浅谈营业线套衬施工

浅谈营业线套衬施工

王国旭

中铁五局集团成都工程有限责任公司 四川 成都 610000

摘要:营业线二衬问题治理是非常复杂的系统工程，针对二衬出现的安全隐患，应采取安全、行之有效、技术可靠、经济合理的措施。本着“节约投资、快速治理、保证结构受力安全”的原则，尽量少降低结构使用性能，尽量避免衬砌大拆大换；保证隧道结构和功能满足设计要求，确保隧道运营安全。本文以郑万高铁吴庄隧道为例，谈谈营业线套衬施工。

【关键词】：

隧道：二衬：安全

1 工程概况

吴庄隧道起止里程为K200+069.71～K200+333.14，隧道全长263.45米，丘陵区，隧道围岩以元古界石英片岩，花岗岩等古老地层为主。K200+069.71～K200+086.71为洞门结构，K200+086.71～K200+178.14为Ⅴ级围岩，采用Ⅴb型衬砌类型；K200+178.14～K200+263.14为Ⅳ级围岩，采用Ⅳa型衬砌类型；K200+263.14～K200+278.14为Ⅴ级围岩，采用Ⅴc型衬砌类型；K200+278.14～K200+316.14为明洞结构；K200+316.14～K200+333.14为洞门结构。吴庄隧道竖曲线半径30000m，坡度-0.33%，位于平曲线上，转角右 8°19′27.11″，圆半径Ry=8000m。

K200+256.14～K200+268.14段衬砌，K200+256.14～K200+263.14为Ⅳ级围岩，采用45cm厚Ⅳa型素混凝土衬砌类型，K200+263.14～K200+268.14为Ⅴ级围岩，采用50cm厚Ⅴc型钢筋混凝土衬砌结构；2017年11月17日8:00～21:20浇筑。衬砌混凝土强度及厚度满足设计要求。

吴庄隧道上行K200+256.14～268.14二衬表层有一条纵向长12米（纵向贯穿整板衬砌），宽10～15cm，深5～12cm的打磨处理后形成的纵向凹槽，位于上行线外侧钢轨上方高度约8.7m处。（2）下行线K200+256.14～259.14二衬表层有一条纵向长3米，宽10～12cm，深5～8cm的打磨处理后形成的纵向凹槽，位于下行线外侧钢轨正上方高约8.5m处，隧道安全风险排查判定以上两处为衬砌裂缝。

病害展示图

经检测验证、专家会讨论，同意K200+256.14～+273.14素混凝土段裂缝缺陷，采用25cm厚套衬型式进行加固整治，纵向加固长度7m。

2 施工工艺流程

吴庄隧道此次套衬共需完成7m，受运输条件和四电迁移的影响，现场进行流水作业，临近板交叉作业与平行作业相结合。

施工步骤如图：

3 通信漏缆改移

（1）既有漏缆

吴庄隧道线路左侧（下行）钢轨上方约5米处，衬砌拱腰处设置一条漏缆，每间隔1米一处卡箍，因该处套衬施工需对此处漏缆作调整。

经现场调查发现漏缆冗余量不足将其迁移至电缆沟槽内，本方案对漏缆不作走线迁移，原位置松动后将其固定，留出套衬施工空间。

（2）临时卡箍设置

隧道病害处前后15米范围内固定漏缆临时卡箍，间隔1米，临时卡箍深处既有衬砌面长度由100mm～400mm之间平滑过渡。

（3）漏缆调整

设置好临时卡箍后将此段（37米）漏缆取下安装至新设的临时卡箍上，保证隧道病害段的漏缆距既有隧道壁不小于40cm，为隧道套衬施工提供空间条件。

病害处7米范围内，不设置卡箍，在模板上接30cm长φ16钢筋，末端设置弯钩，施工时将漏缆置于钢筋支架上。

漏缆调整示意图

（4）漏缆保护

过渡期间的漏缆需进行防护，漏缆采用开口的PVC管进行包封。施工过程中不能有利器碰伤漏缆或有重物压砸漏缆。

（5）漏缆恢复

待隧道套衬施工完毕后，再将过渡通信漏缆恢复至原位置，过渡卡箍拆除。采用不锈钢膨胀螺丝恢复漏缆吊夹，确保间距与原设计间距一致，拆除PVC管后将漏缆恢复至吊夹内。恢复漏缆时，每间隔10个吊夹需采用1个防火型吊夹，且在套衬和原二衬洞壁间安装的第一个吊夹必须是防火吊夹。

