施工工法
1.概述
随着国家交通基础建设的迅猛发展，促使公路事业得到了长足的进展。公路工程在公路事业当中起着决定性的作用，而隧道工程在高速公路建设中占重要比例，经常制约路桥施工的连续性，往往成为重要施工节点，它的施工速度与质量是关系到全线公路工程建设成果。
传统的隧道二衬混凝土浇筑采用移动泵管的方式进行布料，此种工艺缺点是混凝土容易离析、粗骨料易集中，造成混凝土表面色泽不一致、强度不均匀，骨料集中处易出蜂窝麻面、“人字坡”等质量通病。布料泵管若不及时移动，就会造成二衬台车两侧混凝土上料高度不一致，造成二衬台车变形过大进而损坏。混凝土浇筑过程中来回移动布料泵管均靠人工手动达到，工人劳动强度大，再加上本项目隧道处于高原高海拔地区，施工环境对工人劳动力影响较大，进而导致劳动效率降低。且传统工艺无法保证二衬拱顶混凝土密实和饱满，存在质量隐患。
为有效解决隧道二次衬砌质量通病，降低工人劳动强度，我项目引进隧道二衬自动布料及冲顶灌注监测系统，构建隧道施工新工艺体系，极大提高衬砌施工自动化水平，提高衬砌施工质量，从技术方面和经济方面都具有重要意义。
2.工法特点
2.1自动布料系统管路可以自动分离、对接，不用人工拆管、换
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管、清洗、接管和固定等，仅需一名操作人员轻松操作控制元件即可实现泵送接口不同位置的变换，节约了劳动力，实现机械化施工，大幅度提高生产效率。
2.2管路均为封闭式，不会造成材料浪费和现场的污染；实现有压输送，便于清洗。
2.3管路分层布置真正实现混凝土分层逐窗下料，成型效果好、衬砌速度快。布料小车可纵向行走换位，左右摇摆分流和上下升降对位。配合管路系统将混凝土自动分流到所需窗口和拱顶，侧模左右对称从下往上逐层依次浇筑，每层管路浇筑完成后进行清洗并关闭。通过混凝土自动布料，分层多点浇筑，克服了“一孔灌到底”浇筑模式导致的混凝土离析，彻底杜绝了“人”字坡冷缝等现象，二衬混凝土浇筑质量大为改观。
2.4二衬冲顶灌注监测系统：当二衬混凝土接触到相应金属感应端头时，报警灯亮起蜂鸣器发出声响，可以有效检测衬砌拱顶灌注饱满情况，预防衬砌空洞的产生。且系统采用低压控制系统，有效保证了作业人员的安全。。
3.适用范围
本工法适用于隧道二次衬砌施工。
4.工艺原理
4.1自动布料总成
由自动布料小车轨道及底座、自动布料小车、布料管道等组成。自
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动布料小车沿着轨道纵向行走换位，左右180°自由旋转和上下升降对位。通过2组油缸控制伸缩，可以快速对接布料管道，实现衬砌混凝土自下而上、左右对称浇筑。
图4.1-1 自动布料系统
4.2二衬冲顶灌注监测系统
由控制箱、固定法兰总成、预警器等组成。当二衬混凝土接触到相应金属感应端头时，报警灯亮起蜂鸣器发出声响，能有效监控拱顶混凝土浇筑情况。
图4.2-1 二衬冲顶灌注监测系统
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5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程 5.1.1 自动布料系统
混凝土罐车就位→管路润管→布料小车定位→泵送混凝土→移动布料小车至下个进料口→泵送混凝土→下一循环→直至混凝土浇筑完成
5.1.2 二衬冲顶灌注监测系统
RPC管长度确定→RPC管刻槽→安装金属感应线→预埋RPC管安装顶管器→连接预警器金属感应线→打开控制箱主电源及报警灯开关→混凝土浇筑→拉出金属感应导线→下一循环。
5.2操作要点 5.2.1 自动布料系统
1、混凝土罐车到位后，将布料系统管路连接至输送泵上，并对准第一个浇筑喇叭口。启动泵送开关，先用水对布料小车各管路进行润管，保证管壁湿润，然后再采用砂浆润管；关闭泵送开关，然后将混凝土卸至输送泵内。
2、将布料小车伸缩旋转装置入料口与台车右侧第一层前端工作窗入料喇叭口对位锁紧，启动泵送开关，调好泵送速度，开始泵送混凝土；待二衬混凝土浇筑高度为500mm左右时，对台车右侧第一层后端工作窗入料管路进行润管。
3、关闭输送泵泵送开关，开启布料小车泵站电机并调节油缸收回布料小车伸缩旋转装置，用抹布清洗入料喇叭口及伸缩装置入料
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口；移动布料小车将伸缩旋转装置入料口对准台车右侧第一层后端工作窗入料喇叭口，关闭布料小车泵站电机，启动泵送开关，开始泵送混凝土；待二衬混凝土浇筑高度为500mm左右时，对台车左侧第一层后端工作窗入料管路进行润管。
