李國福

(赤峰誠聯(lián)市政工程有限責任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

0 引言

隧道工程施工是極為煩瑣和復雜的，施工過程通常會遇到諸多的困難[1]。而隧道復合式襯砌質(zhì)量倍受關注，其“內(nèi)實外美”的基本質(zhì)量要求被高度重視。目前國內(nèi)學者針對隧道復合式襯砌施工進行了一些研究：張金偉等[2]通過數(shù)值模擬分析試驗與現(xiàn)場應用開展了礦山法二次襯砌結(jié)構(gòu)初步研究；阮清林[3]分析隧道施工誤差、二次襯砌混凝土厚度等方面的問題并提出一些解決對策；伍程[4]利用有限元數(shù)值方法分析研究隧道初期支護與二次襯砌受力情況；張凱等[5]詳細闡述二次襯砌耐久性問題；王建宇[6]對比分析了噴膜防水與掛板式防水效果的優(yōu)劣；高祁[7]總結(jié)歸納了隧道滲漏水處理方法；蔣嬋君等[8]分析隧道襯砌質(zhì)量監(jiān)控作用。

在工程建設中，由于隧道受條件限制和施工技術參差不齊的影響，隧道復合式襯砌質(zhì)量出現(xiàn)了一些不容忽視的問題，如襯砌開裂、壁后空洞、滲漏水、強度不合格等。如何確保隧道襯砌施工質(zhì)量，已是工程界必須認真對待的問題。鑒于此，該文結(jié)合仁化(湘粵界)至博羅高速公路筆架山隧道復合式襯砌施工背景，對復合式襯砌施工技術展開研究，從復合式襯砌特點、設計施工技術要點、施工過程質(zhì)量管控和質(zhì)量問題應對措施等幾個方面進行分析闡述，并取得了一定的管理經(jīng)驗。

1 工程背景

1.1 工程概況

仁化(湘粵界)至博羅高速公路筆架山隧道起訖樁號K273+445～K277+245，始于始興縣城南鎮(zhèn)膽源村，止于始興縣深渡水鄉(xiāng)，為上下行分離式雙向六車道高速公路隧道。隧道呈曲線形展布，圓曲線R=2 000 m，隧道全長3 800 m，最大埋深約473 m，屬深埋特長隧道。隧道采用礦山法爆破開挖+復合式襯砌結(jié)構(gòu)，分別從隧道進出口相向施作。

該工程隧道復合式襯砌典型斷面如圖1所示。

1.2 工程、水文地質(zhì)情況

該隧道地下水以基巖風化帶內(nèi)的裂隙水為主，富水性不均。隧址區(qū)水質(zhì)對混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。

2 隧道復合式襯砌的特點

復合式襯砌分內(nèi)、外兩層先后施作。其中，在隧道開挖后，先施作外層襯砌(初期支護)；待隧道周邊圍巖變形基本穩(wěn)定后再施作內(nèi)層襯砌(二次襯砌)。兩層襯砌之間需增設防水層。

1)先后施作兩次襯砌，對隧道襯砌整體受力有利。圍巖在初期支護情況下釋放大部分變形，進而能使二次襯砌減小受力。

2)二次襯砌對初期支護產(chǎn)生徑向抵抗力，從而使初期支護的受力條件得到進一步改善。

3)二次襯砌有利于隧道防水和通風，并保護初期支護結(jié)構(gòu)。

4)復合式襯砌的缺點為施工較復雜，工程造價高。

3 隧道復合式襯砌設計要點

1)根據(jù)水文地質(zhì)、圍巖級別、隧道埋深和施工條件等情況，確定隧道復合式襯砌設計參數(shù)。

2)自穩(wěn)性差、初期變形大的地層應采用鋼拱架。

3)系統(tǒng)錨桿應沿隧道外圍梅花形打設，其方向應垂直巖層。圍巖自穩(wěn)性較好時可取消系統(tǒng)錨桿設計。

4)二次襯砌采用等厚度模筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

5)襯砌應有足夠的強度和穩(wěn)定性，保證隧道運營期安全。

6)明洞拱圈和路塹式明洞邊墻，半路塹式明洞內(nèi)墻參照隧道整體式襯砌設計。

7)氣溫變化較大的區(qū)段應根據(jù)具體情況設置變形縫。

8)初期支護預留變形量應根據(jù)圍巖級別、隧道深度、隧道斷面、施工工法和支護方式等設計預留量大小。

隧道初期支護預留變形位移量參考值見表1。

表1 隧道初期支護預留變形位移量參考值 cm

根據(jù)地質(zhì)勘察報告和該隧道使用要求，采用隧道襯砌理論計算方法，確定該工程隧道襯砌參數(shù)、襯砌材料和施工方法等。該工程隧道復合式襯砌及支護參數(shù)如表2所示。

表2 隧道復合式襯砌及支護參數(shù)表 cm

4 隧道復合式襯砌施工技術要點

結(jié)合工程地質(zhì)情況和設計要求，該工程先施作明洞仰拱及填充和毗鄰洞內(nèi)二次襯砌，再返回明洞處施作拱墻襯砌，以確保隧道安全。洞內(nèi)襯砌按照先拱后墻法施工。

