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隧道二衬施工方法及工艺08.5.27

来源:六九路网
4.1、二次衬砌施工

区间衬砌分左右线进行施工,投入四台模板台车组织衬砌。左线DK33+211.163~DK34+217.378全长992.404m(短链13.811m),右线DK33+195.676~DK34+217.000全长1021.324m,左线DK33+628处设置1#施工竖井,左右线二次衬砌分别由1#竖井向两边二次衬砌。混凝土浇筑采用地面拖式输送泵泵送入模。考虑到拖式输送泵的泵送水平距离要求,通常不超过300m,而区间单向衬砌长度为400~600m之间,因此当泵送距离超过300m时,左右线洞内各增加两台输送泵接力进行灌注。

左线DK33+211.163~DK33+250.352共39.189m;右线DK33+195.676~DK33+225.865共30.189m 段二次衬砌采用支架模板施工;左线DK33+250.352~DK34+217.378共953.215m;右线DK33+225.865~DK34+217.000共991.135m 段采用衬砌台车进行施工。

4.1.1、二次衬砌模板及支架施工

1)、支架及模板 (1)、支架施工

百布区间左线DK33+211.163~DK33+250.352共39.189m;右线DK33+195.676~DK33+225.865共30.189m 段C1、C2、C3型断面拱部二衬模板支架采用组合φ16钢管拱架支撑系统与长1500mm、厚55mm的钢模板配合使用,垫木型钢立柱相连防止横向移动。拱部二衬组合型钢架底部设在仰拱的铺筑砼上,人工找平横向铺工字钢,以免压坏底部砼,同时增加承载力。 (2)、模板施工

拱架采用I35工字钢,曲线拱部拱架请专业厂家加工,侧墙拱架自行加工。大半径模板采用S3015标准钢模,小半径钢模板请专业厂家加工。拱架1.5m一榀。模板节与节之间用螺栓连接。C1型断面支架及模板安装见图4.1;C2、C3型断面支架及模板结构形式与其相同,变化的是支架结构尺寸长度。

A

A图4.1:隧道C1型断面拱顶及侧墙模板支架图

(3)、模板、支架施工技术要求

⑴ 模板必须支撑牢固、稳定,不得有松动、跑模、超标准变形、下沉等现象。 ⑵模板应拼缝平整严密,并采取措施填缝,不得漏浆,模内必须干净。模板安装后应及时报检及浇注混凝土。

⑶模板安装前,必须经过正确放样,检查无误后才能立模安装。

⑷拱部结构应支立支架后铺设模板,并考虑预留沉降量。以确保净空和限界要求。边墙模板应采用大模板,模板拼缝处内贴止水胶带,防止漏浆。

2)、钢筋工程

百布区间隧道主体C1、C2、C3型断面二次衬砌结构配筋以双层环向配Φ18@200主筋,纵向配Φ12@200主筋,上下层钢筋用φ8@200梅花型布置拉结筋。

钢筋布置示意图如下图4.2、4.3、4.4:

图4.3:隧道C2型断面二次衬砌结构配筋图 图4.2:隧道C1型断面二次衬砌结构配筋图

图4.4:隧道C3型断面二次衬砌结构配筋图

3)、混凝土工程

二次衬砌采取商品混凝土, 每次灌注前一天订购,灌注前45分钟通知送混凝土。按设计要求,C1、C3型断面二衬厚350mm采用C30砼,抗渗等级为S8;C2型断面二衬厚度300mm采用C30砼,抗渗等级为S8。要求砼必须具有耐久、抗裂、抗渗和抗冻要求。为此我们将在砼原材料、外加剂的选择、配合比设计上对混凝土供应商加以监督和控制,严格暗试验规程对混凝土各项性能进行抽检。砼灌注完后按养护要求进行撒水或覆盖养护。

(1)、混凝土运输

混凝土采用商品混凝土,由搅拌运输车运输到施工现场。在动输途中,混凝土搅拌筒始终在不停地作慢速转动,从而使筒内的混凝土拌合物可连续得到搅动,以保证混凝土通过长途运输后,仍不致产生离析、分层等现象。对运至现场的混凝土在浇筑前进行坍落度检测,保证施工所必须的稠度,对于不符合要求的混凝土坚决退回。

