隧道二次衬砌施工方法及注意事项

一、二衬的作用

公路隧道使用年限长久，二次衬砌保证了隧道在运营使用中永久稳定、安全、美观,同时也是作为安全储备的一种工程措施。地质条件良好的围岩依据新奥法原理施工的隧道在初期支护后结构基本稳定，但在不良特殊地质段初期支护很难保证围岩结构的长期稳定，需模筑砼二次衬砌立即加强围岩变形支撑。初期支护也很难封闭山体内水系而导致隧道内仍有渗漏水，这就需要防排水系统结合二次衬砌来保证隧道的不渗不漏。二次衬砌也承受软弱围岩的蠕变压力，膨胀性地压，或者浅埋隧道受到的附加荷载等。在出现较大自然的变化，如地震、山体出现了偏压及过大的压力水等等破坏力很强的自然灾害时，隧道初期支护不能完全保证围岩的稳定，这就需要进行二次衬砌以加强山体变化的支撑稳定。

防排水施工

二、一般隧道设计防排水系统：

在隧道初期支护与二次衬砌间设置环向排水盲沟（管）及防水层（整体防水板），隧道两侧拱脚设置纵向排水管，隧道仰拱中心设置纵向水泥管保暖水沟，拱脚纵向塑料排水管与仰拱中心水泥管中心沟间设置横向排水管。防水层背后的水通过盲沟（管）及防水层背后流至隧道两侧拱脚的纵向排水管，再通过横向排水管流至仰拱中心水泥管保暖水沟，最后通过中心沟流至洞外。二次衬砌采用抗渗砼，每模砼间设有止水带或止水条。

1.防水板背后排水盲沟管的布设、安装

先在喷射混凝土面上定位划线，线位布设原则上按设计盲沟管间距进行，但根据洞壁实际渗水情况作适当调整，尽可能通过喷射层面的低凹处和有出水点的地方。利用钢钉或专用夹扣将盲沟（管）沿线固定在砼表面，保证紧贴表面。集中出水点沿着水源方向钻孔，然后将单根引水盲管插入其中，并用速凝砂浆将周围封堵，以便地下水从管中集中流出。

2.防排水板的拼装与铺设

⑴施工准备

测量隧道断面，利用作业台车对断面进行修整，首先应凿除喷射混凝土表面“葡萄状”结块，用电焊或氧焊将初期支护将外露的锚杆头和钢筋头等铁件齐根切除，在割除部位用细石混凝土抹平覆盖，以防刺破防水板。对于开挖面严重凹凸不平的部位须进行修凿和找平。采用细石混凝土抹平明显坑洼。在初期支护面上标出拱顶中线和垂直于隧道轴线的断面线。检查防水板的质量，是否有变色、老化、波纹、刀痕、撕裂、孔洞等缺陷；在防水板边沿划出焊接线和拱顶中线；防水层按实际轮廓线长度截取，对称卷起备用。

⑵铺设防水板加土工布

a.防水板加土工布铺设采用无钉铺设工艺，采用从上向下的顺序铺设，松紧应适度并留有余量（实铺长度与弧长的比值为10：8），检查时要保证防水板加土工布全部面积均能抵到围岩。

b.防水板加土工布吊挂

在隧道边墙，拱部按纵、横向间距1米，用电钻钻孔，打入膨胀螺栓，将3mm的铁线水平拉紧固定在螺栓上。将防水板加土工布沿台架环向展开,人工将防水板加土工布托起,紧靠岩面，吊挂在已固定的铁线上。

c.粘结，将已吊挂好的防水板加土工布，与下幅防水板加土工布粘成整体，接缝处放平加压粘结牢固，搭接宽度不小于10（铁路现在要求15cm)厘米。按上述方法逐环向前铺设。纵向搭接与环向搭接处应加强一层防水板。多层防水板焊接时，搭接部位的焊缝必须错开，不得有三层以上的搭接重叠

d.两幅防水板加土工布的搭接宽度不应小于10（15cm)cm，防水板加土工布的搭接缝与衬砌施工缝要拉开距离，并不小于1～2m。环向铺设时，下部防水板加土工布应压住上部防水板加土工布。

