高速公路隧道工程中的復(fù)合式襯砌施工技術(shù)

左寧

（核工業(yè)華南建設(shè)工程集團(tuán)公司，廣州 510800）

1 引言

襯砌是沿隧道周邊修筑的永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)，具有維持圍巖穩(wěn)定性的效果，現(xiàn)階段應(yīng)用廣泛的有復(fù)合式襯砌、整體式襯砌等。二次襯砌建立在初期支護(hù)的基礎(chǔ)上，是由混凝土或其他材料施工而成的內(nèi)層襯砌，可實(shí)現(xiàn)對既有支護(hù)結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)處理，便于通信、照明等基礎(chǔ)設(shè)施的配套，在維持隧道穩(wěn)定性、改善隧道施工條件方面具有顯著的意義[1]。

2 工程概況

秋山隧道為雙向四車道高速公路分離式隧道，左、右線分別于ZK26+950～ZK30+947、K26+950～K30+980 段穿越山體。出口左右洞洞門均采用端墻式結(jié)構(gòu)，左右洞間距20～35 m。隧道洞室左線、右線的長度分別為3 997 m、4 030 m，最大埋深分別約為624 m、605 m。隧址區(qū)圍巖以Ⅳ級和Ⅴ級居多，占比分別達(dá)到69.4%、30.4%。通風(fēng)斜井長751 m，該段中Ⅳ級圍巖占90.7%，V 級圍巖占9.3%。

3 復(fù)合式襯砌施工方案

3.1 初次襯砌

項(xiàng)目采用復(fù)合式襯砌，明洞段為明洞襯砌構(gòu)造，二襯厚60 cm；Ⅳ級圍巖段二襯厚度40 cm、Ⅴ級圍巖段二襯厚度45 cm 或50 cm，均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。洞口段二襯緊跟開挖面施工，視實(shí)際情況采取針對性的加強(qiáng)措施；其他各段待初支成型且能夠維持相對穩(wěn)定的狀態(tài)后進(jìn)入二襯施工環(huán)節(jié)。初期襯砌施工中，使用模板（要求其具有足夠的強(qiáng)度和剛度）、墻架等相關(guān)材料；二次襯砌施工中使用全斷面移動(dòng)式整體模架。以施工需求為準(zhǔn)，生產(chǎn)適量質(zhì)量達(dá)標(biāo)的混凝土，由運(yùn)輸車及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)至現(xiàn)場，經(jīng)由輸送泵泵送入模，完成澆筑作業(yè)。

3.2 仰拱施工

先行施工仰拱，在該結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上施作二次襯砌。于仰拱段搭設(shè)仰拱棧橋，目的在于改善洞內(nèi)施工環(huán)境，以便仰拱施工中洞內(nèi)運(yùn)輸作業(yè)的順暢性。棧橋成型后車輛裝載棄渣，經(jīng)仰拱棧橋駛向掌子面，最后運(yùn)輸至指定堆放場所，避免現(xiàn)場堆積問題。仰拱開挖成型后立模并澆筑混凝土，按順序有序推進(jìn)，待某段仰拱施工完成后，在挖掘機(jī)的帶動(dòng)作用下使2 片仰拱棧橋前移，以便進(jìn)入后續(xù)施工段，按照此方式反復(fù)倒用，有條不紊地開展各項(xiàng)工作，提高資源的利用效率。仰拱施工流程如圖1 所示。

圖1 仰拱施工流程圖

4 復(fù)合式襯砌施工技術(shù)

復(fù)合式襯砌主要含內(nèi)層和外層2 部分，坑道開挖工作完成后構(gòu)建外層支護(hù)，即初期支護(hù)，使其與圍巖呈緊密貼合的關(guān)系，此時(shí)，允許圍巖有一定程度的變形，但需在可控范圍內(nèi)；待圍巖變形趨穩(wěn)后組織內(nèi)層襯砌的構(gòu)建工作，即二次支護(hù)。為滿足防水要求，通常在2 層間增設(shè)防水隔離層。

復(fù)合式襯砌的形式多樣，例如，噴錨支護(hù)與混凝土復(fù)合襯砌、噴射混凝土復(fù)合襯砌等。現(xiàn)階段，外層噴錨支護(hù)+內(nèi)層整體式模筑混凝土的方式取得廣泛的應(yīng)用，是較為典型的復(fù)合式襯砌形式[2]。2 層間的防水層通常采取噴涂乳化瀝青的方法，或取性能良好的軟聚氯乙烯薄膜等防水卷材，將其穩(wěn)定粘貼至已建成的支護(hù)結(jié)構(gòu)上。無論何種方式形成的防水隔離層均要與初支緊密貼合，在防水層施工前根據(jù)初支表面的實(shí)際情況采取預(yù)處理措施，使其具有平整、順滑的特點(diǎn)，不可出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。

5 設(shè)計(jì)要求與施工內(nèi)容

5.1 設(shè)計(jì)要求

復(fù)合式襯砌的形式多樣，具體應(yīng)根據(jù)隧址區(qū)圍巖類型等因素而定，在確定初期支護(hù)的方案后進(jìn)一步組織二次襯砌的設(shè)計(jì)工作，包含結(jié)構(gòu)形式、尺寸標(biāo)準(zhǔn)等。設(shè)計(jì)中需滿足如下3 項(xiàng)要求：

1）復(fù)合式襯砌厚度以30～45 cm 為宜，具體至高速公路隧道工程中，二次成型斷面應(yīng)當(dāng)成為重點(diǎn)考慮的對象，以單心圓形斷面為宜，遇涌水段等特殊的施工段時(shí)，在許可范圍內(nèi)靈活調(diào)整襯砌的厚度，權(quán)衡圍巖壓力與襯砌承載力的關(guān)系，若前者超過后者則采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