4、关闭输送泵泵送开关，开启布料小车泵站电机并调节油缸收回布料小车伸缩旋转装置，用抹布清洗入料喇叭口及伸缩装置入料口；调节布料小车及回转装置将伸缩装置入料口对准台车左侧第一层后端工作窗入料喇叭口，关闭布料小车泵站电机，启动泵送开关，开始泵送混凝土。
5、待二衬混凝土浇筑高度为500mm左右时，对台车左侧第一层前端工作窗入料管路进行润管；关闭输送泵泵送开关，开启布料小车泵站电机并调节油缸收回布料小车伸缩旋转装置，用抹布清洗入料喇叭口及伸缩装置入料口；调节布料小车及回转装置将伸缩旋转装置入料口对准台车左侧第一层前端工作窗入料喇叭口，关闭布料小车泵站电机，启动泵送开关，开始泵送混凝土。
6、混凝土采用水平分层、对称浇筑。输送软管管口至浇筑面垂直距离控制在1.5m以内，以防混凝土离析。浇注过程要连续，避免停歇造成“冷缝”，间歇时间一般不得超过2h，否则按施工缝处理。
7、当混凝土浇注至作业窗下50cm时，应刮净窗口附近的赃物，涂刷脱模剂，关闭窗口。窗口与面板接缝处涂腻子以保紧密结合，不漏浆。
8、混凝土用内部捣固器（附着式捣固器）和插入式震捣器震捣，
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震捣时间每次不超过3Os，震捣捧移动距离不得超过震捣器作用半径的1.5倍，插入混凝土深度一般应插入下层混凝土50～100mm，振实后振捣棒应缓慢拔出。
5.2.2 二衬冲顶灌注监测系统
1、将RPC管通过法兰盘顶到防水板，测量所需RPC管的长度，做好标记。
图5.1.2-1 测量所需RPC管的长度
2、在RPC管其中一端切2条流浆槽深度1.0cm，宽度0.5cm,1条埋线槽深度0.5cm宽度0.5cm。
图5.1.2-2 测量所需RPC管的长度
3、在RPC管切槽端插入金属感应导线，金属感应导线端部卡在0.5cm深的埋线槽内。
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图5.1.2-3 安装金属感应导线
4、预埋RPC管安装顶管器。
图5.1.2-4 预埋RPC管安装顶管器
5、依次连接1～4路预警器金属感应线，为浇筑混凝土做准备。 6、打开控制箱主电源及报警灯开关。混凝土未浇筑满时，提示灯1～4号及5号备用提示灯处于全亮状态，当二衬混凝土接触到1～4号金属感应端头时，报警灯亮起蜂鸣器发出声响。
7、每板二衬结束后，迅速拉出金属感应导线，擦拭干净，下次重复使用。
5.3劳动力组织（见表5.3）。
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表5.3 劳 动 力 组 织 情 况 表
序号 岗位 人数 备注 1 施工现场负责人 1 负责现场的整体工作协调 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
现场技术负责人 质检工程师 安全工程师 试验工程师 测量工程师 施工员 质检员 安全员 试验员 测量员 工人 1 1 1 1 1 1 1 5 2 2 4 负责技术指导工作 负责质量检查工作 负责现场的安全检查 负责试验工作 负责现场测量放样 负责现场的组织施工 负责现场质量检查 负责现场安全检查 负责现场试验工作 负责现场测量放样 负责现场实际施工 6.材料与设备
本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见下表。
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表6-1 施工辅助材料配备表
序名称 号 1 2 3 4 5 6 II-2
7.质量控制
7.1 混凝土衬砌实测项目
表7.1-1 混凝土衬砌实测项目
项次 检查项目 混凝土强度1 (MPa) 90%的检查点的厚度≥尺量：每20m检查1个断面，2 衬砌厚度(mm) 设计厚度,且最小厚度每个断面测5点 在合格标准内 规定值或允许偏差 检查方法和频率 混凝土输送泵 混凝土罐车 衬砌模板台车 附着式振捣器 插入式振捣器 二衬冲顶灌注监测系统 套 1 规格型号 位 量 HBT100型 台 1 12m³ 12m 辆 4 台 1 统 ADQZ135 个 30 ZN-50 个 4 含自动布料系单数备注 ≥0.5设计厚度 按附录R检查：沿隧道纵向9
分别在拱顶、两侧拱腰、两侧边墙连续测试共5条测线,每20m检查1个断面，每个断面测5点 变形缝处≤20 墙面平整度施工缝、2m直尺：每20m每侧连续检3 (mm) 衬砌背部密实4 状况 侧边墙连续测试共5条测线 7.2 工程质量控制标准
