隧道变形侵限加固及换拱施工技术1030修改.doc

摘 要石（门）长（沙）铁路增建第二线工程牛老村隧道起讫桩号DK154+981DK155+628，全长647m，为单线隧道，设计时速160km/h。其中DK155+470+530段位于山坳内，为隧道洞身浅埋偏压段，最小埋深位于DK155+500里程处，洞顶埋深约4.9m，且该里程处地表为一条冲沟，常年有小股水流，雨季时水流量较大，地表植被发育。该隧道自大里程方向向小里程方向开挖，因国家政策性影响自2010年9月1日停工，上台阶掌子面施工至DK155+478里程处，隧道掌子面停止继续掘进。因长时间停工造成已施工完成的部分初期支护发生鼓胀开裂严重变形并侵入二次衬砌范围。为确保隧道施工质量及安全，采用工字钢临时支撑加固原有初期支护，小导管注水泥浆固结围岩，然后拆除原初期支护。该方案对类似工程有一定的指导和借鉴意义。关键词： 变形 侵限 加固 换拱 施工技术第一章 工程设计概况1.1 工程概况牛老村隧道位于湖南省益阳市桃江县境内，起讫桩号为DK154+981DK155+628，全长647m，为单线隧道，进出口内轨设计顶面标高分别为56.829m和60.387m。隧道最大埋深56m。   本隧道全部位于左偏曲线上，曲线半径为1600m，路面横坡为2%。隧道内设单面上坡，为5.50，坡长1160m,洞内坡长647m。DK155+470+530段位于山坳内，为隧道洞身浅埋偏压段，最小埋深位于DK155+500里程处，洞顶埋深约4.9m，且该里程处地表为一条冲沟，常年有小股水流，雨季时水流量较大，地表植被发育。DK155+460+588段设计采用42mm壁厚4.0mm超前小导管预支护，短台阶法施工；初期支护拱墙及仰拱喷射混凝土厚25cm，I18工字钢架加强，钢架全环设置，纵向间距0.60m/榀；二次衬砌采用c型衬砌结构，模筑钢筋混凝土厚50cm。1.2 隧道地质1.2.1工程地质隧道位于剥蚀丘陵地貌，地势略有起伏，隧道区段地面标高一般55-117m，山体自然坡度10-400，坡脚全强风化基岩出露。该段表层粉质粘土覆盖厚0.52.8m,下伏基岩为远古界板溪群马底驿组变质砂岩夹板岩，全风化弱风化，全风化基岩，岩芯呈砂土状，强风化基岩褐黄青灰灰绿色，岩体破碎，隧道出口出露泥质板岩，全强风化层厚1030m；弱风化基岩岩质较软，主要岩体产状：40°80°、20°47°；主要节理产状：117°61°，110°50°。1.2.2 水文地质隧道进出口丘陵地下水一般不发育，主要赋存在第四系覆盖层内，仅有少量基岩裂隙水，但在富水条件较好的断层破碎层，地下水相对丰富。 1.2.3 地震动参数根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），隧址区地震动峰值加速度分区为0.05g。地震反应谱特征周期为0.35s1.2.4 岩土施工工程分级与基本承载力粉质黏土，硬塑，级，áo=150Kpa；条带状板岩，全风化，级，áo=250Kpa； 条带状板岩，强风化，级，áo=400Kpa；条带状板岩，弱风化，级，áo=800Kpa。第二章 初期支护变形情况2.1 初期支护变形情况2012年3月，为积极响应建设单位要求，确保工程后续正常复工，全线施工单位即积极组织技术人员对所有停工隧道进行全面检查。经组织检查发现牛老村隧道DK155+500段前后初期支护有变形现象，初步发现DK155+513+493段监控量测点的变形量已超出预留变形量，施工的隧道初期支护在线路前进方向右侧拱部与边墙的钢架单元接头处出现水平裂缝、变形，侵入二次衬砌范围。为详细掌握隧道初期支护变形及发展情况，测量人员对隧道尚未施作二次衬砌的DK155+522+478段初期支护进行了逐米断面测量，发现在DK155+517+489段计28米范围内拱部及两侧边墙初期支护均发生了变形，侵入了二次衬砌范围。洞周收敛变形后侵限最大值21.9cm，位于DK155+512.03里程处右侧边墙。第三章 初期支护变形原因分析在国内隧道施工过程中，各地均不同程度的出现过隧道侵限不得不进行处理的现象。根据各地对隧道侵限发生进行的调查统计，不外乎以下几种原因：与隧道的工程特征关系不大。隧道的工程特征主要表现为隧道的埋深和隧道的跨度两个方面。