混凝土应以最少的转载次数和最短的时间,从搅拌地点运至浇筑地点。采用搅拌

运输车运送混凝土从搅拌机卸出后到浇筑完毕的允许最长时间,不超过以下表规定值,如掺有外加剂或采用快硬水泥时延续时间应通过试验确定。

混凝土从搅拌机卸出到浇筑完毕的延续时间 表4.1

延续时间(min) 气 温 ≤C30 ≤250C >250C 120 90 >C30 90 60 (2)、混凝土灌注

采用商品混凝土施工,混凝土搅拌车运至施工现场,由混凝土泵泵送至工作面浇筑,混凝土泵在输送混凝土前,先采用同标号的水泥砂浆湿润混凝土输送管,防止输送管堵塞及混凝土坍落度的损失。施工时严格按照既定的施工方案进行。

⑴ 混凝土浇筑前,应对模板、支架、钢筋和预埋件进行检查,符合要求后方能浇筑。同时应清除模板内的垃圾、泥土和钢筋上的油污等杂物。

⑵拱部二衬浇筑时,由端头模板浇注口进行浇筑,先对称浇筑两侧拱脚部分混凝土,再浇筑拱部中部混凝土。边墙混凝土浇筑由模板预留浇筑口进行,混凝土自高处倾落的自由倾落高度不得超过2.0m,以免混凝土下落时产生离析现象,浇筑上边墙与拱脚施工缝处混凝土时,由施工缝处模板牛腿进行浇筑,浇筑下边墙与中板施工缝处混凝土时,由中板预留孔进行浇筑,预留孔部分混凝土采用微膨胀混凝土浇筑。边墙混凝土浇筑至施工缝位置时,停歇1~1.5h,使混凝土获得初步沉实后,再继续浇筑,以防接缝处出现裂缝。

⑶混凝土应连续浇筑,因故必须间歇时,其允许间歇时间应根据试验确定。超过允许间歇时间时应按施工缝处理。

⑷当采用插入式振捣时,混凝土浇筑层厚度应不大于振捣器作用部分长度的1.25倍;每一振点的振捣延续时间,应将混凝土捣实至表面呈现浮浆和不再沉落为止;且移动间距不大于作用半径的1.5倍;插入振捣器应尽量避免碰撞钢筋,更不得放在钢筋上;振捣机头开始转动以后方可插入混凝土内,振完后应徐徐提出,不能过快或停转后再拔出来;振捣靠近模板时,机头须与模板保持5~10cm距离。

⑸二衬砼采用泵送入模,从挡板处开孔注入。二衬砼灌注前按纵向每米预留一根有眼注浆管,拆模后进行纯水泥浆或改性水玻璃浆压入以保证拱顶砼密实。

⑹混凝土浇筑过程中,经常观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况,当发现有变形、位移时,立即停止浇筑,并在已浇筑的混凝土凝结前修整完好。 (3)、混凝土养护

⑴ 混凝土浇筑完,终凝后应及时浇水养护。混凝土养护时间不小于14天。 ⑵养护用水的质量与拌制混凝土相同。每天浇水次数,以能保持混凝土表面经常处于湿润状态为宜。

(4)、混凝土拆模

拱部二衬结构混凝土强度达到70%后方可拆除模板,拆除顺序一般应后支的先拆,先支的后拆;先拆除非承重部分,后拆除承重部分。边墙模板在保证砼及棱角不因拆模板而受损时方可拆除。拆除的模板及时清除灰渣,及时维修,妥善保管。