4 衬砌凿毛、植筋

如下图所示，为保证钢架架设要求，需对既有二衬墙脚位置混凝土进行局部凿槽，以保证钢架底部基础宽度20cm。

漏缆调整示意图

施工前先对道床板、钢轨和电缆槽进行防护，并对衬砌表面做防尘预处理后进行衬砌凿毛作业。

凿毛作业时把表面浮浆全部凿掉，凿毛标准为凸凹差不小于6mm的粗糙面。凿毛完毕，清除碎屑，用水冲洗干净。混凝土架立模板前，涂刷界面粘结剂，保证新旧混凝土连接良好。

拱墙新旧两层结构之间采用植筋处理，植筋采用Φ20钢筋，植筋深入既有结构深度不小于30cm，植筋环向间距40cm，纵向间距20cm，梅花型布置，为保证底部连接，在沟槽边设置一组（2根）植筋，底部植筋采用Φ25钢筋，纵向间距20cm，底部植筋两端长度不小于50cm。植筋时采用电钻钻眼，并用气泵进行清孔。

5 格栅钢架制作和架设

格栅钢架在吴庄隧道出口南王庄村集中加工成型，从200-3号作业门进网，采用绝缘轨道平板车运至作业地点后人工进行架设安装。

为保证钢架弧度与尺寸均符合设计及现场实际要求，格栅钢架不单独节段加工。现场钢筋连接采用机械连接或焊接方式，最终形成钢架，每榀钢架按7片加工制作。安装完成后，对钢架的尺寸及轮廓进行检查。

安装前对钢架的位置进行施工放样，用红油漆在原二衬上环向每隔2m做上详细标记，确保钢架的垂直度和环向弧度紧贴原二衬面。

钢架按设计要求安装，安装尺寸允许偏差值为：横向和高程为±5cm，垂直度±2°。

6 综合接地

套衬内的钢拱架、钢筋网片应与既有隧道的综合接地系统可靠焊接，保证综合接地系统的接地性能。

（1）利用套衬的内层纵、环向结构钢筋作为接触网断线保护接地钢筋；

（2）接触网线垂直向上在拱顶的投影线两侧以0.5m为间隔，各选3根纵向结构钢筋作为接地钢筋；

（3）上述投影线两侧各1.5m处的其他位置，以1m为间隔，选择纵向结构钢筋作为接地钢筋；

（4）在每个作业段中部选一根环向结构钢筋作为环向接地钢筋，环、纵向接地钢筋间可靠焊接，纵向接地钢筋在作业段间可不连接；

（5）每个作业段内的环向接地钢筋与两侧通信信号电缆槽靠线路侧外缘的纵向接地钢筋可靠连接；

（6）接地钢筋均应优先利用结构物中的非应力结构钢筋，原则上不再增加专用的接地钢筋。接地钢筋截面满足接触网最大短路电流要求。施工时对接地钢筋做出标示以便检查。

（7）所有接地钢筋间的联接均应保证焊接质量，施作时根据具体的钢筋配筋，采用搭接焊或L型焊接。

7 模板施工

套衬采用纵向分段，错开分层的顺序施工。施工缝避免留在受拉、受剪区域，并避开裂缝，相互错开设置。采用30cm×150cm的建筑组合模板，左右侧分层交替支模、浇筑。每次浇筑高度1～5m，纵向每次浇筑长度3～7m。每块对应模板预留3个孔洞，沿隧道衬砌混凝土上钻设吊筋孔，利用植筋胶植入Ф14钢筋，间距0.5m×0.3m（纵向×环向），植入深度不小于30cm。外露模板部分吊筋加工为丝杆形式，穿过模板后，外垫5#槽钢或大垫片进行加固，并拧紧螺母。安装模板时，严格控制外露吊筋长度，避免侵限。

模板在安装前要进行除锈打磨，并涂刷脱模剂，以保证混凝土的表观质量和顺利脱模。模板采用吊模方式固定，详见图6、图7。模板间采用螺栓连接，模板与模板间隙、吊杆与模板间隙以及模板与原衬砌表面间隙用泡沫双面胶粘贴牢固，接缝严密，避免漏浆。安装模板时，预留注浆管及排气管，尾部安装止浆球阀，并用胶带对管口封堵。

图6 模板安装侧面示意图

图
7 模 板安装平面示意图

待同条件养护试件抗压强度达到100%时，方可拆模。拆模时，将吊筋螺母逐个松动后，拆掉加固槽钢，模板逐块拆除。拆模后，及时涂刷养护液，并将外露钢筋头切割至与混凝土表面平齐，切断钢筋头表面做防锈蚀处理。检查混凝土外观，并对施工缝错台进行打磨处理。