由各种统计数据看，由于对双线浅埋地段隧道比较重视，工程质量有保证，因此，发生侵限现状比较少。相反，对于深埋隧道、单线隧道变形侵限概率相应要大一些。可见，隧道变形侵限与隧道的工程特征关系不大，主要在于是否对其重视。不良地质是造成初支侵限的客观原因。由各种统计数据看，隧道变形侵限地段大多岩性较差，围岩级别为级、级。根据国内目前施工水平现状，构造、高地应力、地下水、隐伏岩岩溶只是造成隧道初期支护变形侵限的因素，施工中只要高度重视，认真对待，不良地质地段隧道变形侵限是可以避免的。施工原因是隧道变形侵限主观原因之一。根据国内发生变形侵限隧道统计数据看，除对高地应力的认知水平外，其他情况下均与施工有关，表现在施工方法、初期支护闭合、监控量测三个方面。因此施工中如何加强施工方法控制、加强初期支护闭合的及时性、加强监控量测是减免初期支护变形的重要手段。设计原因也是变形侵限主观原因之一。由国内统计数据看，对个别大宽度软岩隧道，由于受各种原因影响，设计施工方法为短台阶，由现场施工情况看，采取短台阶施工也难以避免变形侵限，因此，针对大跨度软岩隧道，设计施工方法或辅助工法仍应加强。结合牛老村隧道变形分析，本隧道出现变形侵限的因素也无外乎以上原因，但由于国家宏观政策的调整造成长时间停工，也是不可忽视的原因之一。因此结合隧道出现变形侵限的原因分析并提出合理的处置方案是进行该类隧道进行技术处理的关键。3.1 直接原因该隧道DK155+470+530段位于山坳浅埋段，且偏压，洞身围岩为全风化强风化变质砂岩夹泥质板岩，节理发育，岩体破碎，为级围岩地段，开挖后围岩产生变形大。隧道开挖后，长时间摆放会使洞周岩体产生卸荷裂隙，山坡浅埋冲沟表水渗入裂隙，产生鼓胀。3.2 间接原因由于2011年受国家宏观政策调整影响，铁道部铁路项目投资减少，大多项目处于停工状态，致使牛老村隧道停工时间长达9个月，初期支护摆放时间过长，在承受偏压状态下造成初支侵限。3.3 处理总体方案为保证隧道施工质量与安全，经与中铁第四勘测设计院集团有限公司称地院有关人员现场调研分析，决定采取加固围岩换拱的施工方案进行处理，即采用工字钢临时支撑加固现有初期支护，小导管注水泥浆固结围岩，然后拆换原初期支护，以达到确保隧道施工质量和最终的铁路运营安全。第四章 施工前准备及施工步骤4.1 施工前准备洞内清危及观测。换拱施工前，先对原有支护进行观测和观察，对有掉块混凝土部位先进行清危处理。待确保支护相对稳定、喷射混凝土无掉块后，人员设备方可进洞。在洞顶山体表面沿开挖段隧道轴线每5m 布设观测点，并将山体附着物清理干净，以便在施工过程中观察和观测山体的变化情况。4.2 施工步骤架设临时支撑。洞内清危完成，首先架设临时工字钢支撑。架设临时工字钢支撑前需在原有初期支护上打设锚杆，用来固定倒链，采用装载机、作业台架和倒链架设临时工字钢支撑。临时支撑拱脚需落在仰拱填充层混凝土上，将拱脚采用锚杆固定，临时钢支撑与原有初期支护间空隙采用钢楔塞紧，并将钢楔与支撑焊接，支撑间采用连接筋连接牢固。注浆加固围岩。洞身临时支撑施工完成15m 左右，即采取注浆小导管注水泥浆进行加固围岩。因围岩较差且遇水软化膨胀，采用水泥浆可迅速固结围岩，提高围岩强度，尽量避免安全隐患。注浆加固一段距离后（一般情况下待该段注浆7 d 后），开始换拱施工。 拆换初期支护。换拱前需逐榀拆除临时支撑，每换一榀拱架即拆除一榀临时支撑。换拱逐榀进行，采取微爆破配合人工凿除喷射混凝土，氧气割分段切断原有钢拱架和钢筋网。 架设钢拱架及钢筋网片。按设计要求加工并架设钢拱架，拱架架设完成后及时铺设钢筋网并喷射混凝土封闭，拱架拱脚与仰拱拱架拱脚利用连接钢板采用高强螺栓连接，然后采用骑缝焊接。 喷射初支混凝土。完成钢拱架架设及钢筋网片安装后，及时喷射初支混凝土，喷射混凝土由下自上逐环喷射并确保喷射质量。 挂设防水板。换拱完成初期支护稳定后，及时按设计要求挂设土工布及防水板和排水盲管。 施作二衬。换拱每完成一段（二衬台车长9 m），待初期支护基本稳定并挂设排水板后，立即施作二次衬砌。第五章 具体的施工方法5.1 架设临时支撑临时支撑采用I18 工字钢拱架衬于原有初期支护内侧，用以加强原衬砌支护，防止注浆过程中原初期支护喷射混凝土崩裂和工字钢拱架再次出现大的变形，确保施工作业安全。5.1.1 钢架加工制作型钢钢架预先在结构件厂分单元加工成型，试拼合格后，用装载机运至施工现场。