4.1.2、二次衬砌(衬砌台车)施工

1)施工工艺流程

隧道台车衬砌施工工艺流程见图4.5所示。 2)施工方法及技术措施 (1)施工准备

①暗挖隧道初期支护完成后,及时对前期的量测资料进行技术分析,当量测结果反馈信息具备以下条件:

a)隧道周边收敛速度有明显减缓趋势;

b)收敛速度小于0.15mm/d或拱顶位移速度小于0.1mm/d; c)收敛量已达总收敛量的80%以上。

表明隧道围岩和初期支护结构变形已基本稳定,可进行二衬施工。

②做好材料的送检及新进场设备的报审、商品混凝土厂家的选定等相关前期工作。

施工准备 二次衬砌回填注浆 图4.5 二次衬砌施工流程图

③依据设计图纸,及时加工衬砌钢筋。

二次衬砌混凝土养护 拱墙混凝土浇筑9m/循环 施工缝清理、止水条、止水带安装、防水层检查、模板、台车就位、关堵头板 拱墙钢筋绑扎 拱墙防水层铺设 支模、灌注隧底填充混凝土 底板混凝土浇注、养护 仰拱模板支立、止水条、止水带安装 底板钢筋绑扎 5cm厚防水板保护垫层施作 防水层铺设 清底、基面处理 钢管头、钢筋头割除, 欠挖部位处理、补喷砼 拆模、养护 施工缝凿毛 (2)清底、基面处理

量测数据分析表明隧道围岩和初期支护结构已基本稳定后,根据二次衬砌底板浇注长度,分段进行清底。清除底部淤泥、浮碴、淤积污水等杂物。对初期支护结构渗漏水处,采取注浆堵漏,然后割除外露初期支护表面的注浆管头、钢筋头及外鼓部分,低洼处用1:1水泥砂浆抹平,要求隧道整体平顺。

上述工作完成后,进行隧道断面测量工作,若发现有大面积超挖情况,立即组织补喷,直至隧道断面达到设计要求。若出现欠挖情况,凿除欠挖部分并补喷平整。

(3)仰拱防水层铺设

基面验收达到要求后,铺设仰拱柔性防水层,检查达到要求后,才进行下一工序施工。防水层铺设过程中注意保护防水层不受破坏。

(4)防水层保护垫层施作

为防止底板衬砌钢筋绑扎时损坏防水层,在防水层上铺设50mm厚C20细石混凝土垫层。垫层混凝土用人工手推胶轮车输送,人工摊铺。施工过程中注意加强对防水层的保护,施工人员在操作过程中注意轻拿轻放,胶轮车支架底部及铁锹要求用布料包裹,避免扎破防水层。

(5)底板衬砌钢筋绑扎 ①钢筋连接

本合同段区间钢筋连接采用钢套筒冷挤压连接技术。钢套筒冷挤压连接具有接头性能可靠、质量稳定、不受气候及焊工技术水平的影响、连接速度快、安全无明火、节能等优点,可连接各种规格的同径和异径钢筋(直径相差不大于5mm)也可连接可焊性差的钢筋。

②钢筋绑扎

绑扎前,要求对施工操作人员进行书面技术交底,进行现场放样。依据中线及标高,现场绑扎定位。钢筋底部要求布设足够的混凝土垫块,以保证底部混凝土保护层厚度。底板衬砌绑扎过程中注意保护防水层,架立定位过程中尽量避免焊接,以免烧伤防水层。

(6)底板模板支立、止水条(或止水带)安装

检查衬砌钢筋净空满足要求后,进行底板模板架立。底板与边墙拐角部位,需焊

接模板支架以固定边墙模板,必要时加设横撑加固,边模架立时注意控制保护层厚度。

堵头模板关模前,环向变形缝部位安装中埋钢边止水带,止水带按设计要求安设,并用堵头模板固定牢固。施工缝采用注浆缓膨型止水胶。止水胶安装前,先将已衬砌的施工缝及止水条预留槽清理干净,将止水胶粘帖在施工缝凹槽中。止水带按设计要求安设。

(7)底板混凝土浇注

为保证底板砼的密实度和流动性,砼坍落度为12±2cm。从两侧边模处对称进行混凝土浇筑,采用人工插入式振动器振捣。用插入式振捣器振捣时要轻提轻放以免破坏防水层、止水条、止水带,底板混凝土浇注时,为便于控制底部弧度,施工时预先加工和仰拱弧度一致的钢模型,抹面时作为控制弧度的标准。仰拱混凝土为非承重结构,强度达到2.5MPa即可拆模,拆模后立即用麻袋片或土工布覆盖洒水养护,防水混凝土养护不少于14天。

