二次衬砌施工方法及预防二次衬砌开裂

1、二次衬砌施工方法及预防二次衬砌开裂主讲：王永东概述1二次衬砌施工方法2施工缝及空隙的处理3减少及预防二次衬砌开裂4二次现浇混凝土衬砌施工 在公路隧道及地下工程中常用的支护衬砌形式主要有：整式衬砌、复合式衬砌及锚喷支护。整体式衬砌即为永久性的隧道模筑混凝土衬砌（常用于传统的矿山法施工）；复合式衬砌是由初期支护和二次支护所组成，初期支护是帮助围岩达成施工期间的初步稳定，二次支护则是提供安全储备或承受后期围岩压力。锚喷衬砌的设计基本上同复合式衬砌中的初期支护的设计，只是应增加一定的安全储备量。 一.概述常用的支护衬砌形式1整式衬砌（传统矿山法）2复合式衬砌（新奥法）3锚喷衬砌 按照现代支护理论和新奥

2、法施工原则，作为安全储备的二次支护是在围岩或围岩加初期支护稳定后及时施作的，此时隧道已成型，因此二次支护多采用顺作法，即由下向上，先墙后拱顺序连续灌溉。在隧道纵向需要分段支护，分段长度为9m12m。二.二次衬砌施工方法 二次衬砌多采用模筑混凝土作为层衬砌结构。由于时间因素影响很多，二次衬砌和仰拱的施作，直接关系到衬砌结构的安全。过早施作会使二次衬砌承受较大的围岩压力，拖后施作会不利于初期支护的稳定。因此，在施工中通过监控量测掌握围岩与支护结构的变化规律，及时调整支护与衬砌设计参数，并确定二次衬砌和仰拱的施作时间，使衬砌结构安全可靠。隧道泵送模注衬砌施工工艺框图 中心水平测量矮边墙基顶修凿衬砌台

3、车轨道辅设脱 模松开各丝杆千斤顶用千斤顶将过模脱开用液压千斤顶将过拱模脱开松开轨道卡台车就位紧固下部中间支孔千斤顶紧固轨道卡行走定位水平定位立模用液压千斤顶高速拱部标高拱部中心线定位立模用液压千斤顶高速拱部中线边墙模板预定位拱墙模板固定成型用边墙液村千斤顶高速边墙净空紧固各丝杆千斤顶涂脱模剂灌注混凝土泵送砼经前后灌注口入模分层灌注脱模养生混凝土输送管从拱顶中间灌注口入模前后两端挤压施工准备定位立模灌注砼二次衬砌现场作业 二次支护多采用模筑混凝土作为内衬衬砌 二次衬砌混凝土施工除应遵守公路隧道施工技术（JTJ042-94）有关规定外，尚应符合下列要求：（1） 混凝土混合料必须同时输入搅拌机；（2

4、）采用混凝土拌和楼、搅拌车及泵车送混凝土时，要求搅拌在输送混凝土时不得停拌，自进入拌和机至卸出的时间，不得超过混凝土初凝时间的一半；（3）初期支护基本稳定后，应及时修筑二次衬砌，当混凝土强度达到2.5Mpa时即可脱模。二次衬砌混凝土施工主要技术要求10二次衬砌施作时间确定 二次衬砌的施作时间，应在围岩和锚喷支护变形基本稳定后进行。主要条件是：（1）位移速率有明显减缓的趋势；（2）拱脚附近水平收敛小于每天0.2mm；（3）已产生的位移占总位移量的80%以上。其位移与位移速率是以采用机械式收敛计实测数据为依据的。水平位移与拱顶下沉速度，以安全考虑，是指至少7d的平均值，总位移值可由回归分析计算求得

5、。11 自稳性很差的围岩，可能在较长的时间达不到上述基本稳定的条件，喷混凝土将会出现大量明显裂缝，而支护能力难以加强，此时则应及早施作仰拱，以改变围岩变形条件。若围岩仍不能稳定，应提前施作二次衬砌，以提供支护抗力，避免初期支护坍垮。 如二次衬砌仅作为保护防水层的不承重结构，其厚度小、自重轻，无论单、双车道隧道，当混凝土强度达到2.5Mpa时，即可拆模。 典型的位移时态曲线 泵送混凝土施工技术要求1、泵送混凝土坍落度 （1）振动时通常为8cm12cm；（2）不振捣时通常为15cm21cm。2、最小水泥用量管径分别为100mm、125mm和150mm时，其最小水泥用量分别为280kg/m3、290