加工场地用混凝土硬化，按设计放出加工大样。型钢放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割刨边的加工余量。钢架由拱部、边墙及仰拱各单元钢构件拼装而成。各单元用螺栓连接。钢架加工后进行试拼，允许误差：沿隧道周边轮廓误差不大于1cm；螺栓孔眼中心间误差不超过±0.5cm；钢架平放时，平面翘曲小于±2cm。具体加工注意事项：A、型钢支撑的加工在专设的加工场地进行集中加工，先进行技术放样，采用冷弯机械按放样半径分段分节加工。B、加工场地表面用混凝土铺筑。加工场地根据设计图纸准确测放出拱架的大样，用油漆绘出其轮廓线，每隔2m安装一个定位装置，定位装置要牢固可靠。C、加工场地施工完成先进行检验认可后，才能进行拱架的加工。D、拱架加工完成后，进行试拼，其平面扭曲不得大于20mm，尺寸偏差不得大于10mm，轮廓线偏差不得大于10mm。5.1.2 钢架架设工艺钢拱架按设计断面架设，拱架采用I18工字钢，架体自身重、高度大，装载机无法达到拱顶。因此，在架设里程（与架设里程相距腹板宽度）处拱部预先打设两根锚杆，锚杆间距2m，锚杆采用25钢筋，杆体长1.5m，锚杆尾端预加工成弯勾，用来挂倒链。采用倒链、作业台架、装载机及人工相配合，装载机将拱架运输到场，通过倒链将拱架拉到设计位置，人工在作业台架上将拱架安装就位。为保证钢架安装准确，安装前要进行中线、高程测量，按设计在工字钢架连接板处预留凹槽，尽量使钢支撑与原有初期支护密贴。钢拱架准确就位后，立即将拱架与预设的两根锚杆焊接牢固，然后打设定位锚杆，锚杆与拱架焊接。架设好第一榀钢架后，其它拱架可采用钢筋连接固定。钢支撑拱脚的稳定性是支撑受力的关键，拱脚垫板必须与仰拱填充混凝土密贴，若有空隙采用钢板垫实。垫板的四周打设30cm 短锚杆并与垫板焊接，确保拱脚稳定。因原有初期支护变形较严重，隧道轮廓不规则，钢支撑与喷射混凝土表面难免存在缝隙。缝隙窄而长时，采用钢板打入缝隙中，塞紧后与拱架点焊；缝隙较宽时，用工字钢加工成钢楔，前后两侧楔入空隙，然后将两楔块与工字钢焊接牢固，确保喷射混凝土面与钢架密贴、牢靠、稳固。5.2 注浆加固围岩待临时钢支撑完成40m 左右，即可安排注浆加固工作。在安排该工序前，首先按设计要求将钢管加工成钢花管，顶端加工成尖角，尾端车成丝扣，以便安装止浆阀。围岩加固采用3m 长标准50×4 无缝钢管，注水泥液浆，纵向×环向1.5m×1.5m梅花形布置。注浆采用水灰比1：1（重量比）水泥浆液，注浆压力0.2MPa。径向小导管预注浆在该段临时支撑结束后进行，其施工步骤为：沿初期支护轮廓布置注浆孔。按布置的注浆眼位置钻孔，孔径为60mm，孔深3m。因该隧道围岩较软，钻孔可采用风动凿岩机配4m 钻杆和60 一字钻头完成。成孔后，立即用凿岩机或风锤将小导管顶入岩层，并用高压风将钢管内的砂石吹出。导管打入后用锚固剂堵孔口及周围裂隙，原有喷射混凝土即作为注浆止浆岩墙。安装止浆阀门，止浆阀门数量可根据浆液初凝时间确定，一般1015个为一组，轮流使用。注浆前先进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确。施工时，每孔注浆终压达到0.2MPa 时继续注浆10min 以上。注浆过程中随时观察注浆压力，分析注浆情况，防止堵塞、跑浆，做好注浆记录，以便分析注浆效果。施作小导管注浆支护时应注意以下问题：因该隧道围岩遇水易软化，在钻进过程中，最重要的是保证钻杆及钻头水孔的畅通，为此，需要注意水从钻孔中流出的情况，如发现水孔有堵塞的迹象，则将钻杆后撤50cm左右，经反复扫孔使水孔畅通，然后慢慢进尺，直至达到设计深度。浆液应严格按配合比配制，并随配随用，以免浆液在注浆管、泵中凝结。注浆过程中若出现堵管现象，则应及时清理注浆软管和注浆泵；如果当时注浆泵的压力表显示有压力，则应先卸压后拆接头进行处理。为保证注浆效果，采用止浆阀门止浆，待浆液在管内初凝后，再卸下阀门，然后用快凝水泥砂浆封闭管头，这样才能保证在设计压力下浆液不致窜出。5.3 拆除原有初期支护注浆加固7d后，即可进行对原有初期支护拆除工作。拆除初期支护前，需提前将该处临时钢支撑先行拆除，以预留出作业空间。因喷射混凝土强度较高，且内含双层钢筋网，凿除难度很大，需采用微爆破施工，松动混凝土后，再采用人工风镐凿除。