隧道襯砌帶模注漿在隧道施工中的應用研究

魏浩

（中鐵二十二局集團第四工程有限公司，天津 301700）

1 引言

某隧道工程位于甘肅省慶陽市寧縣新寧鎮(zhèn)，全長1 127 m，最大埋深約75 m。全隧道均位于直線段上，DK197+198～DK197+900段縱坡為-18.725‰的下坡，DK197+900～DK198+325 段是坡度為-1.5‰的車站緩坡段。隧道進口位于沖溝溝口坡腳，出口位于黃土源邊緩坡坡腳，不良地質不發(fā)育。洞身走行于九龍河右岸黃土塬斜坡上，地面高程965～1 045 m，相對高差約80 m，斜坡地面凌亂，沖溝發(fā)育。多呈“V”形，兩岸邊坡陡直，局部發(fā)育滑坡、錯落、溜坍和黃土陷穴等不良地質現(xiàn)象。隧道進口位于慶陽市寧縣九龍川煤礦北側約100 m，出口位于龍二村東側約250 m，緊鄰新建寧縣車站，兩處洞口有鄉(xiāng)道可至，交通便利。為提升隧道的穩(wěn)定性、安全性和使用壽命，施工人員要結合工程資料、工程的實際需求確定隧道襯砌帶模注漿的實施措施、注漿方法和注漿要求。通過規(guī)范施工計劃，確定注漿時間、注漿管的安裝要點，確定注漿效果，設立注漿方案，分析模注漿的可行性。

2 隧道地質條件

本段線路區(qū)域單元位于中朝準地臺的陜甘寧臺坳的西南部，該區(qū)以深厚的黃土覆蓋，下伏第三系紅黏土，白堊系為基地巖層，產狀水平為主，皺褶和斷裂不發(fā)育。隧道通過淺埋地段（DK197+365～DK197+440、DK198+045～DK198+090）、偏壓地段（DK197+241～DK197++290、DK197+847～DK197+890、DK198+090～DK198+281）、溜坍地段（DK197+870～DK197+940）及沖溝承壓水地段（DK197+840～DK198+050），寧縣1 號隧道屬黃土隧道，土體穩(wěn)定性差，開挖自穩(wěn)能力弱，對開挖控制不利且斷面大，開挖支護困難，施工難度大。隧道穿越黃土地層、砂巖、泥巖等地層。

3 隧道襯砌帶模注漿

3.1 襯砌帶模注漿方案

襯砌帶注漿應當遵循JTG D70-2—2014《公路隧道設計規(guī)范》、JTG F60—2009《公路隧道施工技術規(guī)范》及其他要點，保證二襯混凝土與防水墻無縫隙。隧道襯砌帶傳統(tǒng)注漿方式是利用預埋的PVC 管材進行襯砌作業(yè)，但該方法容易導致襯砌背后空洞的問題。為了進一步提高隧道的功能性，要引入專業(yè)的技術規(guī)范，進一步鞏固二次襯砌的質量標準[1]。

3.2 襯砌支護要點

襯砌帶模注漿應確定水泥砂漿拌和、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、注漿管路系統(tǒng)的功能性。為提高隧道的穩(wěn)定性，要第一時間處理好危石，并在洞口區(qū)域設立仰坡截水溝，截斷地表水進入隧道，并在距邊仰坡開挖邊緣開挖約10 m，確保溝底至襯砌拱頂外緣高度在1.0 m 以上，完成截水溝處理后，要促使排水溝與自然溝槽排水系統(tǒng)的銜接效果。其中，要依據(jù)圖紙細則確定暗洞口、明洞、偏壓擋墻、洞門的處理要點，比如，洞口修建及支護要遵循圖紙的設計規(guī)范，保證作業(yè)面的主骨架縱向凈距2.5 m，寬0.6 m，厚0.6 m，且仰坡設置φ22 mm 砂漿錨桿，錨桿長5 m，間距1 m×1 m，梅花形布置；并掛鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑6 mm，網(wǎng)格間距25 cm×25 cm；噴射混凝土強度等級C25，厚度10 cm。

