衬砌施工作业指导书

衬砌施工作业指导书

1 目的

明确隧道衬砌施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范隧道衬砌施工作业。

2 编制依据

⑴《客运专线铁路隧道工程施工指南》

⑵《客运专线铁路隧道工程施工质量验收标准》

⑶《高速铁路设计规范(试行)》

3 适用范围

适用于XX客专XX段站前工程隧道二次衬砌的施工作业，包括衬砌模板、钢筋、混凝土、仰拱及仰拱填充作业。

4 施工工艺及技术要求

隧道衬砌要遵循“仰拱超前、墙拱整体衬砌”的原则，初期支护完成后，为有效地控制其变形，仰拱尽量紧跟开挖面施工，仰拱填充采用栈桥平台以解决洞内运输问题，并进行全幅一次性施工。仰拱施作完成后，利用多功能作业平台人工铺设防水板，绑扎钢筋后，采用液压整体式衬砌台车进行二次衬砌，采用拱墙一次性整体灌注施工。混凝土在洞外采用拌和站集中拌和，混凝土搅拌运输车运至洞内，混凝土 输送泵 泵送入模。

衬砌施工工艺流程见图4-1-1。

4.1 衬砌模板

模板衬砌台车必须按照隧道内净空尺寸进行设计与制造，钢结构及钢模必须具有足够的强度、刚度和稳定性。衬砌台车经施工单位会同监理单位验收合格后方可投入使用。模板台车长度宜为9～12m，工点设计应根据沉降缝、预留洞室和预埋管线位置综合确定。模板台车侧壁作业窗宜分层布置，层高不宜大于1.5m，每层宜设置4～5个窗口，其净空不宜小于45cm×45cm。拱顶部位应预留2～4个注浆孔。

模板安装必须稳固牢靠，接缝严密，不得漏浆。模板台车的走行轨Ⅰ、Ⅱ级围岩段，宜设在底板垫层（10cm厚的C25钢筋混凝土）面上，Ⅲ～Ⅳ级围岩段，宜铺设在填充混凝土面上。

模板表面要光滑，与混凝土的接触面必须清理干净并涂刷隔离剂。

模板的安装允许偏差和检验方法见表4-1- 1 。

表4-1- 1                        模板安装允许偏差和检验方法

4.2 衬砌钢筋

钢筋加工弯制前应调直，并将表面油渍、水泥浆和浮皮铁锈等清除干净；加工后的钢筋表面不应有削弱钢筋截面的伤痕；利用冷拉方法矫直伸长率：Ⅰ级钢筋不得超过 2 ％，Ⅱ级钢筋不得超过 1 ％。

4.2.1 钢筋的加工应符合设计要求，其允许偏差和检验方法符合表4-2-1规定。

表4-2-1                   钢筋加工允许偏差和检验方法

检验数量：施工单位按钢筋编号各抽检10%，并各不少于3件。

4.2.2钢筋安装及保护层厚度允许偏差和检验方法应符合表4-2-2规定。

表4-2-2         钢筋安装及保护层厚度允许偏差（ mm ）和检验方法

检验数量：施工单位全部检查。

4.2.3 钢筋接头应设置在承受应力较小处，并应分散布置。配制在“同一截面”内受力钢筋接头的截面面积，占受力钢筋总截面面积的百分率，应符合设计要求。当设计未提出要求时，应符合下列规定：

1．焊（连）接接头在受弯构件的受拉区不得大于 50 ％，轴心受拉构件不得大于 25 ％；

2．在构件的受拉区，绑扎接头不得大于 25 ％，在受压区不得大于 50 ％；

3．钢筋接头应避开钢筋的弯曲处，距离弯曲点的距离不得小于钢筋直径的 10 倍。

4．在同一根钢筋上应少设接头。“同一截面”内，同一根钢筋上不得超过一个接头。

5．采用电弧焊焊接，单面搭接焊，其搭接长度不得小于10 d，双面搭接焊，其搭接长度不得小于5 d，焊缝宽度不小于0.8d且不小于10㎜，焊缝高度不小于0.3d且不小于4㎜。

