公路隧道二襯施工質(zhì)量控制研究

摘要 二次襯砌是隧道工程中的重要環(huán)節(jié)，為明確如何有效控制公路隧道的二襯施工質(zhì)量，該文結(jié)合位于四川省的桂花隧道工程實(shí)例，在制定二次襯砌拱墻施工方案的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格把控襯砌臺(tái)車(chē)的布置與行進(jìn)、鋼筋與混凝土施工、拱頂回填注漿等各環(huán)節(jié)施工質(zhì)量。結(jié)果顯示：二次襯砌結(jié)構(gòu)有效滿(mǎn)足了隧道承載力和穩(wěn)定性的要求，取得了理想的施工效果。由此可見(jiàn)，嚴(yán)格把控各環(huán)節(jié)施工細(xì)節(jié)，是控制公路隧道二襯施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞 公路隧道；二次襯砌；混凝土澆筑；襯砌臺(tái)車(chē)；質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào) U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）14-0173-03

0 引言

隧道二次襯砌的主要目的是在初次襯砌的基礎(chǔ)上，為隧道提供額外的支護(hù)和防護(hù)，以確保隧道的長(zhǎng)期穩(wěn)定和安全性，是公路隧道工程中的重要組成部分。二襯施工涉及的施工環(huán)節(jié)較多，如襯砌臺(tái)車(chē)、鋼筋施工、混凝土施工、拱頂回填等，不同環(huán)節(jié)都有著一定聯(lián)系，需要加強(qiáng)各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合與質(zhì)量控制。該文就結(jié)合公路隧道工程實(shí)例，對(duì)隧道二襯施工質(zhì)量控制措施展開(kāi)探討。

1 公路隧道二次襯砌施工概述

1.1 隧道二次襯砌基本原理

二次襯砌其基本原理包括以下兩個(gè)方面[1]：

（1）應(yīng)充分考慮隧道的地質(zhì)條件和工程環(huán)境，以確定合適的襯砌材料和結(jié)構(gòu)形式。不同的地質(zhì)條件對(duì)襯砌的要求不同，例如軟弱地層則需要采用更為堅(jiān)固的襯砌結(jié)構(gòu)，而堅(jiān)硬地層則可適當(dāng)減少襯砌的厚度。

（2）二次襯砌的施工應(yīng)遵循一定的施工順序和技術(shù)要求。一般來(lái)說(shuō)，二次襯砌的施工應(yīng)在初次襯砌完成后進(jìn)行，以確保隧道內(nèi)部的穩(wěn)定和干燥。在施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保襯砌的密實(shí)性、平整度和強(qiáng)度等符合設(shè)計(jì)要求。此外，還應(yīng)對(duì)襯砌進(jìn)行定期的檢查和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理可能存在的安全隱患。

1.2 二次襯砌在隧道結(jié)構(gòu)中的作用

二次襯砌在隧道結(jié)構(gòu)中扮演著至關(guān)重要的角色，它是確保隧道長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵因素之一。在隧道工程中，一次襯砌主要承擔(dān)施工期間的臨時(shí)支護(hù)作用，而二次襯砌則負(fù)責(zé)在隧道投入運(yùn)營(yíng)后提供長(zhǎng)期的、穩(wěn)定的支護(hù)。

（1）二次襯砌通過(guò)提供額外的承載能力和剛度，增強(qiáng)了隧道結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。分擔(dān)了由地質(zhì)應(yīng)力、地下水壓力等外部因素引起的荷載，有效減少了隧道結(jié)構(gòu)的變形和位移，從而確保了隧道的正常使用。

（2）二次襯砌還起到了防水和防腐蝕的作用。在隧道運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，地下水可能會(huì)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成侵蝕和損害。二次襯砌通過(guò)其良好的防水性能，有效阻止了地下水的滲透，保護(hù)了隧道結(jié)構(gòu)的完整性和耐久性[2]。