1）仰拱每節(jié)長4～6 m，并立端頭模板；澆筑仰拱混凝土；澆筑仰拱填充混凝土。

2）施作拱邊墻防水層（用工作臺車）。

3）驗收防水層；施工縫鑿毛，清洗干凈；臺車就位，并檢查尺寸達到設計要求。

4）灌注拱墻混凝土；當混凝土達到5 MPa 時可拆模；拆模后及時進行養(yǎng)護。

3.3 隧道襯砌帶模注漿施工程序與工藝流程

防水板施工→安裝RPC 注漿管→襯砌混凝土施工→回填注漿→拆?！{效果檢查→結束。

隧道襯砌帶模注漿施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 襯砌帶模注漿施工工藝流程

4 錨桿安裝及其注漿要點

4.1 施工前準備

錨桿安裝前，要注意檢查錨桿的外觀、型號、規(guī)格是否符合應用需求，再結合錨桿類別、規(guī)格、圍巖參數(shù)確定鉆孔機具。砂漿錨桿安裝要采用42.5 級普通硅酸鹽水泥及編號為M20的砂漿。施工方式為將水注入泵內，并倒入少量砂漿，初壓水和稀漿濕潤管路，然后再將已調好的砂漿倒入泵內。將注漿管插至錨桿眼底，將泵蓋壓緊密封，一切就緒后，慢慢打開閥門開始注漿。在氣壓推動下，將砂漿不斷壓入眼底，注漿管跟著緩緩退出眼孔，并始終保持注漿管口埋在砂漿內，以免漿中出現(xiàn)空洞，將注漿管全部抽出后，立即把錨桿插入眼孔，然后用木楔堵塞眼口，防止砂漿流失[2]。需注意向錨桿孔注滿砂漿，并對其及進行安全處理，避免高壓噴射物所帶來的安全隱患。砂漿要保證隨時攪拌的狀態(tài)，即要在混凝土初凝前用完，避免砂漿凝結在泵體的情況。完成錨桿灌注后，要立即對作業(yè)面清潔處理，及時處理砂漿凝結物，可為后續(xù)操作創(chuàng)造良好的條件。

4.2 安裝注漿管連接注漿機并制備漿液

注漿管安裝是隧道襯砌帶模注漿的重點，在注漿口配置具有閥門和壓力及快速接頭的注漿接頭，通過安防注漿裝置，固定設備在上一循環(huán)的襯砌位置，并張貼警示反光體。完成標注后要配置注漿材料，固定注漿材料在注漿機周圍，并對其底部進行防潮處理。要注意選用具有一定膨脹效果的帶模注漿料，確定其水灰比為0.18∶1，并根據(jù)施工標準預備好水、注漿量及其他材料。確定好注漿材料后，應使用帶模注漿機進行拌制。

4.3 注漿技術

完成拱頂區(qū)域混凝土澆筑作業(yè)后，要在2 h 內進行拱頂回填注漿操作，回填時要注意初壓（0.1～0.15 MPa）、終壓（0.2 MPa）的壓力指標，當排氣管可自由出漿后，要停止注漿處理。注漿期間要利用信息化技術觀察臺車壓力指標、端模出漿情況，若端頭存在漏漿問題時，要立即停止注漿，對漏漿區(qū)域進行封堵處理。后續(xù)注漿操作中，使端頭出漿漿體密度符合制漿機要求后，可進行下一注漿孔的注漿操作。此外，還要注意以下要點：

1）注漿材料應篩選注漿材料，主要由硅酸鹽水泥、摻和料、膨脹劑、硅砂等材料符合構成，復合后材料具有一定膨脹、流動和蓬泵送效果。通過提高襯砌混凝土的綜合性能，在高壓作用下促使?jié){液進入脫空區(qū)（水灰比1∶1）。注漿期間，要先在上一循環(huán)的二次襯砌進行注漿，促使每塊襯砌板在回填注漿后期壓力在標準內。通過對各個襯砌空間進行加壓式注漿，確保漿芯在注漿管既定位置，并確定注漿速度為30～60 L/min。完成注漿處理后，要對注漿管表面進行防水及防堵處理，并將灌漿封堵裝置予以密實。通過檢測注漿情況，如利用無損檢測技術，測試出不合規(guī)的注漿位置，再對不合規(guī)范的注漿地段進行補孔，確保襯砌帶模板注漿符合應用規(guī)定。

