公路隧道脫空防治帶模注漿施工技術(shù)

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摘要：如何治理隧道二次襯砌拱頂脫空的通病并保證質(zhì)量，是建設(shè)者迫切需要解決的問題之一。文章以實(shí)際公路隧道工程為例，將帶模注漿技術(shù)應(yīng)用到隧道建設(shè)中，并對(duì)該技術(shù)展開了詳細(xì)研究，通過對(duì)應(yīng)用效果的分析可知取得了良好的施工效果。

關(guān)鍵詞：公路隧道；二襯脫空；帶模注漿

1工程概況

本文研究以公路隧道的實(shí)際情況為基礎(chǔ)，具體對(duì)東天山特長(zhǎng)隧道工程進(jìn)行探討。該隧道全長(zhǎng)11775m，隧道1#斜井長(zhǎng)2354.33m（包含聯(lián)絡(luò)通道）。整段隧道的圍巖等級(jí)為Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)和Ⅴ級(jí)，隧道進(jìn)口洞口永久邊坡的坡率為1：1.5，而洞門及明洞段臨時(shí)邊仰坡的坡率則為1：1.25。同時(shí)，施工人員須在明暗洞分界里程處設(shè)置2環(huán)Φ50mm超前小導(dǎo)管超前支護(hù)。對(duì)二襯注漿時(shí)，拱頂空洞會(huì)使二襯內(nèi)防水板被刺破，從而導(dǎo)致漏水。為盡量避免這種情況的發(fā)生，施工人員通常會(huì)在施工過程中采用帶模注漿施工技術(shù)[1]。帶模注漿施工技術(shù)不僅能大大減少拱頂脫空，而且能有效控制防水板破壞。本文以上述工程為例，對(duì)帶模注漿施工技術(shù)展開深入探討。

2襯砌臺(tái)車改造

隧道二襯臺(tái)車的改造主要分為以下幾個(gè)部分。第一，設(shè)置注漿孔。施工人員在襯砌臺(tái)車模板拱頂縱向中心線方向上設(shè)置注漿孔。第二，輔助設(shè)施的安裝。需安裝的輔助設(shè)施主要有兩種，一種是固定法蘭，另一種是定位法蘭。第三，注漿管的預(yù)埋。預(yù)埋注漿管應(yīng)在混凝土澆筑前進(jìn)行。（1）注漿孔的設(shè)置。東天山特長(zhǎng)隧道工程原有二襯臺(tái)車的具體襯砌長(zhǎng)度為12m。改造后，二襯臺(tái)車的拱頂多了4個(gè)直徑為4.5cm、編號(hào)為1#~4#孔的注漿孔。注漿孔的編號(hào)從已澆筑二襯端頭開始，其中4#孔與二襯模板端頭的距離為1.2~1.9m，大約是1#孔與已澆筑二襯端頭距離的2倍。另外兩個(gè)孔在混凝土灌注口之間均勻分布。設(shè)計(jì)的初期階段，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)臺(tái)車鋼梁的位置對(duì)注漿孔位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整[2]。充分考慮隧道縱坡，正坡推進(jìn)時(shí)只有4#孔為排氣孔，其余三個(gè)孔均為注漿孔，倒坡推進(jìn)時(shí)只有1#孔為排氣孔，其余三個(gè)孔均為注漿孔。（2）固定法蘭的焊接。固定法蘭的外徑和內(nèi)徑分別為12cm和4.2cm，厚度為1cm，主要作用是對(duì)Φ42mm鋼管注漿管和定位法蘭進(jìn)行固定。固定法蘭的焊接位置為臺(tái)車已開孔位置，焊接方法為滿焊連接。（3）定位法蘭的安裝。施工人員在固定法蘭上安裝定位法蘭。定位法蘭和固定法蘭的外徑相等，均為12cm。法蘭鋼管的內(nèi)徑為4~4.1cm，外徑和高度分別為4.3和5cm。同時(shí)，施工人員還需要將Φ42mm鋼管插入定位法蘭中。固定法蘭的具體尺寸如圖1所示。

3帶模注漿施工

3.1預(yù)埋注漿管

（1）施工人員經(jīng)常使用Φ42mmRPC管作為注漿管。拱頂混凝土澆筑前，施工人員依據(jù)二襯臺(tái)車注漿孔的設(shè)置進(jìn)行注漿鋼管的預(yù)先安置。（2）注漿管安置前的端頭加工很有必要。加工的主要內(nèi)容為：第一，在注漿管和防水板的接觸端頭處切割出一個(gè)深度和寬度分別為1cm和0.3cm的十字溢流槽；第二，為了防止防水板被端頭的毛刺刺破，施工人員應(yīng)將切槽端打磨光滑；第三，注漿管安置過程中，十字溢流槽和防水板應(yīng)緊密貼合[3]。