每次爆破前必须对山体预埋点进行观测，比较数据后，确定爆破对洞身的影响。且每拆除一榀拱架，须在前一榀已更换拱架拱顶设置观测点，比较爆破前后，前一榀拱架下沉情况，以便随时调整爆破参数。喷射混凝土微爆破采用风动凿岩机钻眼，浅眼雷管起爆，炸药采用低爆速、低密度、高爆力、传爆性好的2 号岩石硝铵炸药，采用准25mm、长165mm、80g/卷小直径药卷不隅合装药方式，炮泥堵塞。因换拱采用逐榀更换，拱架间距60cm，所以每一爆破区间为6570cm，爆破区间长度2.53m，炮眼间距40cm，梅花形布置。根据侵限部位的最大侵限量及初期支护的厚度拟定炮眼深度，炮眼与喷射混凝土面呈45°交角。每孔装药0.100.15kg。根据现场爆破情况，爆破参数需进行现场设计动态调整。每一循环爆破作业都要由有经验的爆破工程师根据上一循环爆破效果，选择一组最佳技术参数。上一循环是下一循环的预设计和试爆破。爆破完成后，对欠挖较大处进行补炮处理，对混凝土已开裂欠挖较小处采取风镐人工凿除处理，同时切断钢筋网，对原有工字钢拱架采用氧气割分段切除，施工过程中随时观察尚未拆除工字钢及喷射混凝土的变化情况，如出现工字钢扭曲和喷射混凝土掉块情况，及时撤出人员和设备。5.4 架设初期支护工字钢初期支护工字钢拱架采取逐榀更换的办法，待喷射混凝土凿除及原有钢拱架拆除后，若有围岩出露则先初喷混凝土，若无围岩出露立即进行钢拱架架设。初期支护钢拱架加工架设方法基本与临时支撑钢拱架方法相同。若新架设拱架拱脚连接板与已施工仰拱拱脚连接板不处于同一位置，连接时需将原拱架切断，然后加焊连接板。若原拱架变形较大，则并焊一节工字钢，然后上面焊接连接板。钢架基脚处连接板与仰拱拱架采用高强螺栓连接，用螺栓连接后，在连接板对接缝处采用骑缝焊。架设时严格控制钢架的中线、垂直度及标高尺寸。按设计焊接纵向连接筋，段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保安装钢架质量。架立后尽快施作喷射混凝土，并将钢架全部覆盖，使钢架与混凝土共同受力。注意事项及操作要求：A、为确保钢架架设稳固，型钢支撑各单元之间用连接板、螺栓及螺母连接，其连接材料要符合设计和规范要求，连接牢固。B、每榀拱架之间采用纵向连接筋进行连接，以加强支护的整体效果。C、钢架安装前在其安装位置施工设定位钢筋，以便临时固定各单元。钢架安装前应先将围岩面进行初喷3cm厚混凝土，然后进行架设安装。D、钢拱架安装时要保证与隧道纵向垂直，其上下、左右允许偏差为5cm，钢架倾斜度不得大于2度。若拱脚标高不足时，不得用土、石回填，而要设置钢板进行调整，必要时可用混凝土加固基底。E、钢架与围岩之间的间隙用喷射混凝土充填密实。空隙处可用混凝土垫块顶紧，钢架每单元按一处计列数量，每处采用槽形垫块一块，楔形垫块二块，施工时酌情调整。喷射混凝土时要由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖，并保证钢架保护层不小于4 cm。5.5 挂设钢筋网钢筋网在拱架施作后安设，钢筋类型及网格间距按设计要求施作。内侧钢筋网根据凿除面的实际起伏状铺设，并在初喷混凝土后进行（若无围岩外露，则可直接进行施工），钢筋网连接处与工字钢拱架点焊在一起，使钢筋网在喷射时不易晃动，并可与拱架成为整体。5.6 喷射混凝土喷射混凝土采用自动计量拌合机搅拌，施工时将已过筛的砂、碎石、水泥依次加入，然后加入水开始搅拌，待混凝土拌和料搅拌均匀后，由混凝土输送车运至湿喷机，湿喷机在开始喷射混凝土之前，要先开动机器，将高压风送入，然后加入一些水用来润滑管道，同时也可以用来冲洗受喷面，当湿喷机工作正常后，加入混凝土开始喷射混凝土。在喷射混凝土之前，用水或风将受喷面粉尘和杂物清除干净。施喷时由下而上、分段进行。先喷拱脚、后喷拱顶，分段长度不大于6m。如岩面凹凸不平时，先喷凹处找平。喷嘴缓慢呈螺旋形均匀移动，一圈压半圈，行与行之间搭接2030cm。后一层喷射则在前一层混凝土终凝后进行。若终凝后间隔1h以上且初喷表面已蒙上粉尘时，则在后一层施喷前要将受喷面用高压气体、水清洗干净。受喷面有小股水或裂隙渗漏水应采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土。