大斷面暗挖區間隧道二次襯砌快速施工工藝

陳剛

（貴陽市公共交通投資運營集團有限公司，貴州貴陽 550000）

0 引言

大斷面暗挖施工項目通常需設置臨時性支撐系統，如豎向支撐、橫向支撐。支撐系統的存在會對二襯施工造成較大的影響，特別是面對狹窄的施工空間時，會進一步增大施工的難度，影響施工安全。在大斷面暗挖項目的二次襯砌施工過程中，施工單位希望為施工人員營造出較大的施工空間，盡可能減少工序交叉作業，保證混凝土施工的連續性。若使用一次性拆除內部支撐的施工方案，則無法有效保證支撐結構的強度，并可能導致拱頂出現塌方事故。結合工程實際情況，對二次襯砌施工技術展開研究。

1 工程概況

錦江路站為S1 線的第12 個車站，采用大拱蓋工法進行施工，為地下兩層島式站臺。起止里程為YDK37+101.2—YDK37+317.7，有效站臺中心里程為YCK37+178，標準段寬19.90m，車站總長219m，有效站臺長120m，總建筑面積為15619m2。該站共設4 個出入口與2 組風亭組。車站2、4 號出入口結合現狀道路設計，1 號風亭為高風亭，2 號風亭組為矮風亭，并結合2 號風亭設置冷卻塔。為滿足消防疏散要求，在車站北側主要設備用房端設置有緊急疏散口，出地面與3 號出入口結合布置。1 號、3 號出入口通道設置無障礙垂直電梯，方便殘障人士乘坐電梯。

2 地質情況

在進行隧道施工時，施工單位必須精準把控地表沉降量，避免出現坍塌事故。在大斷面多導洞暗挖隧道的施工過程中，可能面臨反復沉降現象，當初期支護施工時出現沉降現象后，在二襯施工時仍有可能出現沉降現象。二次沉降會對地表建筑物、構筑物造成巨大的影響，在實際施工過程中須將沉降量控制在合理范圍內，并對自身的施工技術進行優化完善，以保證施工過程中的安全性。

施工現場主要以人工雜填土為主，土質偏硬，局部土層為軟弱土。按照巖層的層序由上至下分別為雜填土、黏性土、粉質填土、風化巖、砂巖頁巖、強風化巖、中風化巖灰巖。

建設沿線的地質狀況比較復雜，地下水水位比較低，此外，斷層發育比較顯著，地下水比較充盈，隧道內非常容易產生大量積水。

3 二次襯砌快速施工工藝

3.1 施工工藝流程

二次襯砌快速施工的具體施工流程：工作面清理潔凈、技術員測量放線—安裝防水設施—工人綁扎底板部位的鋼筋—澆筑底板部位的混凝土，并進行混凝土養護—綁扎拱墻部位的鋼筋—安裝模板—澆筑拱墻部位的混凝土—拆除拱墻部位的模板—混凝土養護—注漿作業[1]。

3.2 施工準備

此次施工使用的是全液壓模板臺車，斷面為正常的隧道斷面，臺車緊急制動的斷面空間非常小，需適當地擴大模板臺車的斷面。

3.2.1 液壓式臺車配備

配備2 臺液壓式模板襯砌臺車。其中，A 型、C 型斷面可共用一個液壓襯砌臺車，B 型、D 型斷面可共用一個液壓襯砌臺車。在對A 型、C 型斷面使用的襯砌臺車進行設計過程中，可以將A 型斷面作為參照依據，襯砌臺車的長度設計為6m。在對B 型、D 型斷面使用的襯砌臺車進行設計過程中，可以將B 斷面作為參照依據，襯砌臺車的長度設計為6m。為了降低施工成本，D 型斷面的模板襯砌臺車可通過對B 型斷面的襯砌臺車進行改裝而獲得。臺車設計的具體要求：第一，主體門架的兩側分別預留3.625m×4.0m 的臨時通道，便于機動車通行，該尺寸的通道適用于A 型、C 型斷面；預留3.8m×4.0m 的臨時通道，該尺寸的通道適用于B 型、D 型斷面。第二，該項目中使用的是自行式襯砌臺車，具備良好的可操作性，待臺車就位以后，即可澆筑混凝土，簡單便捷，可提高施工效率，縮短施工工期。第三，襯砌臺車的強度、剛度須滿足實際施工需求。

3.2.2 車站形式及仰拱構造

車站設計為超大斷面隧道結構形式，可以細分為模板系統、液壓系統、架體系統以及拆模系統。第一，在對車站進行設計時，設計人員應兼顧襯砌臺車的安全性、穩定性、經濟性。第二，為保障機動車順利通車，可將門架的凈高度設計為4m，A 型、C 型門架的凈寬度設計為3.625m，B 型、D 型門架的凈寬度設計為3.8m。