3.2高壓注漿管

雙層鋼絲管是常見的高壓注漿管材料，承壓能力一般在10MPa以上。高壓注漿管以分段管為主要形式，每段高壓注漿管的長(zhǎng)度約為5m，各段之間通過快速接頭進(jìn)行連接。

3.3臺(tái)車注漿連接件

（1）常見的注漿連接件有很多，比如定位法蘭、快速接頭以及止?jié){閥門等。（2）施工過程中，施工人員通常使用數(shù)顯式的耐振壓力表，其安裝位置為注漿機(jī)端部和注漿連接件閥門端部，且位于注漿機(jī)端部的壓力表量程更大，精度更高。

3.4注漿料

在選擇注漿料時(shí)，施工人員要選擇具有微膨脹性能的材料。這種材料一般由普通硅酸鹽水泥、微膨脹劑、硅砂以及超細(xì)摻和料等材料復(fù)合而成，因而流動(dòng)性和泵送性極佳。不僅如此，注漿料還能與襯砌混凝土緊密結(jié)合。

3.5注漿施工

（1）注漿管安裝及襯砌厚度記錄。安裝過程中施工人員穿入注漿管，并對(duì)注漿管的長(zhǎng)度進(jìn)行記錄。多余的注漿管應(yīng)及時(shí)進(jìn)行切除。最后安裝定位法蘭，并使注漿固定管與之連接。（2）注漿口混凝土泌漿觀察記錄。施工前，施工人員應(yīng)先埋設(shè)好注漿管。澆筑過程中施工人員密切關(guān)注注漿孔的情況，通過木桿等工具對(duì)管內(nèi)的出漿情況進(jìn)行監(jiān)控，以便隨時(shí)掌握注漿管的泌漿情況[4]。澆筑完成后施工人員應(yīng)及時(shí)清理注漿口，并采取一定的措施，防止出現(xiàn)堵塞注漿管的情況。同時(shí)，施工人員應(yīng)盡量保證在混凝土澆筑完成后的12h內(nèi)開始拱頂注漿施工，以免錯(cuò)過最好的施工時(shí)期。（3）注漿輔助工作。施工前，施工人員對(duì)各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保設(shè)備運(yùn)行正常，不會(huì)影響施工進(jìn)程。檢查完成后方可將制漿設(shè)備和注漿設(shè)備運(yùn)送至場(chǎng)內(nèi)指定位置。制漿設(shè)備的放置位置為上一循環(huán)襯砌下方。同時(shí)，考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性，施工人員還應(yīng)在制漿設(shè)備上貼上安全警示反光條[5]。注漿材料一般放置在制漿機(jī)周圍，材料底部應(yīng)做好隔離，防止材料受潮。設(shè)備、注漿管的潤(rùn)濕以及泵送的檢校都應(yīng)按注漿設(shè)備的要求有序進(jìn)行。（4）制漿。首先，施工人員以材料配合比為依據(jù)，仔細(xì)計(jì)算需要用到的材料數(shù)量和拌和用水量；其次，施工人員啟動(dòng)攪拌機(jī)，先后加入一半的注漿材料和全部拌和用水；接著，施工人員將剩下的注漿材料放入攪拌機(jī)中，并按設(shè)備說明攪拌3min左右，使加入的材料和拌和用水形成均勻的漿體；最后，在儲(chǔ)漿桶中放入攪拌后的漿體，并將制漿桶卸料閥門關(guān)閉。施工人員按上述過程循環(huán)制漿，直到漿料數(shù)量與施工要求相符。（5）注漿。制漿完成后，施工人員在注漿泵的作用下將管道內(nèi)的潤(rùn)濕水排出。接著，連接注漿管管頭和臺(tái)車注漿接頭，同時(shí)在臺(tái)車指定位置固定好注漿管。上述操作完成后可以開始注漿。注漿順序受隧道縱坡的影響，一般從低一側(cè)開始至高一側(cè)結(jié)束[6]。注漿過程中，施工人員應(yīng)密切關(guān)注臺(tái)車壓力表的示數(shù)。同時(shí)，施工人員還應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)控端模的出漿情況，端頭圓弧模板最高點(diǎn)處一旦出現(xiàn)漏漿情況就應(yīng)立即停止注漿，并封堵漏漿口。封堵好漏漿口后，施工人員打開注漿泵繼續(xù)注漿，直到排氣孔出漿漿體和制漿機(jī)漿體的密度保持一致時(shí)，方可對(duì)下一個(gè)注漿孔注漿。當(dāng)臺(tái)車處壓力表＞1MPa時(shí)施工人員可停止注漿，轉(zhuǎn)向下一個(gè)注漿孔。一般情況下，每一個(gè)注漿孔都要進(jìn)行注漿，但如果未注漿的注漿孔流出的漿體密度已經(jīng)符合要求時(shí)，該注漿孔就不需要再進(jìn)行注漿。當(dāng)所有注漿孔都完成注漿，且漿體密度與制漿機(jī)內(nèi)漿體保持一致時(shí)，注漿結(jié)束。