喷射混凝土采用湿喷工艺，湿喷混凝土可减少回弹量，降低粉尘，提高工作效率和施工质量。湿喷混凝土施工工艺流程见图1。图1：湿喷混凝土施工工艺流程图5.6.1 工艺要点及技术措施喷前对设备进行检查和试运转，在受喷面、各种机械设备操作场所配备充足照明及通风设备。喷射支护前用高压风清除杂物，遇受喷面水量大时，采取措施将水集中引排，并根据实际情况调整混凝土配合比，增加水泥用量，再喷射混凝土。喷射混凝土中的石子最大粒径不宜大于15mm，骨料级配宜采用连续级配。粗骨料加入拌和前要再次过筛，以防超径骨料混入，造成堵管。细骨料应堆放在防雨料库，以控制含水量。混凝土搅拌采用将水泥、骨料先干拌后加水湿拌的方法，且干拌时间不得少于1.5min。喷射时，送风之前先打开计量泵，送风后调整风压，使之控制在0.10.15Mpa之间，若风压过大，粗骨料碰围岩后会回弹；风压小，喷射动能小，粗骨料冲不进砂浆层而脱落，都将导致回弹量增大。以混凝土回弹量小、表面湿润有光泽、易粘着为度来控制喷射压力。喷射方向与受喷面垂直、等距喷射。若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。一次喷射厚度不宜超过56 cm，过大会削弱混凝土颗粒间的凝聚力，使喷层因自重过大而大片脱落，或使拱顶处喷层与围岩面形成空隙；过小，则粗骨料容易弹回。分次喷至设计厚度，两层喷射的时间间隔为1530 min。影响喷层厚度的主要原因是速凝剂作用效果和气温。为提高工效和保证质量，喷射作业应分片进行。为防止回弹物附着在未喷岩面上影响喷层与受喷面的粘结力，从下往上施喷，呈“S”形运动；喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，保证混凝土层面平顺光滑。喷混凝土的原材料、配合比（包括速凝剂的添加量）不仅要满足要求，而且速凝剂的凝结时间、与水泥的相容性、对强度的影响都要达到要求。钢拱架及喷射混凝土作业5.6.2 质量控制与要求水泥：应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不小于42.5 MPa，水泥用量不小于400kg/m3，安定性、凝结时间均应合格。当对水泥质量有怀疑或水泥出厂日期超过3个月（快硬性水泥超过1个月）时，应按规定进行复验，合格方可使用。粗细骨料：粗骨料采用质地坚硬、耐久的碎石，细骨料采用坚硬、耐久、洁净的中粗砂，细度模数3.02.3。粗细骨料中有害物质、含泥量等指标均应符合相关的技术要求，含水率宜控制在5%7%、含泥量不应大于1。速凝剂：在使用速凝剂前，应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，严格控制掺量，并要求初凝不应大于5min，终凝不应大于10min。水：水质应符合工程用水的有关标准。5.7 洞身防排水二次衬砌施工前按设计要求完成隧道防排水工作。全洞满铺防水层，环向封闭，防水层采用EVA防水卷材和无纺布，采用热风双焊缝无钉施工工艺，防水卷材厚度不小于1.5mm，幅宽24m，无纺布重量350g/m2（无纺布设于围岩一侧）；隧道衬砌环向施工缝设置遇水膨胀止水胶+中埋式止水带，仰拱仅设中埋式橡胶止水带；纵向施工缝处设中埋式钢边橡胶止水带和混凝土界面剂刷涂。变形缝处衬砌内缘3cm范围内以聚硫密封胶封堵，以外2cm范围内设置型镀锌钢板接水盒，其余空隙采用填缝料填塞密实。衬砌拱墙防水板背后环向设置环向排水管，结合施工缝设置，纵向间距一般为8米，根据地下水发育情况调整，在地下水发育地段适当加密。在隧道两侧边墙墙脚外侧两道环向排水板之间设置纵向HDPE107/96双壁打孔波纹管，每8m一段。每段纵向盲沟中间设50PVC泄水管一处，接头通过三通或弯头连接，纵向排水盲沟两端进行圆弯后直接接入隧道侧沟，便于排水管路的维护。具体施工要点及施工工艺如下：（1） 隧道防排水原则以“防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理”的原则。（2） 防水系统组成A、全洞满铺防水层，环向封闭，防水层采用EVA防水卷材和无纺布，采用热风双焊缝无钉施工工艺，防水卷材厚度不小于1.5mm，无纺布350g/m2（无纺布设于围岩一侧）；隧道衬砌环向施工缝应设置遇水膨胀止水胶+中埋式止水带，仰拱仅设中埋式止水带；纵向施工缝处设中埋式钢边橡胶止水带和混凝土界面剂刷涂。