2）強(qiáng)度方面，主要將混凝土的質(zhì)量控制作為工作的著力點(diǎn)，具體體現(xiàn)在原材料質(zhì)量控制、配合比控制、拌和時(shí)間控制等方面，在采取多重控制措施后最大限度地提高混凝土的強(qiáng)度。

3）受力方面，重點(diǎn)考慮的是防水隔離層，以初期支護(hù)的受力情況為參考依據(jù)合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)階段較為主流的方法是防水層與土工布相結(jié)合的模式，且需考慮到地下水的靜水壓力所帶來的影響。

5.2 施工內(nèi)容

1）初期支護(hù)驗(yàn)收。初期支護(hù)是復(fù)合式襯砌的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，易影響后續(xù)的襯砌施工效果，需要加強(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)、及時(shí)處理問題。在初支施工完成后保證巖面趨于穩(wěn)定，水平位移速率控制在0.15 mm/d 以內(nèi)，同時(shí)表面無裂縫等質(zhì)量問題。此外，加強(qiáng)對襯砌厚度的控制，鑿除凸出的部分；若混凝土表面平整度凹陷需精細(xì)找平，將無須使用的外露鋼筋網(wǎng)切除，拌制適量的水泥砂漿均勻涂抹，以保證表面的平整性。

2）設(shè)置防水隔離層。經(jīng)驗(yàn)表明，隧道開挖和掘進(jìn)施工后極容易顯現(xiàn)出滲水問題，在水損害的影響下周邊圍巖的穩(wěn)定性明顯不足，潛在諸多安全隱患。為避免此問題，需合理設(shè)置防水層，從源頭上規(guī)避水損害。土工布與塑料防水板相結(jié)合的模式具有可行性，先將土工布緊密貼合在初支結(jié)構(gòu)上，再將防水板緊貼已經(jīng)設(shè)置到位的土工布，在兩類材料的共同作用下阻隔地下水的侵入[3]。為充分發(fā)揮出防水層在防水方面的優(yōu)勢，施工期間加強(qiáng)技術(shù)控制，著重考慮如下5 點(diǎn)：（1）按要求選擇質(zhì)量達(dá)標(biāo)的材料，不可出現(xiàn)破損、變形等問題；（2）合理規(guī)劃，正確操作機(jī)械設(shè)備，富有秩序性地完成防水層的各項(xiàng)工作；（3）在塑料防水板的鋪設(shè)過程中，采取從拱部逐步向邊墻的方法構(gòu)成完整、嚴(yán)密的封閉式結(jié)構(gòu)，縱向搭接寬度需達(dá)到10 cm 以上，以保證防水板的連接具有穩(wěn)定性；（4）防水板要與土工布緊密貼合；（5）做全面的質(zhì)量檢查，詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)，對施工質(zhì)量做出客觀的判斷。

3）臺車就位與測量放線。襯砌臺車形式多樣，以大模板臺車為主，根據(jù)施工要求調(diào)整其姿態(tài)，做到精準(zhǔn)就位；按規(guī)范測放模板的安裝位置，在定位放線時(shí)應(yīng)放大5 cm 凈空，此舉目的在于確保后續(xù)可快速拆模，并保證拆模后的結(jié)構(gòu)體滿足設(shè)計(jì)要求。測量放線需具有足夠的精度，以免給后續(xù)施工帶來錯(cuò)誤的引導(dǎo)。

4）混凝土灌注。襯砌厚度達(dá)標(biāo)后組織混凝土的拌和作業(yè)，根據(jù)設(shè)計(jì)配合比合理選用材料，控制各類材料的用量，按時(shí)間要求均勻拌和，制得質(zhì)量較佳的混凝土，及時(shí)投入使用。為保證配合比的合理性，正式施工前需組織試驗(yàn)，經(jīng)對比分析后確定混凝土性能達(dá)到最佳狀態(tài)時(shí)的配合比，并根據(jù)要求摻入適量的外加劑，如減水劑等，通過此類材料的應(yīng)用改善混凝土的綜合性能?；炷脸鰪S后及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)至現(xiàn)場用于灌注作業(yè)，灌注過程中需適當(dāng)振搗，減小混凝土內(nèi)部的空隙量，優(yōu)化材料組合狀態(tài)，形成更加密實(shí)、穩(wěn)定的混凝土結(jié)構(gòu)體?；炷凉嘧⒑筮M(jìn)入養(yǎng)護(hù)、脫模環(huán)節(jié)，正常情況下養(yǎng)護(hù)時(shí)間需達(dá)到8～16 h，其間及時(shí)檢測混凝土的強(qiáng)度，待該值達(dá)到2.5 MPa 及其以上后拆模。需注意的是，拆模的擾動(dòng)性較大，因此，需謹(jǐn)慎操作、加強(qiáng)防護(hù)，以免混凝土結(jié)構(gòu)受損。

6 結(jié)語

綜上所述，隨著施工工藝的升級，復(fù)合式襯砌在高速公路隧道工程中的應(yīng)用頻率逐步提高，有利于加固隧道圍巖、改善隧道施工環(huán)境。在工程實(shí)踐中，施工人員要高度重視復(fù)合式襯砌的相關(guān)工作，以隧道圍巖等方面的實(shí)際條件為立足點(diǎn)，制訂完善的施工方案，再按照規(guī)范將外層、防水層及內(nèi)層設(shè)置到位，切實(shí)保證復(fù)合式襯砌的施工質(zhì)量。