複合式襯砌施工技術中高速公路隧道應用論文

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摘要:複合式襯砌施工技術是高速公路隧道施工中常見的襯砌方式,主要分爲內外兩側隧道襯砌,該襯砌方法能夠釋放變形能,改善外層支護受力條件,有效防止圍巖變形或坍塌。本文對此展開探究,首先簡要介紹了複合式襯砌施工技術特徵,隨後詳細說明了施工工序,最後提出了相關注意事項,以期爲複合式襯砌施工的開展提供理論依據。

複合式襯砌施工技術中高速公路隧道應用論文

關鍵詞:高速公路隧道;複合式襯砌;防水隔離層

高速公路施工建設中經常會遇到特殊的地質環境,必須穿越山體或巨大的岩層,由此涉及到隧道工程,在隧道工程施工中應結合實際情況應用不同類型的襯砌技術。襯砌指的是爲防止圍巖變形或坍塌,沿隧道洞身周邊用鋼筋混凝土等材料修建的永久性支護結構。較爲常見的襯砌技術有整體式襯砌、噴錨襯砌、複合式襯砌等。二次襯砌是在初期支護的條件下,利用混凝土等材料構建的內層襯砌,能夠實現對支護的加固,並優化排水系統,方便設置通訊、照明、監測等設施,順應了高速公路隧道工程的現代化建設理念。

1複合式襯砌施工技術概述

複合式襯砌施工技術分爲隧道內外兩層工程,是內外兩層先後施工的隧道襯砌技術。開挖坑道後,首先構建外層支護,一般爲柔性噴錨支護,也就是初期支護,要求與圍巖緊密貼連,能夠允許圍巖發生一定程度的變形,但不會帶來過度的壓力而導致嚴重變形。等圍巖小幅度變形並逐漸保持穩定後,再進行內層襯砌的構建,也就是模築二次支護。通常在內外兩層襯砌之間,根據實際需求設置相應的防水隔離層,或對內層襯砌澆築防水混凝土。所謂的複合式,也就是內外層不同襯砌形式的搭配,常見的有這幾種:噴錨支護與混凝土複合襯砌、噴錨支護與噴射混凝土複合襯砌、可縮式鋼拱噴射混凝土支護與模築、噴射混凝土複合襯砌、裝配式襯砌與模築混凝土複合襯砌等。最常用的就是外層噴錨支護或輕型管片,內層整體式模築混凝土的複合形式。對於複合式襯砌中間的防水層,一般可以用乳化瀝青等防水材料進行噴塗,也可採用軟聚氯乙烯薄膜、聚異丁烯片、聚乙烯片等防水卷材固定於支護結構上。採用複合式襯砌方法施工時,最重要的一個部分是噴塗或粘貼防水層,防水隔離層的設置要求必須與初期支護緊密貼連,在防水層施工前,應對初期支護的表面進行預處理,保持最基本的平整順滑,確保不會出現較大滲水[1]。

2設計要求與施工工序

2.1設計要求

複合式襯砌的形式受到隧道圍巖類型的影響,因此,隧道周圍地質條件也應納入到襯砌尺寸的設計考量因素中,二次襯砌的形式與尺寸應當根據初期支護的實際受力情況來設計,要求二次支護應滿足以下要求:①複合式襯砌厚度要求控制在30~45cm,在高速公路隧道中二次成型斷面上採用單心圓形斷面,而不使用傳統馬蹄形斷面。對於一些特殊地段應當結合考慮多方面的因素,比如對涌水段含水量情況的分析,應合理調整襯砌的厚度,如果圍巖壓力超過襯砌承載力,則採用鋼筋混凝土。②對於強度設計,應合理控制混凝土配合比,確保材料強度達到最優值。③對於受力狀態,應注重對防水隔離層的設計與建設,要求具體依照初期支護的受力情況進行結構設計,通常採用防水板與土工布的組合模式進行防水隔離層的設計,必須考慮地下水的靜水壓力因素,確保圍巖變化情況基本穩定,才能進行防水隔離層的設置。

