二衬带模注浆施工方案

蒙华铁路MHTJ-5标段项目经理部隧道衬砌带模注浆施工方案-1-隧道衬砌带模注浆施工方案一、工程概况王家湾隧道位于陕西省延安市安塞县王家湾乡，隧道最大埋深约220m，进口里程DK266+945，出口里程DK274+233，全长7288m。为加快施工进度，解决施工及运营期间通风、排水及弃碴等问题，结合地形、地质条件，于DK269+500和DK271+500线路前进方向左侧设置无轨双车道运输斜井两座；1#斜井位于线路大里程方向的右侧，1#斜井中线与线路左侧中线大里程方向成夹角90°，长度275m，最大坡度10%,最大埋深112m；2#斜井位于线路大里程方向的左侧，斜井中线与线路左侧中线大里程方向成夹角83°，长度293m，最大坡度11.54%，最大埋深64m。斜井均位于黄土高原梁峁区，地形起伏较大，冲沟发育，进出口均位于冲沟中，无路，交通不便。全隧与2017年11月7日全部贯通。二、隧道衬砌施工情况截止2017年12月20日，王家湾隧道衬砌累计施工完成7137.9米，剩余114.1米，全部处于王家湾隧道2号斜井工点施工范围。三、带模注浆施工工装、机具、材料总体施工方案通过对现有的衬砌台车进行改造，在衬砌台车模板拱顶中心线位置沿台车纵向方向设置4个注浆孔，并安装注浆用固定法兰，在浇筑混凝土前预埋活性粉末混凝土（RPC）注浆管，混凝土浇筑结束后及蒙华铁路MHTJ-5标段项目经理部隧道衬砌带模注浆施工方案-2-时通过预埋注浆管处进行注浆。㈠台车改造1.注浆孔位置根据现场12米台车为例，主注浆孔距离侧端模为60～100cm，端模排气孔（也作为注浆孔）距端模边缘100～150cm，中间排气孔（注浆孔）安置在混凝土灌注口之间平均分布。2.注浆孔要求首先，在衬砌台车模板顶部开孔，孔径为40mm。其次，在衬砌台车开孔处焊接固定法兰，采用四周满焊的方式，防止漏浆或注浆时法兰脱落，法兰厚度1cm。蒙华铁路MHTJ-5标段项目经理部隧道衬砌带模注浆施工方案-3-120mm40mm㈡高强微膨胀注浆料1.选用微膨胀注浆料，是因为其具有以下特性：⑴具备塑性微膨胀性能，在初凝前具有较好的膨胀性能，膨胀率1～2%，通过工程实践证明可有效填塞脱空。⑵低水料比，水灰比控制在0.18～0.2，不泌水，具有较高的粘度和抗离析性能。⑶强度高，其强度值不低于混凝土，具备修复混凝土厚度不足部位缺陷的能力。⑷具备良好的流动性，能够沿着混凝土与防水板间隙流动，充分填充混凝土脱空部位。⑸与衬砌混凝土粘接性能良好，粘结力强，具备修复混凝土缺陷蒙华铁路MHTJ-5标段项目经理部隧道衬砌带模注浆施工方案-4-的能力。⑹存储和运输简单，现场操作方便，加水拌制均匀后即可使用。为了充分检验其性能，形成科学的理论依据，我们对高强微膨胀注浆料开展了膨胀率试验、强度试验、膨胀料与混凝土结合性试验3个方面的试验研究。⑺膨胀率试验采用膨胀率检测仪，调配膨胀率分别为1%、1.5%、2%的膨胀料，用以验证膨胀料是否达到要求。采用膨胀率检测仪，调配水灰比分别为0.4:1、0.5:1、1:1水泥净浆，用以比对水泥净浆的收缩率。膨胀率对比试验浆液水灰比浆液初始高度膨胀/收缩高度膨胀率/收缩率1%微膨胀注浆料0.18：1100mm101.0mm1%1.5%微膨胀注浆料0.18：1100mm101.5mm1.5%2%微膨胀注浆料0.18：1100mm102.0mm2%P.O42.5水泥0.4：1100mm97.0mm-3%P.O42.5水泥0.5：1100mm88.5mm-11.5%P.O42.5水泥1：1100mm61.5mm-38.5%试验结论：通过对比试验验证，水泥净浆存在收缩，不能很好的解决拱顶脱空问题，因此采用微膨胀注浆料。同时，设定膨胀料为1%～2%可满足要求。⑵强度试验蒙华铁路MHTJ-5标段项目经理部隧道衬砌带模注浆施工方案-5-微膨胀注浆料抗压强度：依据水泥胶砂强度检验方法（GB/T17671-1999）进行抗压强度检验，试件尺寸40mm*40mm*160mm，7天抗压强度40.2MPa，28天强度达到53.1MPa。