隧道衬砌拱顶带模注浆施工技术要点

为提高铁路隧道衬砌质量，防止运营过程中出现隧道拱顶混凝土掉块现象，采用隧道拱顶带模注浆施工技术，即通过对衬砌台车进行改造，在衬砌台车模板中心线位置沿台车纵向方向设置一定数量的注浆孔，并安装注浆用固定法兰，预埋活性粉末混凝土（RPC）注浆管。混凝土浇筑结束后及时从预埋注浆管处进行注浆，该施工技术不仅简化了传统注浆工艺，而且显著提高了注浆的质量。

1、带模注浆工艺原理及特点
1.1 RPC注浆管工艺原理及特点
注浆管采用RPC管，与衬砌混凝土粘结性能好；在灌注混凝土和注浆时，该管的作用主要有４个：
（１）预判拱顶衬砌厚度。
（２）作为混凝土是否灌注饱满的标志。当所有的管口流出混凝土浆液时，判定拱顶混凝土已灌注饱满。
（３）可以作为排气孔、观察孔。
（４）在混凝土灌注完成后可及时带模注浆。
1.2 隧道拱顶带模注浆工艺原理及特点
在衬砌台车拱顶设置注浆孔、排气孔及观察口，并在衬砌台车上安装注浆管、排气管等。安装注浆管并固定，在开口处安装法兰，在法兰内安装注浆管并固定。在衬砌混凝土浇筑时，该注浆管的作用就是观察口。带模注浆是在衬砌混凝土浇筑结束后及时注浆，由于有台车保护可采用较高的压力（高达1.0MPa）进行注浆，注浆材料与衬砌混凝土结合成整体，提高衬砌结构的整体性，在短时间修复各种混凝土空洞及缺陷。一般情况，注浆在混凝土浇筑完即可开始，注浆施工时间２ｈ左右，不占用隧道任何作业工序时间。注浆管采用RPC注浆管，RPC管为高性能水泥基材料，与混凝土粘接性能良好，且本身强度高，易于切割，便于衬砌台车脱模。注浆料采用各项指标达到或优于衬砌混凝土性能的充填砂浆，同时具有良好的流动性和可泵送性，微膨胀，可施工时间长，不泌水不收缩，凝结后强度高。注浆采用专用的制浆注浆一体机，机器泵内高压力可达4MPa，且设备走行及操作方便，作业强度小效率高。
2、衬砌拱顶带模注浆施工要点
2.1 作业准备及技术要求
2.1.1 作业准备
（1）制定施工安全保证措施，提交应急预案。
（2）对施工人员进行技术交底与施工安全交底，对参加施工人员上岗技术前培训，考试合格后持证上岗。
（3）做好现场劳动力组织，准备好各种施工机械，并保证施工设备机具的良好使用性，性能满足施工要求。
（4）各项施工材料准备齐全，并按规定进行检验合格后方可投入现场使用。

2.1.2 技术要求

（1）拱顶带模注浆采用拱顶预埋RPC管进行注浆。
（2）制浆及注浆设备选用拱顶带模注浆一体机。
（3）注浆材料采用专用微膨胀结合砂浆料，水料配合比初步选定为0.18，施工中根据工艺试验总结参数具体确定。
（4）拱顶带模注浆时间为衬砌砼浇筑完成后2小时内，砼初凝之前进行。
2.2 施工程序及工艺流程
拱顶带模注浆施工步骤如下：
（1）安装PRC注浆管并顶紧防水板。根据衬砌几何要求使改造后的模板就位后，将准备好的PRC 注浆管（兼做排气孔、观察孔）通过改造后的预留孔处进行“试穿”量测划线，确定检测衬砌厚度是否满足设计要求，具体标准以PRC注浆管顶住防水板长度＋２cm为准。
（2）记录PRC注浆管埋入深度。安装注浆管定位法兰，固定法兰与定位法兰之间放置密封胶圈，拧紧避免漏浆，将PRC管穿入顶紧防水板，RPC管下料长度以顶住防水板外漏＋２cm。
（3）注浆液制备及带模注浆。拱顶注浆原则上按照从低端向高端开始注浆。衬砌混凝土浇筑完成后及时进行注浆，注浆材料采用微膨胀水泥浆，水灰比6∶10；注浆采用拱顶带模注浆一体机进行操作。浆液要求连续拌制，拌制过程中严格监控材料用量，确保浆液质量。
（4）观察压力表和排气管出浆。注浆结束标注以排气孔和端头模板流出浓浆即结束注浆。若台车模板处出浆压力达到1.0MPa，仍未出浆，应更换注浆孔注浆，直至中间排气孔和端模排气孔流出浓浆3－5ｓ时停止注浆。
（5）注浆结束，关闭球阀，卸下注浆软管。浆液初凝后卸掉定位法兰。
3、施工质量控制措施
通过对隧道二次衬砌拱顶空洞质量病害原因分析发现，有些现场技术管理人员对隧道衬砌实际需要的混凝土数量不清，造成混凝土供应量不够，实际衬砌在未浇筑满的情况下停止，混凝土施工配合比中水灰比偏大，混合料坍落度大，混凝土振捣不密实，混凝土自重下沉，混凝土收缩徐变等，均可能产生空隙形成空洞。根据隧道拱顶空洞形成原因，首先要加强隧道衬砌封拱顶工艺水平，确保满足衬砌混凝土设计厚度。其次采取带模注浆新技术，按照要求提前做好注浆准备工作，严格控制好注浆压力、注浆流量，满足注浆结束标准及结束注浆要求。再次，做好隧道施工管理的标准化、规范化，保证全工序工艺达标，从而从施工工序工艺源头上预防隧道拱部衬砌厚度不够、拱顶出现空洞等质量病害。
隧道衬砌拱顶带模注浆工艺能在施工中有效的提高注浆的质量，使衬砌整体结构性更好，该工艺使用高性能的微膨胀充填砂浆，一次性的解决衬砌施工缺陷，具有显著的综合经济效益，能够大量节省后期成本，其操作简单、不占用正常衬砌时间、加快工程进度、综合施工成本较低，并在施工中能让工人更容易掌握该施工方法。