4.3 二次衬砌

4.3.1 施工方法

拱墙二次衬砌采用全断面整体钢模衬砌台车、混凝土搅拌运输车运输、泵送砼灌注，振捣器捣固，挡头模采用钢模或木模。混凝土浇筑要左右对称进行，防止钢模台车偏移。

砼生产采用自动计量拌合站拌合，砼拌合站设置应满足冬季施工要求。

4.3.2 施工程序

1．二次衬砌施作应符合以下要求：

(1)深埋隧道二次衬砌施作一般情况下应在围岩和初期支护变形基本稳定后进行，变形基本稳定应符合：隧道周边变形速率明显下降并趋于缓和；或水平收敛（拱脚附近7d平均值）小于 0.2mm/d ，拱顶下沉速度小于 0.15mm/d ；或施作二次衬砌前的累积位移值，已达到极限相对位移值的80%以上；或初期支护表面裂隙（观察）不再继续发展。

(2)围岩及初期支护变形过大或变形不收敛，又难以及时补强时，可提前施作二次衬砌，以改善施工阶段结构的受力状态，此时二次衬砌应予以加强。

(3)严格按照铁道部衬砌和掌子面的步长要求控制; 软弱围岩及不良地质铁路隧道的二次衬砌应及时施作 , 二次衬砌距掌子面的距离 : Ⅳ级围岩不得大于90 m, Ⅴ   、Ⅵ级围岩不得大于7 Om 。

2. 测量工程师和隧道工程师共同进行中线、高程测量放样。

3. 根据中线和标高铺设衬砌台车轨道，要求使用标准枕木和鱼尾板；轨距与台车轮距一致，左右轨面高差＜ 10mm 。起动电动机使衬砌台车就位。涂刷脱模剂。

4. 起动衬砌台车液压系统，根据测量资料使钢模定位，保证钢模衬砌台车中线与隧道中线一致，拱墙模板成型后固定，测量复核无误。

5. 清理基底杂物、积水和浮碴；装设钢制或木制挡头模板，按设计要求装设橡胶止水带，并自检防水系统设置情况。

6. 自检合格后报请监理工程师隐蔽检查，经监理工程师签证同意后灌注砼。

4.3.3 注意事项

1. 衬砌不得侵入隧道建筑限界，衬砌施工放样时将设计的轮廓线扩大 5cm 。

2. 混凝土灌注前及灌注过程中，应对模板、支架、钢筋骨架、预埋件等进行检查，发现问题应及时处理，并做好记录。

3. 混凝土振捣时不应破坏防水层。

4. 衬砌施工缝端头必须进行凿毛处理，用高压水冲洗干净。

5. 按设计要求预留沟、槽、管、线及预埋件，并同时施作附属洞室砼衬砌。

6. 砼衬砌灌注自下而上，先墙后拱，对称浇筑。在施工过程中，如发生停电应立即起动备用电源，确保砼浇筑作业连续进行。

7. 混凝土振捣时，不得碰撞模板、钢筋和预埋件。

8. 泵送砼结束时，应对管道进行清洗，但不得将洗管残浆灌入到已浇筑好的砼上。

9. 钢筋混凝土二次衬砌地段，必须用与二次衬砌混凝土相同配合比的细石混凝土或砂浆制作垫块，确保钢筋保护层的厚度，主筋保护层尺寸不小于30mm、迎水面主筋保护层不小于50mm。

4.4 泵送混凝土施工工艺

4.4.1 原材料选择及其控制

1．水泥的使用及保管

(1)水泥进场必须有出厂合格证，并经检验合格后方可使用。

(2)水泥进库后要注意保管，防止受潮。

(3)各种不同品种、标号的水泥应分别堆放，堆放时要考虑到先进先用的顺序，以免储存时期过长而失效。

(4)水泥出厂超过三个月有效期，或发现水泥有受潮结块现象时，均应经过鉴定后按情况使用。

2. 粗骨料

粗骨料粒径应控制在 0.3 ～ 0.4D （ D 为管径）范围之内， D=100mm 时最大粒径不能超过 25mm ； D=125mm 时，最大粒径不能超过 30mm ； D=150mm 时，最大粒径不能超过 40mm ，且应采用连续级配，针片状颗粒含量不宜大于 10% 。

3. 细骨料

细骨料宜采用中砂，通过 0.315mm 筛孔的砂不应少于 15% 。

4. 外加剂及掺合料的作用

(1)泵送剂：改善砼的和易性及抹光性，增加抗渗性，减少泌水，防止离析。

(2)粉煤灰：提高砼和易性，增加抗渗性，减少泌水及离析，防止砼开裂，可节约水泥，利于泵送。

4.4.2 配合比设计

1. 泵送混凝土配合比，除必须满足混凝土设计强度和耐久性的要求外，尚应使混凝土满足可泵性要求。混凝土的可泵性，可用压力泌水试验结合施工经验进行控制。一般 10s 的相对压力泌水率 S10 不宜超过 50% 。