2）利用雷達、敲擊措施檢測注漿管周圍的密封、平整性，若注漿管外漏部分不平整，需要利用角磨機切割打磨處理，再使用改性環(huán)氧樹脂進行養(yǎng)護。若注漿后隧道已完成了完全的密實，可將改性環(huán)形樹脂膠均勻地涂抹于注漿孔的中心，并確定涂刷半徑為10 cm。若注漿孔并未完全密實，要先使用改性環(huán)氧樹脂膠封閉注漿孔，保證封堵深度≥5 cm，并在作業(yè)表面均勻涂抹注漿材料（涂抹半徑為10 cm）。完成注漿后，施工方要觀察壓力表盤、管孔位置及性能，再進行端模出漿操作，隨后結束注漿，同時拆除定位所使用的法蘭裝置，封閉注漿孔。

4.4 防水板施工

防水板施工要采用無釘鋪設工藝進行，通過利用半自動鋪設臺車輔助鋪掛的方式對防水板進行固定，當隧道環(huán)向鋪設時，應先拱后墻，此時根據(jù)拱頂墊層的位置標注隧道中心線的方位，再利用橫向中心線確定定位重合方案。當拱頂、塑料圓墊片焊接完畢后，要在塑料圓墊片的底部進行鋪設、焊接處理，促使下方的防水板可按壓住上方的防水板。值得注意的是，要確定防水板固定要求，即確保鋪設長度和標準支護基面弧長的參數(shù)比值為10∶8，確?；炷翝仓笈c初期支護密切接觸，避免混凝土緊繃破損而誘發(fā)的積水問題。完成防水板施工處理后，要注意搭接縫區(qū)域的沉降情況、施工縫情況，在消除防水薄弱問題的過程中進行錯開處理（錯開2 m）。最后，防水板間要使用自動雙縫熱熔焊接技術，通過確定焊接的溫濕度、速度指標，保證每條縫隙的有效焊接寬度大于15 mm，且要避免焊焦問題的出現(xiàn)。完成焊接后，施工方要注意利用空氣檢測器進行分析與監(jiān)控，注意清理焊接表面的垃圾和灰塵，再結合自動化技術進行數(shù)據(jù)處理，保證所有焊接指標均符合應用要求。

4.5 隧道不良地質地段質量保證措施

為了進一步提高不良地質地段的安全性，施工方要了解現(xiàn)場施工情況，尤其需注意突水突泥、巖溶及其他地質災害的問題，使用超前地質預報、預測和監(jiān)測管理。隧道開挖過程中，要注意引入地質工程師，在分析地質變化數(shù)據(jù)的基礎上進行在線督導和現(xiàn)場管理要點。

1）完善動態(tài)施工方案，通過確定超前地質預報和超前探水方案，系統(tǒng)的試驗監(jiān)控后，選定最合適的注漿模式，再完善施工工藝技術，評定施工情況、施工問題及安全隱患。

2）建立崗位責任制度，側重配合比的計量設計，確保注漿水平，比如，富水段采用超前鉆孔探測，隨時測量涌水量及水壓，并化驗水質，核實地質情況，與設計不符時，及時提出，并配合設計做好水壓實驗，據(jù)以確定襯砌結構類型。完成上述操作管理后，要注意認真分析防水板、焊縫的功能性，消除不良地質地段的安全隱患問題。

5 結語

綜上所述，確定襯砌帶模注漿要求，根據(jù)二襯施工特點、施工要求確定工程施工方案，可提高隧道襯砌帶的質量。另外，帶模注漿操作裝配非常簡便，施工方需要結合隧道工程的實際情況確定相應的質量保障措施，從而提高隧道的安全性和穩(wěn)定性。