(8)拱墙防水层铺设 防水层施工详见防水部分。 (9)拱墙衬砌钢筋绑扎

依据放设的隧道中线、标高,绑扎拱墙衬砌钢筋,避免不稳定撞破防水层。绑扎钢筋尽量减少现场焊接,若必须焊接,应在防水板上面加垫木板或石棉板隔热层,以免防水板被烧坏。钢筋与模板间应设置足够数量和强度的混凝土垫块,以确保钢筋的保护层厚度。

(10)拱墙模板台车混凝土施工 ①模板台车支撑体系

拱墙砼浇注采用自制走行式钢模板台车,根据线路平纵断面和工期要求,左右线共配备四台模板台车,长度采9m。台车的拱模、侧模、底模均采用液压缸伸缩整个模板,以适用正洞曲线断面要求。为保证台车面板和内支撑系统的强度和刚度,台车面板采用厚度为8mm的钢板,台车拱模纵梁及行走纵梁上设置活动钢支撑,以防止台车上浮及向内位移,台车的行走钢轨采用38kg/m标准轨,行走速度6~8m/分钟,电机电源为380V/50HZ,台车的制动设卡轨钳。

模板台车上设置纵向三组、环向五排共15个灌注窗口。拱顶的三个灌注口设置

灌注管以便于和砼输送管连接,其余灌注口采用活动盖板,可灵活打开或关闭,既可作灌注口又可作振捣口和观察口使用。所有灌注口和台车联接处要作加强处理,和台车的接缝要严密,确保二次衬砌成形效果。在模板台车上墙脚上方1m处设置附着式平板振动器,数量为6台,适当微振捣,增加该处的砼密实度。区间隧道模板台车支撑侧视图,见图4.6、区间隧道模板台车支撑立面图,见图4.7。

灌注口(余同)未衬砌段衬砌段 升降油缸100抗浮千斤顶部千顶工作平台525 行走装置300030003000200轨面高度基础千斤顶图4.6 区间隧道模板台车支撑侧视图

图4.7 区间隧道模板台车支撑立面图

轨顶矮边墙顶面二衬混凝土加高盒②台车定位

在仰拱或隧底回填混凝土达到设计强度后,在洞内组装轨行式模板台车,同时进行隧道净空测量,放出中线及控制标高点。台车组装好后,进入已放线的隧道区段,首先对中,然后按设计参数调整高度和宽度,满足净空要求。台车调整好后必须经监理复查合格后方可进行混凝土灌筑。台车定位流程见图4.8。

关挡头板、加固 图4.8:模板台车定位流程图

③各尺寸允许误差为:

台车拱顶标高:+10mm、-0mm;

台车的中线与线路中线偏移值误差:10mm; 净空各尺寸误差:+20mm、-0mm。

④拱墙砼施工拱墙砼为钢筋砼,为保证砼的流动性,坍落度宜采用18~20cm,

调整台车的中线、标高、净空 调节油缸及支撑 涂涮脱模剂 清除板面 台车就位 调整轨道中线、标高 铺设台车走行轨测放隧道中线 粗骨料采用5~20mm的级配良好的碎石。砼浇注时应由下而上分层对称灌注,每层灌筑高度不超过40cm,采用附着式平板振动器和人工用插入式振捣器充分振捣。每层的浇注顺序应从砼已施工端开始,以保证砼施工缝的接缝质量和便于排气。混凝土灌注过程中应始终有技术人员和有经验的技术工人现场值班,组织好放料、停料及振捣时机,特别应注意混凝土泵送满后的刹尖停泵时机,严禁强行泵送,要保证拱顶砼饱满又要避免压跨模板台车。

根据洞内的砼硬化时的强度增长规律和施工经验,混凝土拆模一般在24~36小时后进行,拆模后混凝土应立即养护,采用专人洒水,养护时间不少于14d。台车脱模后,下一组就位前应对台车表面涂刷水溶性脱模剂,采用自制喷淋式设备沿台车表面均匀涂刷,以避免脱模剂污染钢筋和脱模时砼粘附在台车上。