2. 泵送混凝土的水胶比宜为 0.38 ～ 0.50 。水胶比过小，和易性差，流动阻力大，容易引发堵塞；水胶比过大，容易产生离析，影响泵送性能。

3. 泵送混凝土的砂率宜为 38% ～ 45% 。砂率过大，砼流动性差，泵送性能差，砂率过小，容易影响砼粘聚性、保水性，容易脱水，造成堵塞。

4. 采用高效减水剂时，泵送混凝土的坍落度宜控制在 1 5 0 ～ 180mm 范围之内。

5. 泵送混凝土的最小水泥用量（含掺合料）不宜小于 300kg/m ³ ，水泥用量过小，影响管壁润滑膜的形成及质量。

4.4.3 砼搅拌

1. 混凝土各种原材料的质量应符合配合比设计要求，并应根据原材料情况的变化及时调整配合比。一般情况下每班抽测2次，雨天应随时抽测。

严格按照经批准的施工配合比准确称量混凝土原材料，其最大允许偏差应符合下列规定（按重量计）：胶凝材料（水泥、矿物掺合料）为±1%；外加剂±1%，粗细骨料为±2%，拌合用水为±1%。

2. 混凝土原材料计量后，宜先向搅拌机投放细骨料、水泥和矿物掺和料，搅拌均匀后加水并将其搅拌成砂浆，再向搅拌机投入粗骨料，充分搅拌后再投入外加剂，并搅拌均匀。

3. 水泥、砂、石储备要满足砼不间断施工需要。

4. 泵送混凝土搅拌的最短时间，不应小于 3.0min 。

5. 每种配合比的泵送混凝土全部拌制完毕后，应将混凝土搅拌装置清洗干净，并排尽积水。

4.4.4 砼运输

1. 砼在运输中应保持其匀质性，做到不分层、不离析、不漏浆。运到灌注点时，要满足坍落度的要求。

2. 混凝土宜在搅拌后60min内泵送完毕，且在1/2初凝时间内入泵，并在初凝前浇筑完毕。

3. 混凝土搅拌运输车装料前，必须将拌筒内积水倒净。当运至现场的混凝土发生离析现象时，应在浇筑前对混凝土进行二次搅拌，但不得再次加水。

4. 混凝土搅拌运输车在运输途中，拌筒应保持2～4 r/min 的慢速转动。当搅拌运输车到达浇筑现场时，应高速旋转20～30s后再将混凝土拌和物喂入泵车受料斗。

5. 混凝土搅拌运输车给混凝土泵喂料时，应符合下列要求：

(1)喂料前，中、高速旋转拌筒，使混凝土拌合均匀，若大石子夹着水泥浆先流出，说明发生沉淀，应立即停止出料，再顺转搅拌 2 ～ 3min ，方可出料。

(2)喂料时，反转卸料应配合泵送均匀进行，且应使混凝土保持在集料斗内高度标志线以上。

（3）中断喂料作业时，应使拌筒低速搅拌混凝土。

6．严禁将质量不符合泵送要求的混凝土入泵。

7．混凝土搅拌运输车喂料完毕后，应及时清洗拌筒并排尽积水。

4.4.5 砼灌筑及捣固

砼自模板窗口灌入，应由下向上，对称分层，倾落自由高度不超过 2.0m 。在砼浇筑过程中，观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况，当发现有变形、移位时，应及时采取加固措施。施工中如发现泵送砼坍落度不足时，不得擅自加水，应当在技术人员的指导下用追加减水剂的方法解决。

混凝土浇筑应连续进行。当因故间歇时，其间歇时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑的时间。当超过允许间歇时间时，按接缝处理，衬砌砼接缝处必须进行凿毛处理。纵、环向施工缝按照设计要求设置中埋式橡胶止水带。

混凝土浇筑分层厚度（指捣实后厚度）宜为振捣器作用部分长度的1.25倍，但最大摊铺厚度不宜大于600mm。在新浇筑完成的下层混凝土上再浇筑新混凝土时，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。

浇筑混凝土时，应填写混凝土施工记录。

采用插入式振动棒捣固，应符合下列规定：

1．每一振点的捣固延续时间宜为20～ 30s ，以混凝土不再沉落、不出现气泡、表面呈现浮浆为度，防止过振、漏振。

2．采用插入式振动器振捣混凝土时，振捣器的移动间距不大于振捣器作用半径的 1.5 倍，且插入下层混凝土内的深度宜为 50 ～100 mm ，与侧模应保持 50 ～100 mm 的距离，并避免碰撞钢筋、模板、预埋件等。