变形缝全环应设置中埋式缓膨型遇水膨胀橡胶止水带。变形缝处衬砌内缘3cm范围内以聚硫密封胶封堵，以外2cm范围内设置型镀锌钢板接水盒，其余空隙采用填缝料填塞密实。B、模筑砼采用防水砼浇筑，其抗渗等级不小于P8。（3）隧道排水系统的组成A、隧道内设置双侧排水沟排水。B、衬砌拱墙防水板背后环向设置环向排水板，结合施工缝设置，纵向间距一般为8米，根据地下水发育情况调整，在地下水发育地段适当加密。C、在隧道两侧边墙墙脚外侧两道环向排水板之间设置纵向HDPE107/96双壁打孔波纹管，每8m一段。D、每段纵向盲沟中间设50PVC泄水管一处，接头均通过三通或弯头连接，纵向排水盲沟两端进行圆弯后直接接入隧道侧沟，便于排水管路的维护。（4）防水层施工本段隧道采用复合衬砌，初支与二衬之间铺设防水层。防水层采用1.5mm的PVC防水板加土工布保护层。A、基面处理在暗挖段结构施工中，喷射混凝土基面及围护结构基面粗糙、凹凸不平、锚杆头外露，对铺设防水层质量有很大影响，为此对防水层基面必须进行处理，工艺要求及施工要点如下：、凹凸度要求：对暗挖喷射混凝土衬砌拱部平整度D/L1/6/1/10，（D为初期支护基面相邻两凸面间凹进去的深度，L为初期支护基面相邻两凸面间的距离）；、基面不得有钢筋及凸出的管件等尖锐突出物，否则要进行割除，并在割除部位用砂浆抹成圆曲面，以免防水层被扎破；、隧道断面变化或转弯处的阴阳角均应做成圆弧，阴角处圆弧半径不小于10cm，阳角处圆弧不小于5cm；、防水层施工时基面不得有明水，如有则采取措施进行疏堵。B、无纺布铺设基层处理完毕后，经技术负责人会同现场监理验收合格后，方可铺设无纺布缓冲层。无纺布采用水泥钉和塑料圆垫片固定于已达到要求的喷射砼基面上，固定点间距800mm，呈梅花形布设。无纺布之间的搭接宽度不小于50mm，搭接部位采用射钉枪固定。铺设无纺布时沿隧道环向进行铺设，不得拉得过紧，以免影响防水卷材的铺设，同时在分段铺设的无纺布连接部位应预留不少于200mm的搭接余量。在阴阳角处、防水施工薄弱的地方，为更好的保护好防水板，可设双层无纺布缓冲层作为加强层。C、防水板施工、铺设工艺：防水板铺设台架就位将防水板运至台架上在台架上沿隧道环向打设羊角钉，每环间距小于防水板背后两排吊带间距约10cm将防水板在台架上铺开升起支撑架将吊带逐个系在羊角钉上相邻环接缝焊接降下支撑架铺设质量检查。铺设防水板在铺设台架上进行。铺设台架采用结构简单的临时支架，其上部采用108钢管或槽钢弯成与隧道拱部形状相似的支撑架，用丝杆与台架连接，以便其升降；走行部分采用轮行式，以便行走推进。悬挂顺序为先拱后墙、由上而下进行。相邻环防水板之间的搭接缝，采用热和焊接机焊接。为方便焊接，在焊缝后垫一块三合板，边焊边沿环向移动三合板，焊接完成后撤出三合板。、施工要求：防水板按设计要求铺设，使防水板起到应有的作用；防水板应在上模衬砌完成后及时铺设，铺设之后，及时衬砌混凝土。浇注衬砌砼时，不得损坏防水板；防水板铺设坚持宁松勿紧。裁剪卷材要考虑搭接，在底板上不小于300mm。在顶板的衬垫上标出结构纵向中心线，卷材由拱顶向两侧铺设，边铺边与圆垫片热熔焊接。工艺流程见“防水板铺设施工工艺流程图”防水板就位准 备 工 作联接防水板搭接缝防水板固定移走吊挂台车质 量 检 查结 束台 车 就 位、铺 设 基 面 、检 查、处理补 强否合格合格拼装大幅防水板、防水板质量检查准 备 工 作大幅防水板、防水板质量检查将防水板焊接在热熔垫圈上用射钉枪固定热熔垫圈 防水板铺设施工工艺流程图固定防水板铺设如图所示。固定土工布与防水板示意图墙拱防水板铺设时，在隧道拱部标出隧道中线，再使防水板横向中线与这个标志重合，立即用压焊机将防水板热合于暗钉上，再由拱顶依次向两边铺设。待整幅防水板铺设好并经检查确认固定牢固后，再用塑料热合机沿预留防水板间接缝搭接部位进行焊接，拼接缝宽度150mm。焊接防水板搭接缝：上下循环两幅大幅面的防水板接头处留15cm搭接幅面，采用ZDR-210型热合机进行焊接，无条件用机焊的特殊部位手工焊接，认真检查，焊接牢固。防水板焊接见“图4-12 防水板焊接示意图”。 