地铁暗挖隧道二次衬砌施工质量控制浅析.docx

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地铁暗挖隧道二次衬砌施工质量控制浅析

地铁暗挖隧道二次衬砌施工质量控制浅析

摘 要文章根据深圳轨道交通二期工程安托山站—侨香站暗挖区间的二次衬砌施工经验，分析了地铁暗挖隧道二次衬砌施工质量的影响因素以及二次衬砌施工过程中容易发生的质量问题，并提出了具体的控制措施。

通过经验总结，使地铁施工的管理、质量控制、施工通病防治上升一个台阶。

关键词暗挖隧道二次衬砌施工质量控制措施

1前言

     随着城市轨道建设规模的不断发展，很多城市地铁已经开始运营，但在此期间不断有地铁隧道因为发生严重渗漏水而影响地铁运营的报道。

其实，这些归根结底还是当初隧道二次衬砌施工质量的问题，在地铁隧道中二次衬砌质量问题的最直接体现就是出现渗漏水。

本文将根据深圳轨道交通二期工程安托山站—侨香站暗挖区间的二次衬砌施工实践，分析二次衬砌施工质量的影响因素，以及二次衬砌施工中的一些质量通病的预防与控制。

2工程概况

     安-侨区间二次衬砌结构采用30cm厚C30、P8模筑钢筋混凝土，防水采用在初期支护与二次衬砌之间铺设土工布缓冲层和1.5mm厚PVC防水板，并辅以分区注浆系统。

施工缝采用一道水膨性止水胶加一道注浆管；变形缝除辅助外防水层外，还设置两道各自成环的止水线：

第一道止水线为中部带注浆管的橡胶止水带，第二道为外侧的背贴式止水带；另外在变形缝的拱顶与边墙内侧设置不锈钢接水槽，将少量渗水有系统地引入废水泵房。

3二次衬砌的质量问题及原因

     从安-侨区间的施工实际情况来看，二次衬砌质量问题主要表现在下述几个方面。

3．1二次衬砌侵限

     出现二次衬砌侵限主要是由以下原因造成的：

（1）初期支护开挖时尺寸控制不准或后期沉降造成侵限（图1、图2）。

（2）模板台车就位过程中测量出现偏差。

     （3）由于台车固定不牢，造成混凝土浇筑过程中出现跑模现象。

3．2表观质量较差

     衬砌表面出现蜂窝、麻面、错台、露筋（图3、图4），其原因是：

（1）混凝土浇筑时振捣不到位。

（2）模板台车脱模剂涂抹不均匀。

     （3）混凝土质量不符合要求。

     （4）绑扎钢筋时垫块设置不合理。

3．3结构外防水层破损，施工缝、变形缝、结构裂缝渗漏水

     其原因如下：

（1）区间隧道外防水设计主要为土工布缓冲层+PVC防水板（厚1.5mm）+背贴式分区止水带（宽300mm），采用全封闭形式。

主要目的是在迎水面形成一个隔水屏障，将水封堵在结构之外，但在实际施工过程中会由于施工原因而造成防水板少量破损，从而导致隧道出现局部渗漏（图5、图6）。

（2）环向施工缝渗漏：

①中置式止水带位置不正确,不仅没有起到止水效果，反而成了一个漏水通道；或者接头没有采取硫化焊接而采取搭接致使其不能发挥正常作用。

②前后两次混凝土浇注表面不平整，出现接缝错台，形成渗漏通道，致使混凝土结构收缩时失去其膨胀能力而形成缝隙。

③施工缝凿毛清理不符合要求。

     （3）纵向施工缝渗漏：

①中置式止水带、止水条安装不规范，且施工过程中未对其有效保护，造成破损严重，使其与混凝土间形成了渗漏通道。

②施工缝凿毛清理不符合要求。

     （4）变形缝中埋式止水带施工时不易固定，浇筑混凝土前固定较好，但浇筑中经常产生位移；止水带埋设位置偏移，变形管孔离开缝的位置，当结构混凝土收缩时，因其变形能力差，被撕裂而失去防水功能。

     （5）混凝土养护不到位、温度过高造成开裂。

3．4混凝土结构开裂

     其原因如下：

（1）脱模时间过早，混凝土未达到强度，由于自身荷载造成开裂。

（2）初期支护沉降未稳定，荷载转移至二次衬砌，造成二次衬砌开裂。

     （3）回填注浆压力未控制好，压力过大造成混凝土开裂。

4二次衬砌质量问题的防治措施

     二次衬砌施工是一个系统工程，也是一座隧道成果的具体体现，必须控制好影响其质量的每一个因素。

这些因素归结起来就是人、物因素及施工因素。

4．1人的控制

     出现质量问题首先应该从人的角度出发来考虑。

二次衬砌防水质量的好坏关键在于人，由于二次衬砌施工工序多，参与人员也是最多的，无论材料多好、方法如何先进，如果施工人员没有按照设计要求、规范、技术交底来施工的话，一切都是纸上谈兵。