《公路隧道施工技术规范》（JTG/T 3660-2020）； 《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2017）； 7.3 质量保证措施 7.3.1 蜂窝麻面
由于模板封堵不严密、布料不均匀、混凝土自由落差过大等原因，致使拆模后混凝土出现蜂窝麻面现象。要求混凝土浇筑前仔细对模板进行检查，确保模板拼缝严密；混凝土浇筑过程中加强组织,充分利用窗口，均匀布料。
7.3.2 胀模
混凝土坍落度大，施工时泵送速度快，模板支撑不牢，导致胀模。要求施工过程中混凝土应进行分层分部浇筑，并控制泵送速度；混凝土浇筑过程中试验室全程旁站，随时关注混凝土性能，确保混凝土性
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其他部位≤5 查5尺，每尺测最大间隙 按附录R检查：沿隧道纵向无空洞，无杂物 分别在拱顶、两侧拱腰、两能满足要求。
7.3.3 裂缝
混凝土坍落度大，养护不到位，导致出现裂缝。要求安排专人进行洒水养护工作，确保混凝土养生条件满足要求。
7.3.4 混凝土质量波动
施工过程中工人随意加水，养护工作不到位，导致混凝土质量出现波动。要求混凝土浇筑时现场技术人员与试验室全程旁站，加强管理，安排专人进行洒水养护工作，确保混凝土养生条件满足要求。
7.3.5 衬砌表面错台
采用整体衬砌台车，准确定位立模，并加强模板的整修打磨。施工缝接头处要严防漏浆，确保接缝处质量。
8.安全措施
隧道二衬施工重大危险源：物体打击、机械伤害、高处坠落、触电。
物体打击：在安装衬砌钢筋，或台车上物体摆放不当而掉落可能会造成物体打击伤害，所以在安装衬砌钢筋的同时应当注意衬砌钢筋的稳固以及台车上物件应谨慎摆放。
机械伤害：洞内出渣车辆通行、台车运行过程中、浇筑混凝土过程中都有可能造成机械伤害。
高处坠落：台车上临边防护不到位，未系安全带从而可能从高处坠落。
触电：施工用电不规范，用破皮电缆线，非专业电工私自接电源
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容易造成触电事故。
8.1安全技术措施：
8.1.1作业人员进洞作业时必须将安全帽、防滑鞋、安全带、反光背心穿戴齐全。
8.1.2台车作业平台必须安装设置不低于1.2m的安全防护栏杆。 8.1.3施工用电必须由专业电工进行操作。
8.1.4混凝土浇筑前，检查泵车、输送管等是否完好。 8.1.5台车上作业工具不得随意摆放，用工具包盛放，用完即放入包内。
8.1.6钢筋安装及焊接时，每个作业人员必须穿戴绝缘防滑胶鞋及绝缘防护手套。
8.2出现紧急情况救援措施：
8.2.1当发生坠落，砸伤，机械伤害受伤事故时及时通知技术员，不要随意搬动伤者，充分询问伤者情况，等待医护人员到场救护。由项目部组织相关人员救护或者送医。发生流血现场可采取合理的止血措施。
8.2.2发生触电事故时，第一时间切断电源，或者用木棍，塑料杆件将触电电线拨开。及时通知技术员组织人员救护。
9.环保措施
9.1加强环保教育，组织职工学习环保知识、加强环保意识，使大家意识到环境保护的重要性和必要性。
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9.2强化环保管理，定期进行环境检查，及时处理违章事宜。 9.3美化施工现场，场地废料处理，指定地点处理，防止水土流失。
9.4消除施工污染，施工废水，生活污水源。工地垃圾尽快运往指定地点深埋。
10.效益分析
10.1技术效益
采用自动布料系统及冲顶灌注监测系统，能够提高机械化、信息化作业程度，降低工人劳动强度，提高衬砌施工质量，有效解决混凝土施工质量病害，符合国家节约资源、降低消耗、提高工作效率的要求。
10.2 社会效益
采用自动布料系统及冲顶灌注监测系统施工，操作简单方便，降低了工人劳动强度，减小了青海省高寒高海拔地区的恶劣环境对工人劳动效率的影响。施工过程中不会造成材料浪费和现场的污染，提高环保效益。
10.3 经济效益
采用自动布料及冲顶灌注监测系统，与传统的溜槽法分仓浇筑相比，每循环混凝土浇筑时间由12～15小时缩短为8～10小时，效率提高了30%，以每月二衬进尺120米为例，每循环节约时间4小时，共计可节约时间为120/12*4=40小时；作业人员由10人减少到4人，
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节约人工60%，工人工资每人每月按8500元计算，每月共计可节约人工费用为8500*6=51000元。另外混凝土外观质量缺陷减少85%，拱顶空洞缺陷减少95%，为后续质量缺陷整治节约了极大的成本。
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