微膨胀注浆料抗折强度：依据水泥胶砂强度检验方法（GB/T17671-1999）进行抗折强度检验，试件尺寸40mm*40mm*160mm，7天抗折强度7.2MPa，28天抗折强度达到11.2MPa。试验结论：高强微膨胀注浆料强度高于混凝土。⑶膨胀料与混凝土结合性试验将混凝土与微膨胀注浆料以1:1的比例制作成试件，先投入混凝土，分别间隔0h,0.5h,2h投入膨胀料，养护28d、56d后进行抗压强度检测。微膨胀注浆料与混凝土结合抗压强度试验对比表膨胀料与混凝土结合性试验试验结论1.将膨胀料与混凝土以1:1的比例制作试件，其强度高于混凝土灌注膨胀浆料延迟时间28d抗压强度抗压强度比56d抗压强度抗压强度比试件破坏情况未掺压浆料34.4Mpa/41Mpa/整体破坏同时浇筑36.3Mpa105.543.4Mpa111.9整体破坏40min后浇筑37.4Mpa108.742.7Mpa110.1整体破坏2h后浇筑36.6Mpa106.442.4Mpa109.3膨胀浆料与混凝土分离蒙华铁路MHTJ-5标段项目经理部隧道衬砌带模注浆施工方案-6-试件强度。2.2h后拖入膨胀料，混凝土与膨胀料受压后分离。带模注浆施工工艺应在二衬混凝土浇筑完毕2h内施工完成。㈢RPC混凝土注浆管选用PRC管作为注浆管，是因为其与混凝土和注浆料是同质材料，具有良好的结合性，而PVC管、钢管等其管内残留的注浆料结合性差，容易脱落，对后期列车运营安全会产生一定的影响。同时，RPC管脱模方便，直接敲断即可。1.RPC管与注浆料结合性试验将PRC管内灌满注浆料，经7天养护后，截断为3cm的小段，再将RPC管水中浸泡24小时，取出放入50℃烘箱内干燥24小时，然后在空气中晾置24小时，共计72小时为一循环，累计5个循环，其内部的注浆料仍不脱落。2.RPC管技术参数指标⑴尺寸：长80cm，外径为35mm,内径为12mm,壁厚11.5mm,与注浆定位法兰尺寸匹配，满足带模注浆使用要求。⑵抗折强度：通过试验总结，当RPC注浆管成品抗折强度大于2400N时，即可以满足要求，具有抵抗封顶混凝土泵送流动力的能力，保证PRC注浆管不折断、不倾倒。㈣注浆机注浆机技术参数制浆部分采用立式双层搅拌机，上层为搅拌桶，下层为储料桶。蒙华铁路MHTJ-5标段项目经理部隧道衬砌带模注浆施工方案-7-搅拌速率为50～72转/分，搅拌桶容量为200升，储料桶容量为200～400升。搅拌桶表面有过滤筛及振动下料电机。注浆部分宜采用活塞式压浆机，电机功率不低于6KW，注浆活塞可承受压力不低于5.0MPa。等效垂直输送距离不低于40m。㈤注浆连接件用于注浆的注浆连接件包含定位法兰、连接套管、止浆阀门以及快速接头。定位法兰厚度10mm，外径120mm，内径40mm，定位法兰焊接RPC注浆管用套管，套管长度50mm，内径38mm，用于固定RPC注浆管，防止被混凝土挤倒。120mm38mm50mm四、带模注浆施工操作流程及要点㈠安装RPC管蒙华铁路MHTJ-5标段项目经理部隧道衬砌带模注浆施工方案-8-从定位法兰中试穿RPC注浆管，标记和测量穿入的长度。2.RPC注浆管管口制作，切除RPC注浆管多余长度，并在端头切割“十字”溢流槽，深度5mm，宽度3mm。3.安装RPC注浆管，溢流槽端朝上，紧贴防水板或初支面，安装RPC注浆管的固定法兰。蒙华铁路MHTJ-5标段项目经理部隧道衬砌带模注浆施工方案-9-㈡混凝土浇筑在进行封顶混凝土浇筑时，观察各注浆孔是否漏浆，以确定拱顶混凝土是否达到注浆管出浆口位置。当各出浆孔漏浆后，认为封顶混凝土基本完成，拱顶混凝土打满。为判断混凝土是否打满提供了一种直观、简单的方法。㈢设备就位及注浆件连接注浆机就位后，安装注浆管及接头，接通电源，调试注浆设备。㈣制浆1.按照水灰比0.18的比例，称重材料，为方便工人操作，采用18公斤的定制容器进行操作。