因此，应做到：

（1）对每一个施工班组进行详细交底，确定责任负责人，进行严格的奖惩措施。

（2）现场值班人员严格落实每一道工序的检验，确保不合格的工序在没有整改完成之前绝不允许进行下一道工序的施工。

4．2物的控制

     二次衬砌质量在物上主要体现为混凝土的质量、防水板的质量。

（1）混凝土质量控制

     混凝土是由各组成材料合成的人工复合材料，不仅各生产工序的工艺操作情况对其质量产生影响，各组成材料的质量情况也影响混凝土的质量。

所以，各组成材料的质量控制，是混凝土质量控制的重要环节，也是确保混凝土质量控制的基本内容。

各组成材料，如水泥、砂、石料、水和外加剂的选材和性能指标必须严格执行“材料工艺规范”要求。

     由于混凝土统一由混凝土搅拌站提供，对于其生产过程没法控制，但是可以派专门的试验人员对其原材料进行抽检，并对运至现场的混凝土进行试验检测。

主要检测项目有：

塌落度、配合比、和易性；再就是严格落实混凝土试块的送检制度，杜绝不合格的混凝土用于施工。

（2）防水板质量控制

     首先要从供货厂家把关，不具备质量合格证明的材料杜绝使用；落实每一批次的材料抽检。

防水板主要检测项目如表1所示。

4．3施工方法的控制

4.3.1二次衬砌结构尺寸的控制

     二次衬砌施工第一条首先要保证隧道净空符合要求，第二要保证二次衬砌混凝土结构尺寸满足设计要求，只有这两条有保证了，再谈二次衬砌质量才有意义。

从上述二次衬砌侵限原因分析可知，要保证二次衬砌结构尺寸符合设计要求也应从以下几个方面着手：

（1）初期支护应根据开挖时不同地层及检测数据显示，确定合适的预留变形量。

（2）对于后期由于沉降过大造成的侵限必须提前进行处理，并在沉降稳定后方可施作二次衬砌。

     （3）加强台车拼装、就位时的测量。

     （4）台车就位后，在开始浇筑混凝土之前必须检查台车、模板加固情况，避免跑模后引起二次衬砌侵限。

4.3.2初期支护基面的处理

（1）处理基面渗漏水，采用注浆堵水或埋设排水管直接排水到边沟，以保持基面无明显漏水。

（2）割除初期支护混凝土表面外露的锚杆头、钢筋尖头等硬物。

     （3）对初期支护表面凸凹不平处进行处理，使混凝土表面平顺，凸凹面满足D/L=1/6~1/10（D为两凸凹面间凹进深度，L为两凸凹面间距离）的要求。

4.3.3防水板施工控制

（1）垫层铺设

     垫层为防水板提供一个保护层，在铺设垫层时如果发现基面有尖锐的突出物一定要及时处理，否则防水板被扎破，一切努力都白费。

（2）防水板铺设

     ①防水板铺设应超前二次衬砌施工9～20m，并设临时挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板。