e.防水板加土工布之间连接采用双缝焊机，热楔双焊缝技术，焊缝搭接宽度不小于10cm，每道焊缝宽1.5cm。防水板施焊前不同操作人员、不同焊机应进行焊接试验，合格后方可进行正式焊接。

f.首先将防水板加土工布焊接处擦拭干净，无灰尘杂物、无积水，并保持干净清洁，然后对焊机进行调试温度，并对样品试焊，符合要求后，方可开始焊接。采用热楔双面焊机，焊机为自行式焊机，焊接时一人在前整理防水板加土工布，一人手持焊机，一人配合即可。施工时，严格控制温度、速度和压力，一般速度控制在1.5～1.8m/分，温度控制在500～550℃，有均匀溶浆，无焊碴即可，并经常用铁刷子将焊嘴上的焊碴等杂物及时清理干净。压力控制在600～650N，最大不得超过1000N。

⑶焊缝检测

撕裂破坏检测：将试焊样品进行撕裂测试及抗拉检测。检查断裂处是否发生在有效焊缝外，同时检查焊缝有效宽度。气压检测：将焊缝两端用特制铁夹夹紧密封，将检测针头插入焊缝一端两道焊缝之间的气槽，用手动气泵打压至0.25MPa为止，观察15分钟，若压力值下降值小于10%为合格，否则应查找漏点，并及时修补，同时填写《焊缝检测报告》。

⑷注意事项

绑扎钢筋时，钢筋不得直接与防水板接触，使用电弧焊接时，可用铁皮等阻燃材料隔开以防止防水板高温烧坏。固定和拆除衬砌台车堵头时，小心密切注意保护，以防防水板损坏。混凝土浇注时，振动棒不得碰撞防水板。拱顶混凝土浇注时，防止压力过大，迫使防水板撕裂。防止烟火、高温引起火灾。一旦发现漏点，做好标记并及时定出处理措施进行补焊并进行检测

3.止水带和止水条的安装

(1)外贴式橡胶止水带安装

外贴式止水带采用不透水粘贴或焊接固定于已铺的防水板上；当背贴式止水带与防水板之间无法焊接时，可采用双面粘贴的丁基胶粘带进行粘贴。丁基粘贴带的厚度不大于1.5mm。环向止水带接缝设在边墙较高位置上，不得设在结构转角处，接头采用专用焊。

(2)中埋式橡胶止水带安装

先期施工仰拱或边墙混凝土时，先在纵向按40cm间距用φ12的定位钢筋定位把橡胶止水带准确定位于小边墙上正确位置（或用止水带固定于专用定位架上），并清理干净带面上的污垢，环向变形缝处的端头模板钉设填缝板，使止水带气孔中心线和变形缝中心线重合，止水带利用附加钢筋卡子、铁丝、模板夹牢固定，填缝板必须垂直设置，并支撑牢固不得跑模，施工缝处混凝土加强振捣及时养生。

(3)橡胶止水条安装

在打前一板衬砌混凝土时，先在端模板将要安装止水条的位置钉上一条宽15mm，厚10mm的木条，涂好脱模剂，在先打的衬砌端面上留好镶嵌止水条的沟槽。在打下一板混凝土之前，先清理沟槽，涂专用胶将止水条贴在沟槽中，老混凝土面凿毛洗洁,用素水泥浆把新老混凝土接缝处涂刷或涂刷混凝土界面剂,浇筑下一板衬砌混凝土。

(4）橡胶止水带及止水条的连接方式见示意图

仰拱及回填施工

混凝土仰拱领先施工，待喷锚支护全断面施作完成后，及时开挖并灌注混凝土仰拱及部分填充，使支护尽早闭合成环，并为施工运输提供良好的条件。为确保隧道结构的稳定和安全，并同时浇筑部分边墙，以利墙拱衬砌台车进行施工。最好采取一次性仰拱浇注成型，利用仰拱栈桥做为过渡通道，以保证掌子面正常施工。12m自行式仰拱栈桥走行轮可以90度旋转，这样栈桥既可纵向走行，也可横向走行，利于半幅清理仰拱，全幅一次灌注。仰拱端头采用大模板，混凝土由中心向两侧对称浇注，仰拱与边墙衔接处捣固密实。仰拱一次施工长度控制在6~12m（与台车长度相对应），仰拱与填充连续施工，做好仰拱大样，保证填充混凝土不侵入仰拱断面。将上循环混凝土仰拱接头凿毛处理，并与边墙衬砌钢筋连接。