（3）二次襯砌還提高了隧道結(jié)構(gòu)的安全性和舒適度。通過(guò)減少噪音、振動(dòng)等不利因素，改善了隧道內(nèi)的行車(chē)環(huán)境，提高了駕駛?cè)藛T的舒適度。同時(shí)，二次襯砌的堅(jiān)固結(jié)構(gòu)也為隧道內(nèi)的應(yīng)急疏散和救援提供了可靠的保障。

2 公路隧道二襯的施工流程與關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 項(xiàng)目概況

桂花隧道位于四川省嘛咪澤自然保護(hù)區(qū)緩沖區(qū)境內(nèi)，起止樁號(hào)為K56+050～K67+260，桂花隧道為左右分離式隧道，內(nèi)輪廓面積為68.14 m2。桂花隧道右線（K58+390～K63+313）長(zhǎng)4 911 m，左線（ZK58+397～ZK63+301）長(zhǎng)4 916 m，隧道設(shè)計(jì)速度為80 km/h，為四車(chē)道高速公路。隧道最大埋設(shè)約485 m，地下水豐富，隧道洞身橫向溪溝發(fā)育，地質(zhì)條件復(fù)雜穿越三條斷層帶是該工程主要特點(diǎn)，隧道不良地質(zhì)問(wèn)題主要為巖溶、涌水、巖爆及大變形等。

2.2 襯砌施工總體方案

桂花隧道襯砌施工組織采用了自行式仰拱棧橋來(lái)進(jìn)行仰拱施工。該方式要求施工時(shí)不得進(jìn)行半幅澆筑，旨在實(shí)現(xiàn)早期封閉，防止塌方，并創(chuàng)造良好的施工氛圍。

二襯防水板及襯砌鋼筋采用移動(dòng)臺(tái)架安裝，矮邊墻和拱墻采用12 m長(zhǎng)液壓式襯砌臺(tái)車(chē)一次襯砌施工，混凝土采用管道泵送灌注。澆筑之前先進(jìn)行初支和防排水交驗(yàn)，以消除隱蔽工程質(zhì)量隱患。二次襯砌施工（含加寬段）應(yīng)采用全液壓自動(dòng)行走的整體襯砌臺(tái)車(chē)，車(chē)行橫洞和人行橫洞均采用型鋼拱架配合大塊組合鋼模板進(jìn)行。

2.3 拱墻襯砌施工

2.3.1 二次襯砌拱墻施工工藝

二次襯砌拱墻施工工藝如圖1所示[3]：

2.3.2 襯砌臺(tái)車(chē)要求

（1）隧道襯砌施工采用襯砌臺(tái)車(chē)施工，施工安裝要點(diǎn)如下：

1）襯砌鋼筋均在鋼筋加工場(chǎng)集中加工，統(tǒng)一配送至隧道內(nèi)安裝、焊接；

2）鋼筋接長(zhǎng)全部采用焊接，雙面焊接時(shí)焊接長(zhǎng)度5 d（d為鋼筋直徑，mm），單面焊接時(shí)為10 d；

3）相鄰主筋連接位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，錯(cuò)開(kāi)距離需大于100 cm；

4）同一支撐鋼筋的兩個(gè)連接距離不得少于150 cm；所有縱橫鋼筋連接均需采用綁扎方式；

5）主筋、環(huán)向分布鋼筋、橫向間距及保護(hù)層厚度均應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。鋼筋保護(hù)層必須使用高性能砂漿塊進(jìn)行控制，不得使用塑料塊。

（2）臺(tái)車(chē)就位施工要點(diǎn)

1）臺(tái)車(chē)進(jìn)位前，應(yīng)仔細(xì)檢查隱蔽工程含防水板、排水盲管、鋼筋及預(yù)埋件，并記錄，臺(tái)車(chē)就位后，查中線、高程及斷面尺寸，并記錄；

2）臺(tái)車(chē)就位前應(yīng)檢查倉(cāng)內(nèi)是否已清理完垃圾，新舊混凝土結(jié)合面是否已處理；

3）因桂花隧道是一座曲線隧道，需要考慮臺(tái)車(chē)在內(nèi)外弧段引起的左右側(cè)連接長(zhǎng)度變化，以確保曲線的順暢，減少錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象的發(fā)生；

