何永东
（中铁十五局集团第五工程有限公司，天津 300133）
二次衬砌顶部出现脱空会对后期施工产生不良影响，比如导致拱部位置开裂或是围岩变形等各种问题，从而引发雨水渗漏，对混凝土结构造成破坏，降低衬砌结构的承载能力，缩短使用寿命，在隧道运营过程中也会留下安全隐患，不利于车辆的安全通行。因此，在施工过程中采用二次衬砌防脱空带模注浆工艺，对衬砌拱顶脱空问题进行处理，为安全运营提供保障。本文就二次衬砌混凝土防脱空带模注浆工艺在铁路隧道施工中的应用进行介绍，总结经验。
新建沈阳至白河高速铁路工程SBJL-TJ-4标段DK238+794～DK269+108.5，正线长度30.651km（含长链336.16m），位于吉林省通化市、白山市境内。其中桥梁长度4.060km，隧道长度25.290km，桥隧总长占新建线路长度的96%。工程量大，工程内容多样，涵盖路基、桥梁、涵洞、隧道、轨道、道路迁改等工程。在进行仰拱施工时，采用自行式仰拱栈桥辅助作业的方式，而在进行隧道二次衬砌时需通过全断面液压整体模板来进行作业，混凝土拌合方式为集中拌合站拌合[1]。
2.1 衬砌台车定位
工作人员对初期支护断面尺寸进行测量，并将所得数据上报给监理工程师。由监理工程师对其尺寸进行核对，同时对浇筑厚度进行核验，确保数据符合规范，监理工程师确保无误签字后再进行施工。为了确保断面尺寸数据更为精准，由工作人员使用全站仪对衬砌台车的位置进行定位。
2.2 安装定位法兰
在本工程施工过程中，采用9m二次衬砌台车，在台车顶部中心线位置设置4个注浆孔，设置在距离上循环二次衬砌端部75cm处。排气孔设置在台车端模75cm的位置，在此过程中需注意中间2个排气孔的分布要均匀。
在对法兰进行固定时，需将其固定在台车顶部开孔的位置，其内外径分别为42mm和120mm。固定工作完成后，用焊接的方式将法兰和螺栓进行连接，以避免漏浆现象的产生[2]。模板固定法兰示意图及注浆管定位法兰如图1、图2所示。
图1 模板固定法兰示意图
图2 注浆管定位法兰示意图
2.3 安装RPC注浆管
在对台车改造完成后，需通过SM-RPC注浆管来对其进行测量，在明确RPC注浆管长度后检测二次衬砌厚度。将RPC注浆管顶住防水板，然后用两条线来标注其埋入深度，一条线的长度为二次衬砌厚度，另一条的长度为RPC注浆管的下料长度。
在安装注浆管时需先固定法兰，然后将注浆管穿入其中，同时保证注浆管和防水板紧密贴合在一起，并记录注浆管的长度[3]。然后对法兰进行定位安装，在此过程中需通过套管将注浆管和法兰连接在一起，具体操作如图3所示。
图3 注浆连接件安装示意图
2.4 混凝土施工
在进行混凝土施工时，需采用集中生产的方式，通过拌合站对其进行搅拌。坍落度保持在13～18cm之间，在生产混凝土的过程中可加入缓凝减水剂来提高其强度。针对局部掉块的部位，可通过挂网处理的方式来解决。在喷射混凝土时，按从下往上的顺序，同时在这一过程中注意喷射角度与受喷面垂直。另外，在喷射时需控制喷射的距离，将其控制在0.6～1.8m之间，根据工程具体情况，对喷射距离进行调整。在运输混凝土时可使用专用车辆，也可使用输送泵，避免对坍落度产生较大影响[4]。
为避免混凝土出现离析，需严格控制输送管和浇筑面的距离。另外，在进行浇筑时要确保其连续性，防止出现冷缝问题。通常，在进行浇筑时需设置一定的间歇时间，且间歇时间控制在2h内，如超过这个时间需采取一些措施，防止出现冷缝。混凝土在喷射后需进行清理工作，避免混凝土过多结成硬块进而影响整个施工。
2.5 注浆施工
（1）注浆材料。在注浆时要使用高流动性微膨胀的充填砂浆，通过输送泵来进行输送，同时注意注浆材料凝结强度要高，且有较强的粘结性，以利于对混凝土进行修复。具体数据指标如表1所示。
表1 材料指标
（2）注浆设备。在注浆的过程中需要的设备比较多，包括注浆机、压力表等，在注浆时需合理利用隧道施工方法，通过便携式的注浆机来进行注浆。另外，在生产的过程中，还应具备配套的生产能力。确保混凝土泵连续运转，输送管不宜弯曲，转弯设置应缓，接头处紧密，不留空隙，在泵送前对管道做好润滑[5]。
（3）注浆及压力控制。浇筑结束后，需在2～4h内完成注浆。先注入一定量的水，通过注水对密封性进行检测，且注水也能够起到润滑的作用，有助于浆液流动。另外，在注浆时要严格控制注浆的压力，压力保持在0.3MPa以下。
为排出浆液，可对其进行封口，以防止跑浆，在注浆时需按照从低到高的顺序。通过观察压力表以及排气孔来决定注浆是否结束。倘若出浆的压力处于1.0MPa却没有排出浓浆，则需要重新换一个排气孔，在排出浓浆之后即可停止。灌注工作完成后，需将现场清理干净，对输送泵进行全面检修和保养，并冲洗管道，方便以后继续使用。混凝土灌注完成后，按规范要求进行养生。
（1）确保二次衬砌模板上的预留注浆管处于垂直状态，脱模前开始注浆，直到端头模板处流出浓浆结束。
（2）在进行施工时需对RPC注浆管进行检查，同时记录相应的注浆孔，确保其能够正常工作。
（3）在浇筑过程中，主要采用二次衬砌台车逐窗入模技术，通过这一技术可有效提高施工效率。为了保证二次衬砌拱部冲顶的施工质量，可对冲顶管进行改进，以降低拱部脱空率。
（4）为了控制注浆压力，可选择微膨胀水泥浆，在注浆时需注意对其进行观察，倘若注浆压力大于1.0MPa时仍未出浓浆，需立刻更换注浆孔，继续注浆，直至注浆满足要求。
（5）隧道拱顶混凝土在灌注过程中比较隐蔽。为了避免脱空问题，需对工程进行实时监控，并建立完善的预警机制，预警探头共计5个，间距2m，探头安装固定在防水板上，并与预警系统相连，当混凝土接触探头时，预警系统的红色指示灯亮，否则指示灯为绿色。通过此系统可以减少人为误判造成的拱部脱空质量缺陷。
在本工程中，应严格按照施工方案进行施工，做好防脱空预防工作，施工完成后，可使用MALA地质雷达进行检测，由第三方检测公司负责检测工作，具体如表2所示，检测结果显示密实度情况较好，均没有孔洞和杂物，衬砌背后没有出现脱空，衬砌质量良好，可见这一技术的应用，有效避免了隧道施工过程中二次衬砌背部脱空现象。
表2 隧道二次衬砌扫测成果汇总表
二次衬砌混凝土注浆工艺施工技术在沈阳至白河高速铁路工程SBJL-TJ-4标段中的工程实践证明，该工艺能有效避免隧道施工过程中出现二次衬砌背部脱空现象，从而避免了因脱空现象造成的渗漏水隐患，达到了“三提高和一减少”的技术效果，且对原有混凝土衬砌造成的影响较小。
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