8 混凝土施工

套衬施工采用C40微膨胀自密实混凝土，商砼运输至南王庄特大桥下1#墩地泵处，现场接通施工电源、安装照明设备、清理模板内杂物、到达浇筑条件后，泵送管接至施工点泵送浇筑。

8.1 浇筑前润管

准备好适量水、φ30cmPVC管，地泵出料软管与PVC管搭接30cm以上，PVC管另一端置于隧道两侧排水沟底部。

泵车料斗内加适量水及高效润管剂，拌匀后润管泵送，将废水及少许离析混凝土排至隧道水沟，待混凝土正常出料将软管移至模板内浇筑混凝土。

立即用水冲洗PVC管以及隧道水沟，直至水沟内混凝土完全离析，捞出碎石装入垃圾袋，当天施工完毕后将碎石与施工垃圾一起带出线路外处理。

8.2 混凝土浇筑

混凝土泵送浇筑时，应将出料管放置中间位置，混凝土从中间往两边自流，实现自密实混凝土的对称浇筑。

当观察到混凝土浇筑至钢架位置，可在模板外侧用橡胶锤进行辅助敲击，保障混凝土流淌顺畅。拱顶模板设置布料孔和排气管（观察孔），布料孔间距2m,排气管顶端距原有衬砌2cm，混凝土浇筑即将完成时，会有水泥浮浆顺排气管流出，则表明混凝土马上筑满，应停止泵送。将阀门关闭，待排气管不再有水泥浆液排出，关闭排气管球阀。

应保障混凝土的连续供应，保证混凝土连续浇筑。再次混凝土浇筑前，对已硬化混凝土施工缝位置进行凿毛，清除松动石子及软弱混凝土层，并冲洗干净。

8.3 浇筑后洗管

为防止拆管时污染线路，浇筑结束后将出料软管搭接在PVC管内，PVC管另一端接隧道两侧水沟，用适量水清洗泵管，废料排净后立即用水冲洗PVC管以及隧道水沟，直至水沟内混凝土完全离析，捞出碎石装入垃圾袋，盖好水沟盖板，施工完毕后将碎石与施工垃圾一起带出线路外处理。

9 带模注浆

在衬砌壁面间隔1.5m～2m环向布置可反复注浆管，固定间距为20cm，注浆管必须与基层密贴设置，任何部位不得悬空，管身间距20cm设置固定卡，注浆管的转弯半径不宜小于15cm，转弯部位应平缓，不得出现折角，注浆管安装完毕后，一旦出现破损部位，应将破损部位割除，在割除部位两端重新安装新的注浆管和注浆导管。注浆管安装完毕后，后续工程中应注意对成品的保护，避免对注浆管的破坏，在注浆管附近绑扎或焊接作业时，应采用临时遮挡设施对注浆管进行保护。衬砌补强完成后，进行压浆，浆液采用超细水泥，注浆压力≤0.15Mpa，注浆时从两边向中央，注浆完成后，采用真空泵吸净，在冲洗和吸干后将注浆管的断头封住，供下次注浆使用。

10 监控量测

为及时判断施工过程中结构稳定情况，确保施工安全。K200+256～K200+268段区间采用以下监测方式。
1、套衬施工应设置视频全过程实时监控。
2、整治过程中，对整治段7m范围及其前后6m范围的既有衬砌﹑套衬每天进行观测，监控量测断面间距：整治段7m范围内每2m一个断面布设，前后6m范围按每3m一个断面布设，观测结果每天通报给各方，当监控量测数据异常时，应加密监测频率。

3、整治完成后，对隧道加固后的套衬的净空轮廓进行测定，并对隧道拱顶沉降及净空收敛进行变形监控量测，监测频率每个断面布置 5 个测点，分别为：拱顶布设一个测点、两侧拱脚处各布设一个测点，两侧拱腰最大跨度处各布设一个测点。监控量测断面按 2m /3m间距布设；监控量测频率暂按：0～15 天，1 次/天；15～45 天，2 次/7 天；以后按 1 次/周或根据情况由参加各方商定，当量测数据相对稳定时，可适当降低频率；当监控量测数据异常时，应加密监测频率。

11 结束语

营业线套衬施工是在确保线路正常运行的前提下在夜间天窗点进行施工，具有安全要求高、有效作业时间短、作业空间小、施工障碍多等特点，所以必须精心策划，严格按照要求施工。

【参考文献】

[1]《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2018） 中国铁道出版社

[2]《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》 （TB10753-2018) 中国铁道出版社

[3]《铁路工程基本作业施工安全技术规程》（TB10301-2020） 中国铁道出版社

[4]《高速铁路隧道工程施工技术规范》 （Q/CR9604-2015） 中国铁道出版社