蒙华铁路MHTJ-5标段项目经理部隧道衬砌带模注浆施工方案-10-2.将注浆料和拌和水投入到制浆桶内，搅拌2～3min，搅拌成均匀的浆体。3.打开制浆桶卸料阀门，使浆体快速流出到储浆桶，然后关闭制浆桶卸料阀门。㈤注浆1.注浆顺序：由主注浆孔（即靠近上一板二衬的注浆孔）向台车端模2号、3号注浆孔依次进行注浆，4号孔为备用。蒙华铁路MHTJ-5标段项目经理部隧道衬砌带模注浆施工方案-11-2.当下一个注浆孔出浆，且与制浆桶浆液密度一致时，则更换至下一个注浆孔，依次类推。3.当注浆压力表达到1MPa时，直接跳转至下一个注浆孔。4.各孔注浆结束，当台车端模最高处出浆，且与制浆桶浆液密度一致时，则可结束带模注浆。5.每孔结束注浆后，要关闭止浆阀门。㈥清理1.清洗注浆管、注浆机、接头，并将未使用完毕的注浆料放置到干燥位置进行存储。2.台车脱模后，敲断露在外面的PRC注浆管。五、带模注浆施工管理施工工艺的落实离不开管理层的“管”和作业层的“干”，为了更好的落实带模注浆施工工艺，我项目部主要从以下三个方面强化管理：㈠确管理层的责任：在带模注浆实施初期，我工区安排专人负责，作业面指定技术干蒙华铁路MHTJ-5标段项目经理部隧道衬砌带模注浆施工方案-12-部负责，并明确了“谁观察，谁负责，谁确认，谁签字”的总体原则，保证带模注浆工艺落到实处。㈡确作业层的责任：我工区成立了专门的带模注浆作业工班，将其与二衬混凝土工班彻底分离，防止出现混凝土工班逃避工区考核而不认真注浆的情况。㈢倒逼施工班组：通过建立带模注浆量台账，倒逼二衬施工班组认真浇筑混凝土，进一步提高二衬施工质量。六、注意事项㈠注浆孔布置在封顶泵管区间位置，且主注浆孔要靠近上一板衬砌，封顶混凝土自由流动之后，其区间的位置是浇筑薄弱区，注浆孔的布置方式是合理的。㈡采用RPC混凝土注浆管，其与混凝土和注浆料为同质材料，具有良好的结合性，对铁路运营安全更有保证，较PVC管更为可靠。㈢高强微膨胀注浆料，膨胀率控制在1%～2%即可满足要求。㈣严格控制水灰比，通过工程实践证明水灰比为0.18时，其流动性和扩散性可以满足注浆要求。㈤带模注浆实施最佳时间为二衬混凝土浇筑完毕后2h，其与混凝土的结合性能最佳。七.安全保证措施（1）灌浆时，灌浆罐内应保持一定数量的砂浆，以防止罐体放空，砂浆喷出伤人，处理管路堵塞前，应消除罐内压力，施工中，应蒙华铁路MHTJ-5标段项目经理部隧道衬砌带模注浆施工方案-13-定期检查电源线路和设备的电器部件，确保用电安全。（2）非操作人员不得进入正在施工的作业区，施工中，灌浆管前方严禁站人。（3）如在夜间施工，应有足够照明并有明显安全警示标志。（4）机械电源开关必须配带闸盒，禁止出现电源铡刀出现裸漏现象。（5）人员在作业面上面走动、施工时注意力要集中，以免坠落摔伤或坠物砸伤他人。八.防空洞监测报警器安装根据蒙陕指挥部组织的现场观摩会议精神，为确保剩余二衬施工质量，对王家湾隧道2号斜井（小里程）二衬台车安装防空洞监测报警器。（1）工作原理:利用液位继电器工作原理，辅助配置相关装置（液位传感器）。当衬砌混凝土浇筑至拱顶最高点时，混凝土为带水导电材料，最高点电极与拱顶预埋的其他电极接通接通，液位继电器工作，控制继电器线圈使声光报警器报警，从而提醒作业人员和技术员，作业人员、技术员共同根据堵头浇筑情况综合判定混凝土浇筑结束时机。（2）工艺步骤：①测量初支净空断面，根据拱顶初支面的平整度情况依次选定最高点并记录，（一般根据拱顶初支平整度情况选取3点或5点）；蒙华铁路MHTJ-5标段项目经理部隧道衬砌带模注浆施工方案-14-②防水板挂设完毕后测量，根据记录依次标示最高点（土工布铺设时拱顶凹处加密布设热熔垫片）；③探测点安装、固定及布线、台车进行就位；④预埋电线路及配电箱、防空洞监测器线路全部联通后做联通效果检查，确保各触点有效；⑤台车加固并预埋注浆管，启动防空洞监测器并进行衬砌混凝土浇筑施工；⑥冲顶施工（拱部灌注孔启用不少于3个）过程中，防空洞监测器发生声光报警