3.2.3 技術要求

其一，液壓模板臺車的中心線與緊急停車區域的中心線保持一致。其二，結合緊急停車帶的斷面大小加工出支撐拱架，拱架的弧度應滿足規范要求，不得出現變形扭曲現象，節點部位的接縫控制在2mm 以內，不得出現錯臺現象。其三，第1、第10 榀鋼拱架應該與模板臺車的外邊緣保持一致，鋼拱架之間的間距設置為1.5m。撐桿應該相互錯開設置。其四，當鋼拱架安裝結束后，在外側安裝鋼模板，鋼模板的尺寸設計為300mm×1500mm。其五，結合模板臺車的澆筑口以及振搗口的位置，在模板相應位置設置對應的澆筑口與振搗作業口。

3.3 施工方法及技術要求

3.3.1 基面清理、測量放線

將底板部位的防水保護層表面清理干凈，技術員測量放線出二次襯砌施工的邊墻位置與底板的控制線，控制點的間距不宜超過5m，且不能使用鐵釘進行固定，以保證防水層的完整性。

第一，在對防水層施工前，需保證混凝土噴射面不得出現裸露錨桿頭或鋼筋現象，若存在凹凸不平現象，則需進行噴補、鑿除處理，以保證混凝土噴射面的平整性。第二，防水層的接頭部位應該保持潔凈，接頭部位不得出現氣泡、空隙，保證接頭部位足夠牢固。第三，鋪掛點的數量不得小于每平方米4 個，鋪掛點之間的防水層避免出現緊繃狀態，確保灌漿過程中板面與混凝土噴射面相互密貼。第四，在對其他結構層施工過程中，不得對防水層造成負面影響，一旦發現防水層出現損壞時，應該立即進行修補處理。第五，防水層的縱橫方向應結合施工開挖的具體方法及斷面設計形式進行確定，正式鋪設防水材料前，可先進行試作業，結合試作業的結果對施工技術參數進行合理調整。第六，在黏結防水板過程中，需保證防水板的搭接寬度至少達到10cm，板體兩側的焊縫寬度至少達到2.5cm，焊接材料應該與防水板的材質保持一致。第七，使用墊圈與繩扣對防水板進行加固，加固點的間距設置為：拱頂部位的間距控制在0.5～0.7m，側墻部位的間距控制在1.0～1.2m。第八，正式施工時，施工管理人員應及時整理現場質量檢驗資料，保證質檢資料與實際施工進度保持同步。

3.3.2 鋼筋綁扎

鋼筋保護層：結合該項目的實際情況，鋼筋設計采用雙層雙向鋼筋骨架，底板部位的鋼筋保護層宜使用砂漿墊塊；雙層雙向鋼筋骨架之間需設置馬凳，以把控保護層的厚度。

鋼筋接頭：該項目中的二襯鋼筋的最大直徑可以達到φ20mm，使用雙面焊接的方式進行施工，鋼筋的接頭部位應該錯開25d。鋼筋接頭部位需滿足以下基本要求：第一，鋼筋的受力端應布設在受力比較小的位置，鋼筋接頭部位需錯開35d。第二，使用螺紋螺栓對鋼筋進行連接，相同構件中的接頭應該做錯開處理，同時保證鋼筋接頭面積符合設計及規范要求[2]。

在綁扎鋼筋的過程中，應該保證綁扎質量滿足以下管理要求：第一，在搭接鋼筋的過程中，鋼筋的中間部位與兩端需綁扎三處，鋼筋經過單獨綁扎以后，綁扎交叉筋。第二，主筋、分布筋綁扎在第2～3 排鋼筋中，其中不包括變形縫部位。第三，箍筋與主筋的交叉點綁扎操作可以參照表1 中的信息。

表1 鋼筋綁扎允許偏差

3.3.3 底板混凝土澆筑及養護

在澆筑混凝土之前，施工人員應利用腳手架在鋼筋上澆筑馬道，避免鋼筋出現變形、彎曲等現象；使用地泵完成混凝土澆筑作業，混凝土的坍落度應該控制在100～160mm；該項目中的二次襯砌施工，混凝土底板的厚度為300mm，混凝土澆筑可以分層進行，沿著一端向另一端澆筑，在混凝土澆筑的過程中，施工人員需及時進行振搗作業，保證混凝土振搗足夠密實，為保證混凝土澆筑均勻，應該采用“趕漿法”進行施工，在振搗的同時，工人要手持刮板將混凝土刮平，盡可能減少混凝土裂縫的數量；混凝土澆筑完成12h后，及時進行灑水養護，養護時間至少為14d[3]。

