提高公路隧道复合式衬砌质量的探讨

许忠印

(河北省交通建设监理咨询有限公司)

1 概 述

京承高速公路(河北段)位于河北省的东北部,总体呈西南东北走向,起于司马台长城(京冀交界处),途经滦平县、承德市双栾区、双桥区,经于承德市雹神庙之南承栗路。它是连接首都北京和国家重点旅游城市承德市的干线公路。京承高速公路(河北段)处于山岭重丘区,全线共设隧道7座,其中4座为分离式隧道,另外 3座为双连拱隧道。7座隧道全部采用复合式衬砌施工。

2 问题的提出

2.1 复合式衬砌的设计原理及在新奥法施工中的地位

复合式衬砌是由初期支护和二次支护组成。初期支护是帮助围岩达成施工期间的初步稳定,二次支护则是提供安全储备或承受后期围岩压力。初期支护按主要承载设计,二次支护在Ⅳ类及以上围岩时按全储备设计;在Ⅲ类及以下围岩时按承载结构设计。锚喷支护即为复合式衬砌中的初期支护,它应在开挖后尽早进行施工。它充分体现了新奥法施工中充分发挥围岩自承力,以柔性支护代替刚性支护的特点。按照现代支护理论和新奥法施工原则,二次支护应在围岩和锚喷支护变形基本稳定后进行。总之复合式衬砌在新奥法施工中占有非常重要的地位,它是新奥法施工成败的关键所在。

2.2 复合式衬砌的作用及保证质量的意义

在隧道施工过程中衬砌质量的好坏关系到隧道施工的成败,它不仅关系到隧道的使用性、安全性,还关系到隧道的美观。初期支护主要采用锚杆和喷射混凝土来支护围岩,它与围岩共同构成了永久的隧道结构承载体系,它主要是解决隧道在施工期间的稳定于安全。二次支护采用模筑混凝土,它是为保证隧道在使用过程中的稳定、耐久、减少阻力和美观等。

2.3 京承高速隧道目前复合式衬砌施工中存在的问题

(1)初期支护存在的问题:主要有(锚杆方向不正确),喷射混凝土大面不平整,从而造成防水板挂设困难,二衬混凝土与喷射混凝土面不密贴。

(2)衬砌台车制造工艺存在不足,主要表现在模板的曲率不合适,所预留的下料及振捣用的窗口不平整,制造工艺粗糙等,造成二次模筑混凝土外观差。

(3)模筑混凝土施工中存在的问题:主要有混凝土与喷射混凝土面不紧贴,混凝土外观有裂缝、气泡、漏浆、粘膜现象,每节结合处错台明显,窗口处混凝土不平整等。

3 提高复合式衬砌施工质量的措施

(1)喷射混凝土大面不平整主要原因是开挖时光面爆破效果不好造成的,我们通过对爆破方案及爆破作业现场进行检查研究发现,炮眼的深度和间距有些偏大,随后我们对爆破参数进行调整,主要是根据围岩的类别确定炮眼的问题,即围岩类别越差,炮眼间距特别是周边眼炮眼间距应该越小。另外还采用减小周边岩炮眼的间距并间隔装载的办法进行爆破。实践证明,光面爆破效果明显改善,做到了既减小拢动周边围岩,又保证了光爆面平整,大大提高了残留炮孔的痕迹。从而提高了初期喷射混凝土大面平整度,为解决二衬混凝土与喷射混凝土不密贴打下了坚实的基础。

(2)衬砌台车的制造,一定要选择正规厂家,不要图一时便宜,而因小失大。另外在台车的制作期间,施工单位应派有经验的技术人员到厂家检查,进行中间验收,并根据施工要求提出修改意见,以方便施工,在不影响几何尺寸和外观的前提下,不要死搬图纸。台车加工要注意保证模板的厚度及撑杆件的强度,保证模板的曲率,保证台车的整体刚度,以保证台车的正常循环工作,从而减少混凝土的错台和变形。

(3)提高复合式衬砌的施工质量关键在于做好防水、防止混凝土开裂、减少混凝土错台等并努力提高混凝土的外观质量。

复合式衬砌的防水关键在于防水隔离层的施工,这就要求首先所用塑料板材质要满足规范要求,其次,在施工中应特殊注意以下几个方面。

(1)防水层在拱部和边墙可按环状铺设,结合方法宜采用爆接,搭接宽度为 10cm,焊缝宽不小于 2.5cm。防水层接头处应擦干净,用与塑料板相同材质的的焊条焊接。

(2)防水层用垫圈和绳扣吊在固定点上其固定间距不能太大,一般拱部为 0.5～0.7m,侧墙部位为 1.0～1.2m,在凹凸处应适当增加固定点,特别应注意的是,固定点之间防水层不得绷紧以保证浇筑混凝土时板面与混凝土面能密贴。

(3)浇筑二衬混凝土以前应对防水板进行详细检查,看有无漏焊、有无破损,发现问题要及时修补。

(4)要注意严禁在铺设塑料板的地段进行爆破作业。

要高度重视止水带的施工质量。

减少二衬混凝土开裂、提高混凝土外观质量要注意以下几个方面。

(1)在混凝土中加入适量的减水剂和膨胀剂,可减少水和水泥的用量,从而减少混凝土水化热,减少混凝土的收缩裂缝。

(2)在初期支护与二次衬砌之间,设置隔离层和低标号砂浆,减少对二衬的约束。

(3)严格混凝土的配合比,提高施工的技术水平,保证分层对称灌注,加强振捣,切实做好混凝土的养生工作非常重要。

(4)筑混凝土应连续进行,一次模筑混凝土衬砌环节不宜太长,以免混凝土硬化收缩而产生裂缝。

(5)另外在衬砌易开裂部位,可适当增设适量钢筋,以减轻应力分布不均,从而减少混凝土的开裂。

(6)衬砌台车的模板要及时进行修整打磨,努力提高混凝土的外观质量。

综上所述,隧道复合式衬砌的施工质量非常重要,如何在初期支护,防水层,二衬等环节提高施工质量,需要我们每一个隧道施工技术人员进行总结和思考。