防水板焊接示意图焊缝质量检查：在防水板熔接部位用空气检测器（检漏器）往两道焊缝间（两端封堵）打气，当气打到0.25Mpa时，持续5min内，压力不小于0.23Mpa，压力无变化则熔接质量合格，如有变化，则在焊缝上涂检测液，再次充气检测，查出漏气部位，对漏气部位进行补焊。（5）防排水系统施工要求A、防排水系统必须安排有经验的、经过专门培训的专业人员进行操作。B、防排水系统所使用的材料必须符合设计和规范要求。C、防水层施工要在初期支护变形基本稳定后，二次衬砌施工作前进行。D、防水层铺设前，喷混凝土层表面不得有锚杆头或钢筋端头外露，钢纤维表面的钢纤维要清除干净。对凹凸不平部位要进行修凿、补喷，使混凝土表面平顺。喷层表面漏水时，要及时引排。E、防水板与无纺布要密切叠合，整体铺挂。F、止水带在安装时以及在混凝土浇捣作业过程中，要注意止水带的保护，不得被钢筋、石子和钉子刺破，如发现有被刺破、割裂现象，必须及时修补。G、防排水系统施工要以防、排、截、堵相结合，因地制宜、综合治理为原则，达到防水可靠、排水畅通，经济合理，施工方便的目的。H、防排水系统施工完成后 ，洞内要达到如下标准:洞内无渗漏水；安装孔眼不渗水；洞内路面不冒水、不积水。以上各工序施工完毕后，检验合格后，方可进入下道工序施工5.8 二次衬砌换拱完成后，若初期支护基本稳定，即变形量0.20.5 mm/d（参见隧道设计规范），立即组织二次衬砌施工。二衬混凝土采用全断面液压钢模衬砌台车施工，一次衬砌长度9 m。设备洞室采用大块组合钢模，工字钢支撑和方木支撑。混凝土全部实现工厂化作业，在自动计量拌和站集中生产，二次衬砌混凝土采用混凝土输送车运输，输送泵泵送入模，插入式振动棒捣固。隧道模筑衬砌混凝土采用C25 混凝土浇筑。钢筋混凝土衬砌灌注前按设计要求做好钢筋的布设工作，钢筋角隅要加强振捣。为防止拱部有空隙，在二衬混凝土浇筑前，在拱部防水板上预挂塑料管一根，以便检查二衬与防水板之间空隙，并作为注浆管进行背后回填注浆。具体施工工艺及施工要求如下：隧道用砼拌合站集中拌合，采用砼泵和砼输送车输送砼。隧道设1台衬砌台车，衬砌由洞口向洞身逐模推进。在本隧道施工过程中隧道仰拱二衬必须紧跟掌子面，根据铁道部隧道安全步距的有关要求，在本隧道施工过程中隧道二衬必须紧跟掌子面，其中级围岩二衬与掌子面安全距离为90m之内，级围岩二衬与掌子面安全距离为70m之内，在隧道开挖和衬砌过程中要严格控制安全距离，以保证隧道施工的安全。衬砌台车下留有一定空间以利于车辆的通行，以保证衬砌施工的同时，其他工序的施工能正常进行。衬砌台车采用I24号工字钢加工制作而成，拱架采用工字钢或轻型钢轨制作，模板采用大块组合钢模板并与拱架焊接牢固。衬砌台车模板长8m。立模时台车模板紧贴事先打好的矮边墙。拆模时，依靠台车的伸缩装置，收缩拱架，使模板脱离混凝土，然后行走台车，达到新的位置，灌筑下一段混凝土。二次衬砌的施工时间。根据围岩和支护量测的变化规律，确定二次衬砌的施作时间。二次衬砌施作时初期支护变形要满足下列条件：A、隧道周围变形速率有明显减缓趋势。B、拱脚水平相对净空变化速度小于0.2mm/d，拱顶相对下沉速度小于0.15mm/d。当上述条件满足时，则要尽快施作二次衬砌。二次衬砌施作前，应做好防排水的施工，当防排水系统经检查符合要求后，方可进行二次衬砌的施工。钢模台车由台车、拱架、模板及动力系统四大部分组成。通过动力装置立、拆模板，台车由电动机驱动，在轨道上行走，一次可完成隧道全断面衬砌9m。台车设计预留直径1.4m通风管穿越空间，以防风管弯曲缩径，影响通风效果 。二次衬砌施工工艺流程图见“ 隧道衬砌施工工艺框图”。（1）立模A、根据测量的隧道中线及标高，铺设台车运行轨道。台车运行轨道中心与隧道中心线一致，其误差不得大于1.5cm。B、将钢模台车运行到待浇混凝土地段，紧贴矮边墙调整就位。C、钢模台车就位后，锁定卡轨器，交替启动垂直油缸和侧向油缸，使模板立于设计要求位置。D、调整基脚千斤顶使其支顶于垫木和木楔上。然后安装并固定基脚模板。E、检查模板的位置，如发现有偏差，采用千斤顶进行调整，如偏差过大，则需移走台车，重新定位运行轨道，重新立模。F、安装并固定堵头板和接缝模板。G、安放基脚模板，下部紧靠基脚千斤顶下的垫木外侧，上部用木撑使其与边墙模板密贴。