     ②铺设前进行精确放样，弹出标准线进行试铺后确定防水板一环的尺寸，尽量减少接头。

     ③采用从下向上的顺序铺设，下部防水板应压住上部防水板，松紧应适度并留有余量（实铺长度与弧长的比值为10∶8），保证防水板全部面积均能抵到围岩。

     ④分段铺设的卷材的边缘部位预留至少60cm的搭接余量，并且对预留部分边缘部位进行有效的保护。

     ⑤两幅防水板的搭接宽度不应小于100mm。

     （3）防水板固定

     ①对于设计为分离式的防水板，可用热风焊枪或热合器，通过融化使防水板与塑料垫圈粘结牢固。

     ②在凸凹较大的基面上、断面变化处增加固定点，保证其与混凝土表面密贴。

     （4）防水板焊接

     ①焊接时，接缝处必须擦洗干净，且焊缝接头应平整，不得有气泡折皱及空隙。

     ②防水板之间的搭接缝应采用双焊缝、调温、调速热楔式功能的自动爬行式热合机热熔焊接，细部处理或修补采用手持焊枪。

     ③开始焊接前，应用小块塑料片上试焊，以掌握焊接温度和焊接速度。

     ④单条焊缝的有效焊接宽度不应小于15mm。

4.3.4止水带施工控制

（1）背贴式止水带

     ①位置确定外贴式止水带一般用于整体式衬砌施工缝处，设置在衬砌结构施工缝、变形缝的外侧，施工时按设计要求先在需要安装止水带的位置放出安装线。

     ②基面处理

     对于直接设置在岩壁或初期支护找平层的外贴式止水带，设置的部位需预先用氯丁胶乳砂浆进行抹平处理，防水砂浆抹面的宽度应大于外止水带宽度20cm以上。

对于设计有防水板的，则需对接缝处擦洗干净。

     ③止水带固定

     施工缝处设计有防水板的，如止水带材质与防水板相同，则采用双焊缝热焊机将止水带固定在防水板上；对于设计有橡胶止水带时，则采用粘接法将其与防水板连接；施工缝处设计没有防水板的，止水带采用粘接法固定在岩壁或初期支护找平层上。

（2）中置式止水带

     ①止水带埋设位置应准确，其中间空心圆环应与变形缝重合。

     ②中埋式止水带应固定在挡头模板上，先安装一端，浇筑混凝土时另一端应用箱型模板保护，固定时只能在止水带的允许部位上穿孔打洞，不得损坏止水带本体部分。

     ③固定止水带时，应防止止水带偏移，以免单侧缩短，影响止水效果。

     ④止水带定位时，应使其在界面部位保持平展，不得使橡胶止水带翻滚、扭结，如发现有扭结不展现象应及时进行调整。

     ⑤止水带的长度应根据施工要求事先向生产厂家定制（一环长），尽量避免接头。

     ⑥橡胶止水带接头必须粘接良好，不应采用不加处理的“搭接”。

     ⑦止水带粘接前应做好接头表面的清刷与打毛，接头处选在衬砌结构应力较小的部位，粘接可采用热硫化连接的方法，搭接长度不得小于10cm，焊接缝宽不小于50cm。

冷接法应采用专用粘结剂，冷接法搭接长度不得小于20cm。

     ⑧设置止水带接头时，应尽量避开容易形成壁后积水的部位，宜留设在起拱线上下。

     ⑨在浇捣靠近止水带附近的混凝土时，应严格控制浇捣的冲击力，避免力量过大而刺破橡胶止水带，同时还必须充分振捣，保证混凝土与橡胶止水带的紧密结合；施工中如发现有破裂现象应及时修补。

     ⑩衬砌脱模后，若检查发现施工中有走模现象发生，致使止水带过分偏离中心时，则应适当凿除或填补部分混凝土，对止水带进行纠偏。

4.3.5混凝土施工控制

     隧道防水主要还是以混凝土自防水为基础，所以混凝土施工质量的好坏直接关系到防水的质量。

混凝土施工质量除了和混凝土本身质量有关外，在很大程度上也取决于施工过程中质量的控制，主要有以下几个方面：

（1）混凝土浇筑前的准备工作

     混凝土浇筑最好是保证一次性浇筑完成，否则会由于两次施工而产生施工缝，这样的施工缝往往是以后漏水的多发点，并且很难处理。

浇筑前确保机械设备一切正常，导管安装到位、振捣器工作正常、混凝土备料能够保证连续浇筑。

安-侨区间在施工前期多次发生堵管现象的主要原因：

导管连接不牢造成浇筑时导管被震开；混凝土浇筑前导管未完全湿润造成浇筑砂浆时的堵管；再就是导管弯头设置不合理，混凝土粒径稍微大一点或是和易性差一点就要堵管；还有就是台车未事先固定牢，在浇筑混凝土过程中出现跑模，不得不停止浇筑，或是重新浇筑。