3.3.4 拱墻鋼筋綁扎

鋼筋保護層應使用塑料墊塊，嚴格把控保護層的厚度；在拱墻部位的鋼筋間設置拉結筋，拉結筋的間距應該設置為1m，拉結筋需設置為梅花狀。

3.3.5 拱墻模板支立

結合設計圖紙，該項目中的隧道斷面設計為馬蹄形，拱墻部位的模板使用鋼模板，支撐體系使用模板臺車。

模板組裝：在安裝模板過程中，應嚴格按照標準順序安裝模板，將模板安裝在平面上，每節模板與連接軸連接為一個獨立的整體。

該項目中的模板安裝作業全部使用液壓模板臺車進行。在臺車運行過程中，將模板運輸至安裝部位，臺車會自動延伸出垂直液壓缸，利用液壓缸將模板向上提升，當模板的頂部標高高出安裝部位標高50mm 時停止提升，然后利用水平液壓缸將模板向外頂出，使用斜拉液壓缸將下節模板頂出，使模板形成環形結構。在這種情況下，垂直液壓缸會向下移動，使模板緩慢地落放至安裝部位，然后對模板的位置進行調整，最后使用螺栓對模板進行加固。模板安裝完成后，設置水平支撐，保證模板具備良好的穩定性。

在安裝拱部模板過程中需預留50mm 的沉降量，拱墻部位的模板需預留振搗口、澆筑口。

3.3.6 拱墻混凝土澆筑

（1）混凝土通過泵送的方式進行澆筑，澆筑混凝土之前，澆筑面底部應提前回填50cm 厚度的碎石。在混凝土澆筑時，施工人員需結合現場情況合理地利用模板臺車的不同窗口，以保證混凝土澆筑的對稱性與均勻性，在儲料罐的前側加設3～5m 的軟管，以保證混凝土垂直落下。

（2）當混凝土澆筑的表面標高接近設計值時，則可以進行封頂混凝土澆筑作業。為了保證混凝土內夾雜的空氣可以順利排出，應該在注漿孔內提前設置排氣管，排氣管的一端應盡量靠近防水板的頂部，另一端設置在模板臺車中，對排氣管進行加固。在混凝土澆筑過程中若發現排氣管中出水，說明倉內的混凝土處于滿載狀態，此時應該停止澆筑混凝土[4]。

（3）在封頂混凝土澆筑的過程中，應沿著內側端模部位進行澆筑，便于混凝土中的空氣排出。

（4）混凝土的振搗作業：第一，混凝土振搗使用插入式振搗設備，振搗作業需滿足以下要求：工人手持振搗棒時移動距離應該控制在振搗器有效半徑的1.5倍以內；振搗棒深入混凝土內的深度應該保持在5～10cm，確保上下層混凝土良好結合。若垂直插入振搗棒存在一定的難度，可以傾斜插入，傾斜角度需超過45°；利用振搗棒進行振搗作業過程中，應堅持快插、慢拔的基本原則。單次振搗的時間保持在10～30s 即可；期間，還需保證振搗棒不會觸碰到鋼筋、預埋件及模板；混凝土振搗必須足夠密實，不得出現漏振現象。第二，在二次襯砌部位的側墻振搗作業過程中，需盡量使用人工振搗。在混凝土澆筑過程中，拱頂部位的襯砌應至少預留兩個注漿孔位的空間。二次襯砌的混凝土強度達到設計強度后，對初期支護與二次襯砌之間的縫隙進行注漿處理，保證初期支護與二次襯砌緊密相貼。

3.3.7 模板拆除

當混凝土的強度養護至8MPa 以后可將模板拆除。模板拆除時可通過對混凝土試塊的強度檢測進行確定，拆模需保證混凝土的強度不小于2.5MPa。先將堵頭板拆除，再卸下千斤頂、油缸，后拆除邊墻部位的模板，卸下垂直液壓油缸，使模板與液壓缸相互分離。

3.3.8 混凝土養護

當拱墻部位的混凝土達到終凝強度后，施工人員應及時進行灑水養護。養護期限內混凝土表面應始終處于濕潤狀態，混凝土的養護時間至少達到14d。

4 施工注意事項

第一，對模板的高程、中線進行檢查，保證其符合設計圖紙要求。

第二，檢查模板的牢固性、密實性，是否涂刷脫模劑。

第三，基底是否潔凈，施工縫是否已進行處理。

第四，止水帶施工是否滿足規范要求。

5 結語

在經過具備專業資質的第三方檢測單位檢測后，下穿段的原有路線的沉降量為4.85mm，該數值符合設計要求，同時二次襯砌施工面未表現出滲水情況。結合實踐情況來看，二次襯砌快速施工技術在大斷面暗挖隧道項目中具備可行性。模板臺車的整體剛度性能較為良好，未出現變形或扭曲現象，混凝土表面光滑平順，且接縫錯臺部位控制良好，符合設計及規范要求，施工質量合格。相較于其他施工方法，二次襯砌快速施工方法不僅施工效率高，還可降低人力輸出，節省施工原材料，具有良好的經濟效益，減小了對外部環境的影響，值得大范圍推廣。