3.6安全保證措施

為了保證施工過程中的安全和工程整體質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格做好以下幾項(xiàng)安全保證措施：（1）施工過程中，施工人員應(yīng)確保施工臺(tái)架的穩(wěn)定性。同時(shí)，施工人員還須將底板鋪設(shè)在臺(tái)架上，并在四周設(shè)置欄桿。臺(tái)架上的人員和物資重量應(yīng)控制在臺(tái)架承載范圍內(nèi)。（2）高空作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行。施工過程中施工人員應(yīng)按要求穿戴，并做好防護(hù)措施，嚴(yán)禁酒后施工。（3）經(jīng)過施工地段的車輛需控制車速，保持在5km/h內(nèi)。（4）施工場(chǎng)地應(yīng)長(zhǎng)期保持干凈整潔，尤其是施工結(jié)束后。施工人員應(yīng)立即組織清掃，并整理施工用具，將其放置在指定位置。正洞內(nèi)不允許堆放雜物，以免影響施工。（5）無論是生活垃圾還是施工產(chǎn)生的施工垃圾，都應(yīng)集中堆放、處理，禁止隨意丟棄，污染場(chǎng)地環(huán)境。橫向排水管中如果有漿液流入，則有可能會(huì)出現(xiàn)堵塞的情況。因此，施工人員應(yīng)將其封堵。

4帶模注漿施工工藝要點(diǎn)

（1）按照規(guī)范合理預(yù)埋RPC注漿管，注重對(duì)位置和長(zhǎng)度的控制。（2）拱頂混凝土施工中加強(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)，若RPC注漿管出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，說明此時(shí)的二襯混凝土注漿已經(jīng)達(dá)到較飽滿的狀態(tài)，可適當(dāng)減小注漿量。（3）結(jié)束拱頂二襯澆筑作業(yè)后，在隨后的4h內(nèi)組織注漿作業(yè)（混凝土尚未達(dá)到初凝狀態(tài)前），且需要在混凝土澆筑后的6h內(nèi)完成，否則注漿材料的性能將受到影響，難以與二襯混凝土有效結(jié)合。（4）模板臺(tái)車共包含3個(gè)注漿孔，各處均要得到有效的注漿處理，在排氣孔和臺(tái)車開放端頭兩處同時(shí)出現(xiàn)流漿現(xiàn)象后才有理由說明注漿達(dá)到飽滿狀態(tài)。（5）加強(qiáng)對(duì)漿液水料比的控制，該指標(biāo)需穩(wěn)定在0.18~0.20，若出現(xiàn)水用量過多的情況將導(dǎo)致混合料強(qiáng)度下降，用量偏少則影響施工效率。（6）選擇合適強(qiáng)度的注漿料，不可低于二襯混凝土的強(qiáng)度。

5應(yīng)用效果分析

對(duì)施工質(zhì)量的檢測(cè)可通過MALA地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行。對(duì)帶模注漿技術(shù)的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)，使用帶模注漿技術(shù)后隧道的脫空情況得到了有效控制。同時(shí)，雷達(dá)檢測(cè)結(jié)果顯示，長(zhǎng)度在1~2m的脫空占比也由原來的42%變?yōu)?0%；長(zhǎng)度在2~3m的脫空更是實(shí)現(xiàn)了清零。

6結(jié)語

綜上所述，公路隧道施工過程中，帶模注漿技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，不僅能夠縮短二次襯砌背部脫空長(zhǎng)度，還能減少脫空數(shù)量，從而大大提高施工質(zhì)量，且?guī)Ｗ{技術(shù)可操作性強(qiáng)，優(yōu)勢(shì)明顯，值得推廣使用。

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作者：郭兆焱 單位：中交一公局橋隧工程有限公司