4）為確保符合襯砌斷面要求，擋頭模板在臺(tái)車(chē)端部的制作應(yīng)當(dāng)考慮襯砌厚度的設(shè)計(jì)，并具備可調(diào)整性以適配不規(guī)則形狀。每片擋頭模板的寬度不應(yīng)少于300 mm，且厚度不得低于30 mm。

2.3.3 施工準(zhǔn)備

二襯前必須進(jìn)行凈空斷面檢測(cè)，先用斷面儀沿隧道縱向每10 m測(cè)一個(gè)斷面，根據(jù)斷面測(cè)量結(jié)果所反映的情況處理超欠挖，然后使用二襯厚度專(zhuān)用預(yù)檢臺(tái)車(chē)檢測(cè)隧道斷面尺寸。若有欠挖再進(jìn)行處理，欠挖部分按規(guī)范要求進(jìn)行修鑿，并做好斷面檢查記錄。

清理拱座區(qū)域內(nèi)的碎石和雜物，排除積水，并對(duì)拱座連接界面進(jìn)行鑿毛沖洗，調(diào)整鋼筋位置，以及對(duì)拱墻混凝土施工縫進(jìn)行鑿毛沖洗。再次檢查已鋪設(shè)的防水板，確保符合要求，同時(shí)使用儀器測(cè)量中線和高程的控制線，以及測(cè)量鋼筋的安裝控制點(diǎn)。

2.3.4 鋼筋加工與綁扎

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，襯砌鋼筋在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行加工安裝，作業(yè)臺(tái)架上進(jìn)行人工綁扎。首先根據(jù)測(cè)量控制點(diǎn)，先進(jìn)行外層環(huán)向定位鋼筋的綁扎，然后使用縱向筋連接這些定位鋼筋，縱向筋成為其他環(huán)向鋼筋安裝的依據(jù)，完成外層后再按同樣方式安裝內(nèi)層鋼筋，內(nèi)、外層環(huán)向鋼筋間用限位筋控制，限位筋間距20 cm×20 cm，并及時(shí)將內(nèi)、外層鋼筋用箍筋連接，箍筋應(yīng)同時(shí)連接環(huán)、縱鋼筋，并用電弧焊點(diǎn)焊或扎絲綁扎，以加強(qiáng)整體剛度。所有鋼筋接頭采用套筒機(jī)械連接方式。鋼筋安裝后，檢查輪廓尺寸與中線標(biāo)高，合格后在內(nèi)層鋼筋下掛5 cm砂漿墊塊，確保混凝土灌注后鋼筋保護(hù)層厚度。鋼筋綁扎時(shí)，避免損壞防水層；焊接時(shí)，用防火板遮擋防水板，防止燒傷。

2.3.5 臺(tái)車(chē)行走

（1）在進(jìn)行臺(tái)車(chē)模板安裝之前，必須對(duì)防水板、排水盲管、襯砌鋼筋以及預(yù)埋件等隱蔽工程進(jìn)行詳盡檢查并做好記錄，臺(tái)車(chē)安裝完成后，應(yīng)當(dāng)對(duì)中線、高程以及斷面尺寸等進(jìn)行檢驗(yàn)并做記錄。

（2）臺(tái)車(chē)為軌行式，隧道底部設(shè)2根43鋼軌，枕木間距70 cm。先測(cè)量鋪好軌道，然后接通臺(tái)車(chē)電源，讓臺(tái)車(chē)走行就位。