4.衬砌台车

隧道主洞二次衬砌全部采用整体式全断面钢模液压衬砌台车施工，台车长度根据路线半径及以防台车变形的要求而定，一般8~12m；挡头模均采用自制钢模和木模。液压台车的加工应注意几点：面板钢板厚度不宜小于1cm；拱部提升液压带锁定装置及定性支撑防止浇注拱部砼时下沉；门框架与面板间的撑钢保证数量及其刚性；门框架内做好斜撑防止门架向内变形，必要时在门框架内行走轮上两道纵梁间设置横向支撑；拱部压浆孔尽量居中方式拱部浇注砼单侧流向而产生偏压。

5.钢筋制作及安装

钢筋在洞外下料加工，弯制成型，洞内绑扎。钢筋焊接：螺纹钢筋均应采用闪光对焊或搭接焊。钢筋冷拉调直：采用卷扬机在一块较平整的场地进行钢筋的冷拉。钢筋下料：根据设计图纸的规格尺寸，在下料平台上放出大样，然后进行钢筋的下料施工。钢筋成型：在钢筋加工平台上根据钢筋制作形状焊接一些辅助设施，人工利用套筒或扳手进行钢筋的成型加工。钢筋骨架绑扎：严格按照图纸尺寸进行绑扎。

6.混凝土拌制

采用自动计量搅拌站集中搅拌，搅拌站按试验室出具的配料通知单进行配料。混凝土原材料严格按照施工配合比要求进行准确称量，称量最大允许偏差符合下列规定(按重量计)：胶凝材料(水泥、矿物掺和料等)±1％：专用复合外加剂±1％；粗、细骨料±2％；拌合用水1％。搅拌混凝土前，严格测定粗细骨料的含水率，准确测定因天气变化而引起的粗细骨料含水量变化，以便及时调整施工配合比。

一般情况下，含水量每班抽测2次，雨天随时抽测，并按测定结果及时调整混凝土施工配合比。采用电子计量系统计量原材料，用同位素测量法连续检测骨料的含水量，通过自动控制系统，自动调整拌合用水量；采用二次搅拌工艺。搅拌时，先向搅拌机投入细骨料、水泥、矿物掺和料和专用复合外加剂，搅拌均匀后，再加入所需用水量，待砂浆充分搅拌后再投入粗骨料，并继续搅拌至均匀为止。上述每一阶段的搅拌时间不少于30s，总搅拌时间不少于2min，也不宜超过3min。炎热季节搅拌混凝土时，采取在骨料堆场搭设遮阳棚、采用低温水搅拌混凝土等措施降低混凝土拌合物的温度，或在傍晚和晚上搅拌混凝土，以保证混凝土的入模温度的相关规定 。

7.混凝土运输与浇筑

采用混凝土运输罐车运送混凝土。在运输过程中要避免出现离析、漏浆，并要求浇注时有良好的和易性，坍落度损失减至最小或者损失不至于影响混凝土的浇注与捣实，当有漏浆和离析发生时，在进入输送泵前启动罐车重新拌和，确保入模混凝土的质量。混凝土的入模采用输送泵。钢模板台车外表面需涂抹脱模剂，以减少脱模时的表面粘力。灌注混凝土时，先从台车模板最下排工作窗口进行灌注混凝土，灌注混凝土至混凝土快要平齐工作窗口时，关闭工作窗，然后从第二排工作窗口进行灌注混凝土，依次类推，最后于拱顶输料管处关闭阀门封顶。利用插入式振捣器为主，台车的自振系统为辅（附着式振捣器），采用插入式振捣棒振捣时，按“快插慢拔”操作。混凝土分层灌注时，其层厚不超过振动棒长的1.25倍，并插入下层不小于5cm，振捣时间为10～30s。振捣棒应等距离地插入，均匀地捣实全部混凝土，插入点间距应小于振捣半径的1倍。前后两次振捣棒的作用范围应相互重叠，避免漏捣和过捣。振捣时严禁触及钢筋和模板。