6、kg/m3及300kg/m3。3、石子粒径管径分别为100mm、125mm和150mm时，其石子粒径分别为小于或等于20mm、25mm和40mm。4、泵送物含气量应为5%左右为宜二次衬砌完工 隧道工程二次衬砌背面的防水混凝土施工缝与伸缩缝、沉降缝一样，对隧道漏水有重要影响，所以均必需注意处理。防水混凝土的施工缝须作防排水处理，一般可采用塑料止水带或橡胶止水带，基本无水地段可采用企口式或台阶式施工缝。止水带品种较多，可经技术经济比较后选用。如设置止水带后仍有渗漏水时，则需进行堵漏或设置排水暗槽进行处理。三.施工缝及空隙的处理二次衬砌出现渗水橡胶止水带技术性能指标要求 硬度6065邵氏度； 抗拉强

7、度17.6519.61Mpa； 伸长率450%以上； 老化系数0.85以上； 耐寒性-45。 止水带施工安设工艺 止水带的安设工艺，应视现场施工机具而定。当采用模板台车与泵送混凝土时，宜采用如下的止水带安设工艺： （1）沿设计衬砌轴线，每隔不大于0.5m钻一直径为12mm的钢筋孔；（2）将制成的钢筋卡，由待灌混凝土侧向穿入，内侧卡紧止水带之半，另一半止水带平靠在挡头板上（见图3-6所示）； （3）待混凝土凝固后拆除挡头板，将止水带靠钢筋拉直、拉平，然后弯钢筋卡套上止水带（见下图所示）。下环止水带定位初期支护与二次衬砌间空隙处理 初期支护内轮廓与二次衬砌外轮廓间应紧密结合。由于超挖、坍塌等和原因

8、造成两者之间可能有空隙时，可采用以下几种办法处理，以增强初期支护与二次衬砌之间的粘结。处理方法当空隙不超过允许超挖量时，或由于初期支护施工后洞体净空收敛未达到设计预留变形量时，应根据实际轮廓选择增大加宽值，或以同级混凝土回填密实。当超挖较大，用上述方法不能满足初期支护与二次衬砌间密贴的要求时，拱脚及墙基以上1m范围内采用同级混凝土回填密实，其余部分可根据空隙大小分别选用同级混凝土、浆砌片石或贫混凝土回填。当为较大空隙或坍塌处，应加强初期支护，使其充分稳定后方可进行二次衬砌。此时，较大的空隙或坍塌处所不宜采用一般填料，以避免二次衬砌的局部承载过大，而应增设锚杆钢筋网喷混凝土等措施，以加强初期支护

9、与二次衬砌间的支撑接触。采用贫混凝土回填采用钢支架，钢支撑等用同级混凝土回填密实增设锚杆钢筋网喷混凝土等措施四.减少及预防二次衬砌开裂防止和减少二次衬砌开裂主要措施（1）混凝土加减水剂、膨胀剂或用膨胀水泥由于混凝土收缩和水泥水化发热，使混凝土灌注后温度上升，经3d5d后温度下降等原因，使衬砌受拉超过混凝土极限强度后而出现裂缝。在混凝土中加减水剂、膨胀剂，可以减少单位水泥和水的用量，因膨胀混凝土压密实，从而减少混凝土的收缩应变等。（2）初期支护与二次衬砌间，设置隔离层或低标号砂浆后，减少对二次衬砌的约束。设置防水隔离层，可以使衬砌支护与二次衬砌之间不传递切向力，因此对防止二次衬砌开裂有很大作用。

10、但在辅设防水隔离层之前，应用喷射混凝土或水泥沙浆将初期支护表面大致整平，以改善二次衬砌的条件。但是防水隔离造价较贵，应作经济技术比较。（3）改进混凝土的灌筑工艺和提高其施工技术水平，并加强混凝土震捣和养护，精心施工，以提高混凝土衬砌的施工质量。（4）可在易开裂部位加设少量钢筋，使混凝土裂缝分散而裂缝宽度不超过允许值。 （5）在改进混凝土施工工艺同时，可放慢灌注速度，并在两侧边墙对称分层灌注混凝土，到拱脚处停止1h左右，待边墙混凝土衬砌下沉稳定后，再灌注拱部混凝土衬砌。一次模筑混凝土衬砌环节不宜过长，以免混凝土硬化收缩使衬砌产生裂缝（模板台车一般长度为6m12m）。当混凝土灌注速度过快，沉降不均匀易产生裂缝，拱脚附近裂缝更多。 （6）在衬砌内或易开裂部位，布置少量钢筋，可减少裂缝的产生，并使裂缝分布较均匀而裂缝宽度不超过允许值等。二次衬砌开裂隧道端墙裂缝隧道衬砌剥离（内有黄泥） 隧道衬砌的轴向裂缝 偏压引起的局部裂缝 拱和边墙有施工缝时，容易产生错台 隧道衬砌裂缝分类 拱部与墙部裂缝 二次衬砌有害裂缝处理方法 隧道二次衬砌结构漏水或影响使用的裂缝应用水泥