（3）模板對(duì)位前按照要求擦脫模劑，通過(guò)調(diào)整液壓元件，使模板正確定位。臺(tái)車(chē)模板的定位采用五點(diǎn)定位方法，即通過(guò)控制襯砌圓心為原點(diǎn)建立的平面坐標(biāo)系中的頂模中心點(diǎn)、頂模與側(cè)模的鉸接點(diǎn)以及側(cè)模的底腳點(diǎn)來(lái)準(zhǔn)確確定臺(tái)車(chē)位置。在設(shè)計(jì)曲線隧道時(shí)，需要考慮內(nèi)外弧長(zhǎng)差引起的左右側(cè)搭接長(zhǎng)度變化，以確?；【€的連續(xù)順暢，從而降低接縫錯(cuò)臺(tái)的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）車(chē)模板與混凝土應(yīng)該有適當(dāng)?shù)倪B接（連接長(zhǎng)度不少于10 cm，在彎曲區(qū)域指朝向內(nèi)側(cè)）。安裝完成后，應(yīng)該檢查臺(tái)車(chē)各個(gè)連接點(diǎn)是否穩(wěn)固，是否有移動(dòng)或錯(cuò)位情況，以及模板是否出現(xiàn)彎曲或變形，位置是否準(zhǔn)確，以確保襯砌的空間符合要求。為了避免在澆筑邊墻混凝土?xí)r臺(tái)車(chē)發(fā)生上浮，還應(yīng)在臺(tái)車(chē)頂部加上木撐或千斤頂。同時(shí)，需要審查工作窗口的狀態(tài)是否良好。

（5）在臺(tái)車(chē)模板對(duì)位后，需安裝擋頭板、中埋式橡膠止水帶、拱部預(yù)留注漿管、排氣管等，并進(jìn)行定位。經(jīng)過(guò)合格檢查并獲得監(jiān)理工程師的簽證后，即可連接混凝土泵送軟管，準(zhǔn)備進(jìn)行混凝土的灌注。

2.3.6 混凝土的制備

為了保證混凝土的抗?jié)B級(jí)別不小于P8，混凝土的配合比經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)最終確定。制備時(shí)，嚴(yán)格按照配合比進(jìn)行配料，且每立方混凝土水泥用量不得小于320 kg/m3，水灰比不得大于0.60?；炷林苽洳捎脵C(jī)械攪拌，攪拌時(shí)間不少于2 min，嚴(yán)禁人工拌制。

2.3.7 混凝土灌筑與振搗

通過(guò)灌注窗口，自底向上灌注混凝土，采用水平分層對(duì)稱(chēng)澆筑，每層厚度不小于40 cm，相鄰兩層澆筑間隔不小于1.5 h，避免施工冷縫。垂直自由下落高度不小于2 m，使用附著式和插入式振搗器搗固，確保內(nèi)部充實(shí)平整。按設(shè)計(jì)要求控制新舊混凝土結(jié)合面、沉降縫和施工縫的振搗。拱頂采用泵送擠壓方式，通過(guò)模板頂部中央窗口灌注，完成后用封口板封閉，采用液壓泵壓力灌筑，直至混凝土從擋頭板擠出或檢測(cè)管無(wú)滲漏。灌注過(guò)程需連續(xù)進(jìn)行，以避免產(chǎn)生施工縫[4]。

2.3.8 拆模養(yǎng)護(hù)

混凝土灌注結(jié)束12 h后應(yīng)從擋頭板澆水養(yǎng)護(hù)。為防止混凝土開(kāi)裂，拆模時(shí)間不可過(guò)早，二次襯砌混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa（常溫下18 h，5～10 ℃時(shí)24 h）時(shí)可拆模，拆除模板時(shí)，應(yīng)確保結(jié)構(gòu)表面溫度與環(huán)境氣溫之差不超過(guò)15 ℃。在拆模過(guò)程中，需利用液壓元件將側(cè)模收回，然后收緊拱模并移除臺(tái)車(chē)。拆模完成后，必須立即展開(kāi)養(yǎng)護(hù)工作，養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)至少為14 d。

