到围岩趋于稳定后才能够继续进行二次支护的施工，也就是说二次支护施工的时间直接决定其成效，而对于二次支护施工时间的确定，需要观察围岩的稳定时刻，当初期支护表面不再出现裂缝时，则可以判断围岩变化基本趋于稳定。（1）初期支护验收：初期支护的验收对于后期衬砌施工具有重要意义，要求施工结束后其岩面趋于稳定，速率显著降低，且要求水平位移速率＜0.15mm/d，确保其表面不会再出现裂缝。此外，应对断面实施测量，要求严格控制衬砌厚度，对于没有满足设计要求的部分要进行返修处理，及时凿除，确保二次衬砌的顺利进行。应对混凝土表面不平部位进行找平，切除外露多余的钢筋网，利用水泥砂浆进行抹平处理，确保表面的平滑。（2）设置防水隔离层：隧道开挖与掘进施工后经常会出现渗水现象，有的还会存在较多的地下水，给周边围岩的稳定带来较大的安全隐患，所以必须设置相应的防水层。采用土工布与塑料防水板结合的形式，将土工布与初期支护面紧贴，附着岩面，并起到过滤作用，再将防水板紧贴土工布，阻断渗水与地下水的侵入。设置防水层时要注意几点：材料必须符合设计要求与质量要求，不能够存在破损、断裂、变形或穿孔等缺陷；施工组织必须科学合理，保证施工机械设备的完好；土工布铺设的同时应当做好排水措施；塑料防水板应从拱部向边墙进行铺设，并形成封闭式结构，调整预留长度，控制纵向搭接宽度＞10cm；要求防水板与土工布必须密切结合，铆钉之间的层面不能够紧绷；做好防水层质量检验，并做好相关检测记录。（3）台车就位与测量放线：衬砌台车多采用大模板台车，测量放样模板位置，根据设计要求定位放线，按照放大5cm净空，确保拆模后符合设计要求。立模后应检查灌注的二衬厚度，必须满足设计要求，在板面涂上脱模剂，对于没有满足要求的进行拆模，并重新拆除厚度不均处的防水层，在设置防水层前应确保没有欠挖现象。（4）灌注：当衬砌厚度达到要求后，准备拌和混凝土，要求材料标号与配合比都满足施工要求，对不同沙粒的半径与水泥用量应当有不同的要求。在试验前应完成施工配合比设计，依据是强度能够达到要求，比如灰砂比控制在1：2.8。根据实际需求适当添加外加剂，如减水剂等，保证二衬强度与关注顺畅度。可采用大容量的罐车，混凝土混合料应同时加入搅拌机，提高振捣密实度。灌注结束后进行养护与脱模，要求至少养护8~16h，当混凝土强度达到2.5MPa时即可脱模。

3施工注意事项

施工过程中，应注意适当添加减水剂与膨胀剂，减少二次衬砌开裂，或直接采用膨胀水泥，防止混凝土收缩或水泥水化，防止受力超出强度极限而出现裂缝。同时，注意改进混凝土的灌注工艺，不断提高施工水平，尤其是加强振捣与养护，确保后期施工全面达到质量要求，避免出现麻烦的返工现象。注意在混凝土施工中，可适当减缓灌注速率，采用对称分层灌注的方式，等边墙衬砌下沉稳定后再灌注拱部。注意对已出现的裂缝要科学处理，采用合适的材料进行钳缝，比如丙烯酸、水泥浆、环氧树脂等材料[2]。

4结束语

综上所述，近几年复合式衬砌施工技术已被广泛应用于高速公路隧道工程建设中，通过对该技术的详细解析，能够掌握复合式衬砌技术的施工要点与注意事项，充分发挥该技术的优势，提高隧道工程建设质量，并不断优化与完善复合式衬砌技术，便于在未来的隧道工程建设发展中得到更好的应用。

参考文献

[1]白浩亮.浅谈复合式衬砌施工技术在公路隧道中的应用[J].华东公路，2017（01）：62~63.

[2]肖明清.防水型复合式衬砌隧道的设计要点[J].铁道工程学报，2008（08）：54~57.

作者:吴海军 单位:江西省路桥工程集团有限公司