8.砼质量保证措施

砼浇筑 ： 砼下落高度不能超过2米，当超过时，应采用滑槽、串筒等器具，或通过模板上预留的孔口浇筑，台车前后砼高差不能超过60cm，左右砼高度不能超过50cm，严禁单侧浇筑高度超过1米。当采用附着式振捣时，振捣时间尽量采用短时间、多次数左右对称的方法，防止台车变形移位或弹性变形。严禁在泵车处加水。水灰比是混凝土强度的第一保证要素，有意加水会严重影响混凝土的技术指标。砼应连续浇筑，避免间歇时间过长，若超过2小时，则必须按浇筑中断进行工作缝处理。

砼振捣： 采用插入式振捣器和衬砌台车上挂附着式振捣器两种方式进行振捣。插入式振捣器的移动间距不宜大于其作用半径的1.5倍，且插入下层混凝土中的深度宜为5～10cm，每个振点的振捣持续时间，以混凝土不再沉落，不再出现气泡，表面明显出现浮浆为度，在振捣过程中要使振捣棒避开钢筋，但要保证钢筋周围的混凝土均匀受振；附着式振捣器开动时间,以混凝土浇满附着式振捣器振捣范围时开启，每次振动时间1-2分钟，谨防空振和过振，操作人员要注意加强观察，防止漏振和过振。二衬砼每板施工缝处要加强振捣，特别是止水带处必须保证砼密实，大量隧道漏水基本出现在施工缝处，就是因为砼不密实原因。

保证拱顶填充密实：拱部砼浇筑时容易出现空穴及不密实弊病，宜采用流态砼，塌落度控制在18~20cm。在拱顶挡头板处设置观察孔。为保证二衬背后没有脱空现象，在拱顶应设置注浆孔进行回填注浆处理。待砼强度达设计100%后方可进行注浆回填。注浆压力控制在0.2MPa。回填材料应采用微膨胀性水泥砂浆。注浆顺序宜沿路线上坡方向进行，注浆过程中要时刻观察注浆压力和流量的变化，当注浆压力达到0.2MPa或相邻孔出现串浆时即可结束本孔注浆。

拆模： 二次衬砌的拆模时间按以下要求进行控制：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8Mpa以上；初期支护未稳定，二次衬砌提前施做时混凝土强度达到设计强度的100%以上；特殊情况下，应根据试验及监控量测结果确定拆模时间。脱模后要防止衬砌表面受到碰撞。

养生： 混凝土拆模后应立即进行养生且不得中断，混凝土养护期间，混凝土内部温度不宜超过60℃，最高不得大于65℃，混凝土内部温度与表面温度、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℃。

9.施工注意事项

a.衬砌施作前首先检查断面尺寸确保二次衬砌厚度。检查合格后，根据有关测量数据将衬砌台车就位，并调试、配套有关设备。

b.首先测量定位，测量工程师和隧道工程师共同进行水平、高程测量放样。通过轨道将台车移至衬砌部位，调好标高，按隧道衬砌内轮廓线尺寸调整好模板支撑杆臂。

c.根据技术交底的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。启动电动机使衬砌台车就位。涂刷脱模剂。

d.启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。

e.清理二衬与小边墙接触面杂物、积水和浮渣；装设钢制挡头模板，按设计要求装设橡胶止水带，并自检防水系统设置情况。

f.衬砌施工缝端头必须进行凿毛处理，用高压水冲冼干净。

g.按设计要求预留沟、槽、管、线及预埋件，并同时施作附属洞室混凝土衬砌。

k.混凝土衬砌灌注过程中，要杜绝破坏防水板现象发生。施工缝接头处要严防漏浆，确保接缝处质量。