2.4 拱頂回填注漿

隧道襯砌施工完成并達(dá)到100%強(qiáng)度后，進(jìn)行襯砌背后回填注漿，注漿壓力控制在0.1 MPa以?xún)?nèi)。注漿管是經(jīng)過(guò)加工制成的Φ 42×4熱軋無(wú)縫鋼管，其長(zhǎng)度等于襯砌厚度再增加40 cm（其中外露20 cm），注漿管預(yù)先嵌入于拱頂?shù)闹行木€上。為確保管道內(nèi)部暢通無(wú)阻，出漿口被包裹在土工布中，當(dāng)需要進(jìn)行注漿時(shí)，注漿壓力將土工布推出。在進(jìn)行注漿作業(yè)時(shí)，所采用的注漿材料為摻有XPM外加劑的普通水泥漿液，水泥的選用為42.5號(hào)普通硅酸鹽水泥，水灰比為1∶2，XPM外加劑的摻量則按照水泥用量的10%來(lái)控制。

3 公路隧道二襯施工質(zhì)量控制策略

公路隧道二襯施工質(zhì)量控制是隧道工程質(zhì)量管理的重要環(huán)節(jié)，其策略的科學(xué)制定與嚴(yán)格執(zhí)行對(duì)于確保隧道結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和使用性能具有決定性意義。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[5]：

（1）在設(shè)計(jì)階段，需基于地質(zhì)條件、隧道斷面尺寸及使用功能等因素，合理選擇二次襯砌的結(jié)構(gòu)形式和材料，保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和適用性。同時(shí)，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行力學(xué)計(jì)算，確定混凝土等級(jí)、鋼筋配置等關(guān)鍵參數(shù)，以滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)承載力和穩(wěn)定性需求。此外，還應(yīng)設(shè)計(jì)合理的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為施工過(guò)程中的質(zhì)量控制提供技術(shù)支持。

（2）在施工過(guò)程中，實(shí)施精細(xì)化的質(zhì)量控制策略至關(guān)重要。包括但不限于對(duì)原材料（如混凝土、鋼筋）的嚴(yán)格檢驗(yàn)與控制，確保其符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)模板安裝精度、鋼筋綁扎質(zhì)量、混凝土澆筑過(guò)程等進(jìn)行嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督和記錄，特別是混凝土澆筑時(shí)的振搗密實(shí)度、養(yǎng)護(hù)措施以及防止裂縫產(chǎn)生的措施等。此外，采用先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)襯砌厚度、強(qiáng)度及整體結(jié)構(gòu)變形情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在質(zhì)量問(wèn)題。

（3）施工后的質(zhì)量驗(yàn)收也是質(zhì)量控制的重要組成部分，需要按照國(guó)家或行業(yè)規(guī)定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)二次襯砌的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行全面檢測(cè)，包括但不限于外觀質(zhì)量、幾何尺寸、結(jié)構(gòu)完整性、防水性能以及混凝土強(qiáng)度等。對(duì)不符合質(zhì)量要求的部分應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施，并對(duì)驗(yàn)收結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)記錄和分析，以供后續(xù)改進(jìn)施工工藝和提升工程質(zhì)量參考。

（4）公路隧道二襯施工質(zhì)量控制還需關(guān)注運(yùn)營(yíng)期的質(zhì)量維護(hù)，通過(guò)對(duì)隧道長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，評(píng)估結(jié)構(gòu)的服役狀態(tài)，對(duì)可能出現(xiàn)的病害進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，延長(zhǎng)隧道使用壽命，保障其安全運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

該研究通過(guò)對(duì)公路隧道二襯施工質(zhì)量控制進(jìn)行深入探討，提出了一系列具有針對(duì)性的質(zhì)量控制策略和方法。此類(lèi)策略和方法不僅有助于提高公路隧道二襯的施工質(zhì)量，也可為相關(guān)領(lǐng)域的工程實(shí)踐提供了有益的參考。然而，質(zhì)量控制是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的過(guò)程，需要不斷地學(xué)習(xí)和創(chuàng)新。通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新和管理優(yōu)化，公路隧道二襯施工質(zhì)量將得到更加有效的保障，從而為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更加安全、可靠的交通保障。

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收稿日期：2024-02-21

作者簡(jiǎn)介：趙一軒（1994—），男，本科，助理工程師，主要從事施工技術(shù)與合同管理工作。