2.2施工工序

複合式襯砌施工主要流程爲:初期支護施工後的巖面檢驗→防水隔離層的設置→測量放樣以及臺車定位→灌注→養護→脫模。複合式砌築施工中,二次支護的效益依賴於圍巖的穩定性,初期支護能夠接受圍巖一定程度的變形,之後必須等到圍巖趨於穩定後才能夠繼續進行二次支護的施工,也就是說二次支護施工的時間直接決定其成效,而對於二次支護施工時間的確定,需要觀察圍巖的穩定時刻,當初期支護表面不再出現裂縫時,則可以判斷圍巖變化基本趨於穩定。(1)初期支護驗收:初期支護的驗收對於後期襯砌施工具有重要意義,要求施工結束後其巖面趨於穩定,速率顯著降低,且要求水平位移速率<0.15mm/d,確保其表面不會再出現裂縫。此外,應對斷面實施測量,要求嚴格控制襯砌厚度,對於沒有滿足設計要求的部分要進行返修處理,及時鑿除,確保二次襯砌的順利進行。應對混凝土表面不平部位進行找平,切除外露多餘的`鋼筋網,利用水泥砂漿進行抹平處理,確保表面的平滑。(2)設置防水隔離層:隧道開挖與掘進施工後經常會出現滲水現象,有的還會存在較多的地下水,給周邊圍巖的穩定帶來較大的安全隱患,所以必須設置相應的防水層。採用土工布與塑料防水板結合的形式,將土工布與初期支護面緊貼,附着巖面,並起到過濾作用,再將防水板緊貼土工布,阻斷滲水與地下水的侵入。設置防水層時要注意幾點:材料必須符合設計要求與質量要求,不能夠存在破損、斷裂、變形或穿孔等缺陷;施工組織必須科學合理,保證施工機械設備的完好;土工布鋪設的同時應當做好排水措施;塑料防水板應從拱部向邊牆進行鋪設,並形成封閉式結構,調整預留長度,控制縱向搭接寬度>10cm;要求防水板與土工布必須密切結合,鉚釘之間的層面不能夠緊繃;做好防水層質量檢驗,並做好相關檢測記錄。(3)臺車就位與測量放線:襯砌臺車多采用大模板臺車,測量放樣模板位置,根據設計要求定位放線,按照放大5cm淨空,確保拆模後符合設計要求。立模後應檢查灌注的二襯厚度,必須滿足設計要求,在板面塗上脫模劑,對於沒有滿足要求的進行拆模,並重新拆除厚度不均處的防水層,在設置防水層前應確保沒有欠挖現象。(4)灌注:當襯砌厚度達到要求後,準備拌和混凝土,要求材料標號與配合比都滿足施工要求,對不同沙粒的半徑與水泥用量應當有不同的要求。在試驗前應完成施工配合比設計,依據是強度能夠達到要求,比如灰砂比控制在1:2.8。根據實際需求適當添加外加劑,如減水劑等,保證二襯強度與關注順暢度。可採用大容量的罐車,混凝土混合料應同時加入攪拌機,提高振搗密實度。灌注結束後進行養護與脫模,要求至少養護8~16h,當混凝土強度達到2.5MPa時即可脫模。

3施工注意事項

施工過程中,應注意適當添加減水劑與膨脹劑,減少二次襯砌開裂,或直接採用膨脹水泥,防止混凝土收縮或水泥水化,防止受力超出強度極限而出現裂縫。同時,注意改進混凝土的灌注工藝,不斷提高施工水平,尤其是加強振搗與養護,確保後期施工全面達到質量要求,避免出現麻煩的返工現象。注意在混凝土施工中,可適當減緩灌注速率,採用對稱分層灌注的方式,等邊牆襯砌下沉穩定後再灌注拱部。注意對已出現的裂縫要科學處理,採用合適的材料進行鉗縫,比如丙烯酸、水泥漿、環氧樹脂等材料[2]。

4結束語

綜上所述,近幾年複合式襯砌施工技術已被廣泛應用於高速公路隧道工程建設中,通過對該技術的詳細解析,能夠掌握複合式襯砌技術的施工要點與注意事項,充分發揮該技術的優勢,提高隧道工程建設質量,並不斷優化與完善複合式襯砌技術,便於在未來的隧道工程建設發展中得到更好的應用。

參考文獻

[1]白浩亮.淺談複合式襯砌施工技術在公路隧道中的應用[J].華東公路,2017(01):62~63.

[2]肖明清.防水型複合式襯砌隧道的設計要點[J].鐵道工程學報,2008(08):54~57.