（2）钢筋加工A、材料要求；带肋钢筋要符合钢筋混凝土用热轧带肋钢筋（GB1499-1998）的规定，光圆钢筋要符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋（GB13013-1991）的规定。B、用于工程的钢筋的应具有出场检试验报告。工厂试验报告要有具有法律资格且能制约制造商的保证人（如政府质量监督部门）签字，且提供以下资料：轧制钢筋的生产方法；每炉或每批钢筋的鉴定（包括拉力试验，弯曲试验结果）；每炉或每批钢筋的物理化学性能。C、进场后的钢筋每批（同品种、同等级、同一截面尺寸、同厂家生产的每60t为一批）内任选三根钢筋，各截取一组试样，每组3个试件，一个试件用于拉力试验（屈服强度、抗拉强度及延伸率）；一个试件用于冷弯试验；一个试件用于可焊性试验。二次衬砌施工结束二次衬砌背后回填注浆施 工 准 备初期支护基面处理铺设仰拱防水层绑扎仰拱结构钢筋安装模板、灌仰拱砼铺设墙、拱防水层测量放线绑扎墙、拱结构钢筋台车就位浇筑墙、拱混凝土隧道净空量测施工缝处理循环衬砌隧道仰拱回填隧道衬砌施工流程图D、钢筋贮存于地面以上0.5m的平台、垫木或其他支承上，并要做使其不受机械损伤及由于暴露于大气而产生锈蚀和表面破损的保护措施。E、所有钢筋的截断及弯曲均在工地现场内进行。F、钢筋要按图示的形状尺寸进行弯曲。所有钢筋均采用冷弯。G、所有钢筋要准确安设，当浇混凝土时，用支承将钢筋牢固地固定。钢筋要可靠地系紧在一起，不允许在浇注混凝土时安设或插入钢筋。H、环向钢筋需在加工棚先弯制成形，然后搬到待浇筑地段进行绑扎。纵向钢筋与环向钢筋间采用焊接连接，内外层钢筋与架立筋之间也采用焊接连接。I、钢筋安装完毕后需经监理工程师检查合格后，方可浇筑混凝土。J、钢筋安装加工时不得损坏防水卷材，如防水板出现划破，需立即进行焊补。（3）灌筑混凝土为确保混凝土拌制及浇筑质量，混凝土采用自动化混凝土搅拌站集中拌合，混凝土运输车运输，混凝土输送泵泵送入模，分层浇筑分层振捣，确保分层浇筑厚度及振动棒均匀振捣。A、 混凝土灌筑采用泵送浇筑的方法进行施工。混凝土浇筑方法应切实可行，满足浇筑速度和模版设计要求。B、混凝土对称分层连续进行。C、采用插入式震动棒和附着式振捣器进行震捣，台车整体模板周壁有规律的布设浇灌窗口（30cm×30cm），用于混凝土输送泵的泵管及插入式振动棒的伸入，窗口在混凝土浇筑到该标高之前，予以关闭，然后使用下一层窗口进行施工。D、混凝土施工前，检查防排水系统、模板、钢筋及预埋件的位置和保护层的尺寸，经检查合格后方可浇筑混凝土。E、在混凝土浇筑时，施工现场设置足够的照明设施，以便观察模板拱架的变形以及在浇筑过程中防排水系统是否有损坏，钢筋骨架是否有变形。F、在浇筑开始之前，先泵送一部分水泥砂浆，以润滑管道。而后将最先泵出的混凝土废弃，直到排出监理工程师认可的、质量一致的、和易性好的混凝土为止。G、泵送混凝土作业，要使混凝土连续不断的输出，且不产生气泡。泵送作业完成后，管道里面残留的混凝土要及时排出，并将全部设备彻底进行清洗。H、混凝土泵机开始工作后，中途不得停机，如非停机不可，停机时间一般不超过30min，炎热气候不能超过10min。停机时间内要每隔一定时间泵动几次，防止混凝土凝结堵塞管道。I、当混凝土面超过拱顶时，泵管出口埋设在混凝土面以下，以保证能填满、填实拱顶所有空间。J、整体式衬砌必需一次浇筑完毕，中途不得停顿，整体式衬砌内不允许存在水平或倾斜的施工缝。K、有仰拱地段先施工仰拱，并在抑拱施工完毕后立即施工边墙和拱圈，以尽早形成封闭的衬砌断面。L、衬砌浇筑1020 h后立即进行养护，养护一般持续714d。（4）二衬质量管理隧道衬砌必须保证质量，外表平整，中线水平，断面净空符合规定，各项技术指标均满足质量评定要求。A、准确测量放样，定出隧道的中心线及标高。B、按测量定出的中心线和标高，铺设台车运行轨道。C、台车就位、模板安装后均要进行拉线检查，确保衬砌浇筑后表面平整度在5mm以内。D、混凝土拌和严格按配合比下料，定时测定砂、石料的含水量，及时调整施工配合比以保证混凝土强度能达到设计要求。E、砂、石料使用前均需进行筛分。F、振捣器窗口布局合理，确保每个地方都能震到，避免出现蜂窝麻面。G、防水剂按规定添加。H、每次浇筑混凝土时均要制作抗压试块2组和抗渗试块1组。I、混凝土拆模后要加强洒水养护，养护用水的温度与环境温度基本相同。