4.1 施工流程

該工程隧道復合式襯砌施工流程如圖2所示。

4.2 初期支護

該工程采用大管棚進洞+超前支護+系統(tǒng)錨桿+鋼拱架+噴射混凝土等措施進行初期支護。

1)鋼拱架結(jié)合隧道襯砌類型及預留沉降量洞外分段加工，洞內(nèi)拼裝而成。

2)為增強鋼拱架的整體穩(wěn)定性，將鋼拱架與系統(tǒng)錨桿和鋼筋網(wǎng)片焊接牢固。

3)鋼筋網(wǎng)與受噴面的間隙不能大于3 cm，并與錨桿或拱架連接牢固。

4)噴射混凝土施作前應仔細檢查噴射面，如有松動巖體應及時處理。

5)噴射混凝土采用濕噴工藝自下而上分層、分段進行。

6)超挖位置視超挖量大小，在超挖處增設鋼筋網(wǎng)片，采用噴射混凝土填充，不得填充異物。

4.3 二次襯砌

該工程根據(jù)不同圍巖級別采用不同厚度的C30鋼筋混凝土進行二次模筑襯砌。

1)二次襯砌緊跟初期支護之后進行，并先施作仰拱，再進行仰拱回填，最后模筑邊墻及拱部混凝土。

2)在隧道周邊圍巖位移變形速率明顯減緩且已基本穩(wěn)定后開始施作二次襯砌。

3)二次襯砌采用整體式襯砌臺車模筑。臺車設計需經(jīng)結(jié)構(gòu)受力計算，并滿足剛度、強度及穩(wěn)定性要求。

整體式襯砌模板臺車如圖3所示。

4)仰拱襯砌必須緊跟初期支護，在初期支護落底后及時施作。

5)因仰拱及仰拱填充具有封閉基底、穩(wěn)固拱腳、早閉合的作用，故必須盡早施作。仰拱填充不能與仰拱混凝土同時澆筑。

6)預留洞室等結(jié)構(gòu)物襯砌采用簡易襯砌臺架、組合鋼模立模。

7)臺車就位前，應認真檢查防水板、排水盲管、二襯鋼筋、預埋件等位置。

中埋式止水帶定位如圖4所示。

8)根據(jù)現(xiàn)場實際情況，應適當增加二次襯砌的外放值，以免侵限。

5 隧道復合式襯砌質(zhì)量管控

1)噴射混凝土表面應做到大面平整、濕潤光澤。

2)在隧道掌子面初噴完成后，應立即進行鋼拱架安裝，并加強鎖腳固定措施。拱架安裝后應盡快進行噴射混凝土施作，以使鋼拱架與噴射混凝土盡早共同受力。

3)嚴格控制隧底填充混凝土的頂面標高，預留排水盲管、防水板、預埋件的鋪設空間，絕不可冒頂。

4)隧道復合式襯砌不得侵限。為能充分保證施工后隧道凈空，臺車定位時適當加高、加寬處理，但不應超過預留變形量富裕值。

5)在隧道圍巖破碎帶或淺埋段，應盡早進行二次襯砌，以確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和施工安全。

6)襯砌施工縫應與設計的沉降縫、伸縮縫結(jié)合布置。

7)二次襯砌鋼筋焊接時必須對防水板采取有效保護措施。

8)混凝土澆筑前應再次檢查二襯模板臺車、鋼筋、預埋件、預留孔洞、止水帶、止水條預埋情況。

9)二次襯砌拆模時間要準確把握，不宜過早，既要保證襯砌結(jié)構(gòu)安全及外觀質(zhì)量，又要滿足加快臺車周轉(zhuǎn)使用要求。

10)復合式襯砌作業(yè)區(qū)的通風、供水、供電、排水及洞內(nèi)照明必須滿足正常施工需要。

11)二次襯砌壁后空隙應在襯砌混凝土達到強度后通過鉆孔注漿回填處理。

該工程隧道二次襯砌成型外觀質(zhì)量如圖5所示。

6 隧道復合式襯砌質(zhì)量問題應對措施

隧道復合式襯砌是重要的支護措施，是隧道結(jié)構(gòu)“內(nèi)實外美”的直接體現(xiàn)者。復合式襯砌質(zhì)量的好壞對隧道的長期穩(wěn)定性、運營功能的發(fā)揮有著重要的作用。

隧道復合式襯砌施工部分質(zhì)量問題與預防措施如表3所示。

表3 復合式襯砌部分質(zhì)量問題與防治措施

7 結(jié)語

結(jié)合仁化(湘粵界)至博羅高速公路筆架山隧道復合式襯砌工程特點，對礦山法隧道復合式襯砌施工技術展開研究，通過設計施工技術要點、施工過程管控探討，并對部分質(zhì)量問題提出預防控制措施，確保了該工程復合式襯砌成型質(zhì)量，降低了施工成本。通過該工程礦山法隧道復合式襯砌施工案例分析總結(jié)了以下幾點建議，供今后類似工程參考借鑒：

1)隧道復合式襯砌參數(shù)應根據(jù)地質(zhì)條件、斷面尺寸、施工工法等方面綜合考慮制定。

2)隧道襯砌除考慮施工誤差和變形位移量外，還應預留富余量作為必要時補強之用。

3)要嚴格把控復合式襯砌各道工序質(zhì)量，尤其是二次襯砌混凝土施工質(zhì)量，混凝土壓頂時應恰到好處，既不能有脫空也不能損壞臺車。