这些都对整个二次衬砌质量产生重要影响。

为了确保混凝土浇筑质量，需要注意以下事项：

     ①输送管道安装要直，转弯要缓。

     ②浇筑点先远后近。

     ③泵送混凝土先后顺序为泵水湿润管道—泵水泥砂浆—泵混凝土—泵砂浆—泵水洗管。

     ④泵水湿润管道时，先在变径管内用水泥袋卷成筒封堵严密，以保证在泵水过程中水能够充分湿润管壁；泵水量不宜过多，以1m3左右为宜。

     ⑤为防止砂浆在管道内离析造成堵管，砂浆用细砂拌制（或采用商品砂浆）。

     ⑥换节管时先湿润后接驳。

     ⑦泵送过程严禁加水、空泵。

     ⑧开泵后无意外情况中途不要停歇。

（2）混凝土的振捣

     混凝土在浇筑过程中必须采用插入式捣固棒振捣，捣固方法：

插入式振捣器应垂直或略有倾斜插入混凝土中，插入时宜稍快，提出时略慢，并边提边捣固，以免在混凝土中出现空洞。

捣固器移动间距不应超过捣固器作用半径的1.5倍（50cm左右），与侧模保持5～10cm，插入下层混凝土5～10cm，确保上下层混凝土结合牢固。

当混凝土表面停止下沉、不再出现显著气泡，表面呈现平坦、泛光，并且模板边角部位填满充实混凝土时，表明混凝土已密实。

     在实际施工过程中，很多时候工人为了图省事，基本就是用振捣泵在模板外面敲几下，从安-侨区间几模的二次衬砌施工来看，出现的蜂窝、麻面主要就是由于振捣不到位造成的。

必须向施工人员强调振捣的重要性，落实责任制。

     （3）混凝土的养护

     混凝土浇筑完后的48h要对其表面进行保湿养护，浇水养护时间不得少于14天，浇水次数以混凝土处于湿润状态为准。

5二次衬砌质量问题的处理

5．1二次衬砌露筋、蜂窝、麻面的处理

     首先将露筋、蜂窝、麻面处进行凿毛处理，再用防水砂浆进行找平，最后等砂浆达到一定强度后对修补处进行颜色调制。

调色主要是要将修补处颜色调成和正常混凝土颜色一致，主要采取混凝土相同配比的水灰比来进行配置。

5．2二次衬砌侵限的处理

     首先将侵限部位采用风镐凿除至设计尺寸，然后用防水砂浆找平，最后对修补处进行调色。

5．3渗漏水的处理

5.3.1二次衬砌背后注浆

     堵漏之前首先要做的就是进行二次衬砌背后注浆，必须确保初期支护与二次衬砌之间的空隙回填密实，之后采取特殊浆液进行封堵才有效果。

（1）孔位布置:

在隧道的拱顶、拱腰以及仰拱位置分别预埋注浆管孔，布孔时尽量避开施工缝位置。

（2）注浆浆液:

分为普通水泥和超细水泥两种,先注入普通水泥浆充满初期支护与二次衬砌之间的空隙并堵塞渗漏通道,待水泥浆凝固后再注入超细水泥浆,充分填满水泥浆收缩后的空隙,达到注浆止水的效果。

     （3）浆液配置:

水灰比控制在1∶0.5～1∶0.8，注浆液用强度等级不低于32.5MPa的水泥拌制。

制浆时，根据现场施工需要加入速凝剂、早强剂，缩短其凝结时间，提高结石体的早期强度。

具体配料见表2、表3。

     （4）注浆压力:

注浆压力控制在0.3～0.5MPa，以克服管道阻力和二次衬砌与初期支护防水板之间的空气阻力，预防压力过大而造成结构变形。

     （5）注浆顺序：

按标高由低至高、由无水段向有水段依次压注，并采用隔孔注浆方式，使各孔浆液达到互补作用，提高注浆效果，避免浆液被渗漏水稀释。

5.3.2局部渗漏处理方法

     在二次衬砌背后注浆完成后，对仍然渗漏水处采取环氧树脂化学浆液进行封堵，施工工艺如下：

（1）首先用煤油灯将渗漏水的湿印处烘干，找出渗漏水点。

（2）在渗漏水处打设注浆眼。

     （3）对注浆眼采用“金汤水不漏”防水材料进行封堵，防治注浆时浆液从注浆眼四周渗漏出。

     （4）对于渗水较大的地方，首先采用聚氨酯浆液进行止水，最后采用环氧树脂浆液进行封堵。

     （5）在确定渗水被封堵后，将注浆钢嘴采用砂轮机进行锯断，最后用防水砂浆抹平。

6结论

     二次衬砌为隧道整个施工成果的体现，其施工质量的好坏不仅对整个项目的形象有重大影响，同时对整个工程的经济效益也影响重大。

很多隧道前期都是盈利的，就是由于二次衬砌施工质量不过关，导致后续注浆费用巨大，造成亏损；并且由于迟迟都不能交工验收，大大增加了整个项目的管理成本。

     二次衬砌施工是一项系统工程，影响因素众多，任何一个环节没有处理好都可能引发质量问题。

对于二次衬砌施工质量的控制，首先必须清楚影响质量的因素，然后有针对性地采取预防、控制措施，最后通过不断的改进，达到经济、社会效益最大化。

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