当振捣完毕后，应竖向缓慢拔出，不得在浇筑仓内平拖。泵送下料口应及时移动，不得用插入式振动棒平拖驱赶下料口处堆积的拌和物将其推向远处。

3．对于有预留洞、预埋件和钢筋太密的部位，应预先制订技术措施，确保顺利布料和振捣密实。在浇筑混凝土时，应经常观察，当发现混凝土有不密实等现象，应立即采取措施予以纠正。

4.4.6 拆模及养护

1．二次衬砌拆模时间应符合下列规定：

(1)在初期支护变形稳定后施工的，二次衬砌混凝土强度应达到8.0MPa以上。

(2)初期支护未稳定，二次衬砌提前施作时混凝土强度应达到设计强度的100%以上。

(3)特殊情况下，应根据试验及监控量测结果确定拆模时间。

2. 混凝土浇筑完毕后的12小时以内开始对混凝土进行养护，混凝土养护的最低期限应符合表4-4-1的要求，且养护不得中断。混凝土养护期间，混凝土内部温度与表面温度之差、表面温度与 环境温度之差不宜大于20℃，养护用水温度与混凝土表面温度之差不得大于15℃。浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态。当环境气温低于5℃时不应浇水。

表4-4-1     混凝土养护的最低期限

4.4.7 泵送砼操作规程及其注意事项

1. 混凝土泵的操作人员必须经过专门培训合格后，方可上岗操作。

2. 混凝土泵与输送管连通后，应按所用混凝土泵使用说明书的规定进行全面检查，符合要求后方能开机进行空运转。

3. 混凝土泵启动后，应先泵送适量水以湿润混凝土泵的料斗、活塞及输送管的内壁等直接与混凝土接触部位。

4. 经泵送水检查，确认混凝土泵和输送管中无异物后，应采用下列方法之一润滑混凝土泵和输送管内壁。

(1)泵送水泥浆；

(2)泵送与施工混凝土相同配合比但粗骨料减少50%的混凝土通过管道。

5. 开始泵送时，混凝土泵应处于慢速、匀速并随时可反泵的状态。泵送速度应先慢后快，逐步加速。同时，应观察混凝土泵的压力和各系统的工作情况，待各系统运转顺利后，方可以正常速度进行泵送。

6. 泵送混凝土时，如输送管内吸入了空气，应立即反泵吸出混凝土至料斗中重新搅拌，排出空气后再泵送。

7. 泵送混凝土时，料斗内应保持足够的混凝土。

8. 当混凝土泵出现压力升高且不稳定、油温升高、输送管明显振动等现象而泵送困难时，不得强行泵送，并应立即查明原因，采取措施排除。可先用木槌敲击输送管弯管、锥形管等部位，并进行慢带泵送或反泵，防止堵塞。

9. 当输送管被堵塞时，应采取下列方法排除：

(1)重复进行反泵和正泵，逐步吸出混凝土至料斗中，重新搅拌后泵送。

(2)用木槌敲击等方法，查明堵塞部位，将混凝土击松后，重复进行反泵和正泵，排除堵塞。

(3)当上述两种方法无效时，应在混凝土卸压后，拆除堵塞部位的输送管，排出混凝土堵塞物后，方可接管。重新泵送前，应先排除管内空气后，方可拧紧接头。

10. 泵送混凝土有计划中断时，应预先确定中断浇筑的部位，且中断时间不宜超过 1h 。

11. 管道清洗

(1)洗管前先进行反吸，以降低管内压力。

(2)洗管时，料管出口方向前方严禁站人。

(3)预先准备好排浆沟、管，不得将洗管残浆灌入已浇筑好的砼上。

12. 排除堵塞，重新泵送或清洗混凝土泵时，布料设备的出口应朝安全方向，以防堵塞物或废浆高速飞出伤人。

13. 管道安装原则

管线宜直、转弯宜缓，以减少压力损失；接头严密，防止漏水漏浆，避免下斜，防止泵孔空管，灌筑点应先远后近，并符合下列要求：

(1)管道合理固定，不影响交通运输，不影响已绑扎好的钢筋，不影响模板振动。

(2)管道、弯头、配件存有备品，可随时更换。

14. 如遇混凝土泵运转不正常或混凝土供应脱节，可放慢泵送速度，或每隔 4 ～ 5min 使泵正、反转两个冲程，防止管路中混凝土阻塞。同时开动料斗中搅拌器，搅拌 3 ～ 4 转，防止混凝土离析。