⑤混凝土施工注意事项

编制混凝土的浇注方案,制定详细的混凝土供应方式、现场质量控制措施、混凝土浇注工艺流程、混凝土施工路线、混凝土灌筑及养护、

防止混凝土质量通病的措施等,报监理审批后实施。混凝土灌筑前应对模板(或台车)、钢筋、预埋件、预留孔洞、施工缝、变形缝止水条、止水带等进行检查,清除模板内杂物,隐蔽验收合格后,方可灌筑混凝土。混凝土灌筑过程中应随时观察模板(或台车)、支撑、防水层、钢筋、预埋件、预留孔洞等情况,发现问题及时处理。

在台车拱部离两端头各100cm以及台车中部,制造时预留φ50锥形检查孔3个,当混凝土灌筑时,用锥形铁棒堵塞此孔并在混凝土初凝前将此棒拔出,以检查混凝土灌筑是否密实,此孔在二次衬砌背后回填注浆时,可作为注浆孔用。

3)背后回填注浆

隧道及地下工程中的回填注浆具有堵水、加固结构、改善结构受力条件和控制地层沉降等多重作用。根据回填作用部位和目的不同,回填注浆又可分为初期支护回填注浆和二次衬砌背后回填注浆,由于注浆工艺、注浆机具和注浆目的等内容都较为一致,因此对回填注浆技术统一叙述如下。

(1)回填注浆孔的布置

①注浆孔布置于拱顶,初期支护背后注浆孔孔距3~5m/组,二次衬砌背后注浆孔孔距3.5~4.5m m/组,每组3个,梅花形布置,布孔以避开环向施工缝为宜。

②注浆管采用φ42普通焊接钢管,均采用预埋方式布管。③将注浆孔编号,先注奇数孔,后注偶数孔,这样可使各孔注浆达到互补作用,提高注浆效果。

(2)注浆工艺流程

注浆工艺流程如图4.9所示。

二衬或初期支护背后空隙 图4.9:背后回填注浆工艺流程图

(3)注浆浆液配制

根据既有工程经验,选择水泥浆液或高标号水泥砂浆作为背后回填浆液较为适宜。

水泥浆水灰比宜为1:1,水泥选用425#硅酸盐水泥,内掺水泥用量9%的Fs-1防水剂及聚丙稀酰胺(水用量的0.5~1‰,拌浆前先溶于水),或内掺高强无收缩外加剂XPM。

(4)注浆压力

回填注浆压力不宜过高,只要能克服管道阻力和二衬与初期支护防水层之间空隙阻力即可,压力过高易引起初期支护或衬砌变形。采用注浆泵注浆时,紧接在拱顶注浆处的压力宜控制在0.3~0.4Mpa,不得超过0.5Mpa。

(5)注浆施工

①注浆之前,清理注浆孔,检查注浆泵及压力表,安装好注浆管,保证其畅通,必要时应进行压水试验。

②注浆必须连续作业,不得任意停泵,以防浆液沉淀,堵塞管路,影响注浆效果。

注浆泵 注浆管 泥浆搅拌机 过滤网 贮浆捅 水泥+砂+外加剂+水 ③注浆顺序

注浆应由低处向高处,由无水处向有水处依次压注,以利充填密实,避免浆液被水稀释离析。当漏水量较大,则应分段留排水孔,以免高水压抵消部分注浆压力,最后处理排水孔。

④注浆时,必须严格控制注浆压力,以防大量跑浆和使结构产生裂缝。 ⑤在注浆过程中,如发现从施工缝、混凝土裂缝少量跑浆可以采用快凝砂浆勾缝后继续注浆,当冒浆或跑浆严重时,应关泵停压,待一、二天后进行第二次注浆。

⑥注浆结束标准

当注浆压力稳定上升,达到设计压力并持续稳定10分钟(土层中要适当延长时间)后,不进浆或进浆量很少时,即可停止注浆,进行封孔作业。

⑦停浆后,立即关闭孔口阀门,然后拆除和清洗管路,待浆液初凝后,再拆卸注浆管,并用高标号水泥砂浆将注浆孔填满捣实。

(6)注浆管理

①了确实地获取注入浆液质量和数量,必须保管好全部证明书及测量数据等。 ②施工中应经常监视注入量、注浆压力及二衬结构状况,必要时应变换注浆参数。 ③根据注浆情况,事先应计算出注浆量,并与实际注浆量进行对照,及时跟踪、变更施工参数。

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