15. 严禁向混凝土料斗内加水。

4.4.8 泵送砼的质量通病及防治措施

泵送砼的质量通病及防治措施见表4-4-2。

表4-4-2                    泵送砼质量通病及防治措施

4.4.9 二次衬砌质量检验

1. 混凝土结构外形尺寸允许偏差和检验方法应符合表4-4-3的规定。

检验数量：施工单位每一浇筑段检查一个断面。

2. 混凝土结构表面应密实平整、颜色均匀，不得有露筋、蜂窝、孔洞、疏松、麻面和缺棱掉角等缺陷。

检验数量：施工单位全部检查。

检验方法：观察。

表4-4-3      二次衬砌结构外形尺寸允许偏差和检验方法

4.5 仰拱、仰拱填充施工工艺

施工前于隧道边墙每隔5米施放测量控制点，作为仰拱开挖及混凝土施工控制点。为不影响机械车辆通行，仰拱、仰拱填充利用栈桥平台进行混凝土施工。混凝土采用拌和站集中拌和，混凝土搅拌运输车运至洞内进行浇筑。施工工艺流程见图4-5-1。

图4-5-1  仰拱、仰拱填充施工工艺流程图

4.5.1 仰拱、仰拱填充施工注意事项

1. 仰拱应及时施作，严格按照铁道部规定的仰拱与掌子面的间距控制。

2. 施工前必须清除隧底虚碴、淤泥和杂物，超挖部分应采用同级混凝土回填。

3. 仰拱砼应整体浇注一次成型，填充砼应在仰拱砼终凝后浇注，填充砼强度达到5Mpa后允许行人通过，达到设计强度的100%后允许车辆通行。

4. 仰拱、仰拱填充施工前须将上循环混凝土仰拱接头凿毛处理，并按设计要求设置止水带。

5. 根据设计要求，施工缝处钢筋应断开，并要注意与拱墙衬砌施工缝处于同一竖直面上。

4.5.2 仰拱、仰拱填充质量检验

1. 仰拱顶面高程和曲率应符合设计要求，高程允许偏差为±15mm。

检验数量：施工单位每一浇筑段检查一个断面。

检验方法：水准测量，自动断面仪测量。

2. 混凝土结构表面应密实平整、颜色均匀，不得有露筋、蜂窝、孔洞、疏松、麻面和缺棱掉角等缺陷。

检验数量：施工单位全部检查。

检验方法：观察。

3. 仰拱混凝土厚度和表面高程应符合设计要求。

检验数量：施工单位每一浇筑段检查一个断面；监理单位见证检查。

检验方法：水准测量，无损检测。

4. 仰拱填充表面坡度应符合设计要求，坡面应平顺、排水畅通、不积水。

检验数量：施工单位全部检查。

检验方法：观察 。

5 劳力、机械设备配置

劳力、机械设备的配置应结合工期要求、工点具体特点进行合理的配置。结合正常施工需要，1台衬砌台车施工时，主要设备配置如下：

混凝土运输车不少于2辆（实际施工中应按运距及搅拌机生产能力确定）、60型输送泵2台（1台备用）、备用发电机1台、混凝土拌合站一座、全液压整体钢模衬砌台车1台，装载机1台。

二次衬砌施工每工班钢筋作业人员不宜少于10人，模板安装、混凝土运输及浇筑作业人员不宜少于15人。

6 注意事项

6.1 二次衬砌施工前应仔细核对预埋件类型、数量以及安装里程和安装方法，并对不同专业类型预埋件出现相互矛盾的现象及时请设计院澄清，确保预埋件不遗漏、安装质量符合设计要求，从而为后续工程施工创造良好条件。

6.2 二次衬砌应根据围岩及初期支护的变形监控资料综合分析后确定施做时机。浅埋及地质条件较差地段仰拱应紧跟开挖面施做并与拱墙及早封闭成环。深埋隧道二次衬砌一般在围岩和初期支护基本稳定后施作。初期支护变形基本稳定可参考下列条件判定：

6.2.1 隧道水平净空变化速度及拱顶或底板垂直位移速度明显下沉；

6.2.2 隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上。

6.3 围岩变形过大或初期支护变形不收敛，又难以及时补强时，可设置临时仰拱或横撑以封闭开挖面，必要时也可提前施作二次衬砌，以改善施工结构的受力状态，此时二次衬砌应考虑加强措施。

6.4 仰拱与仰拱填充需分开施作。

6.5 仰拱、二此衬砌与开挖面的距离必须严格按照铁道部标准控制。

6.6 二次衬砌混凝土抗渗等级不小于P10。