复合衬砌在隧道施工中的应用

2023.07.18

李林

摘要：近年来，在隧道的施工中出现了一种新型的支护结构，那就是复合式衬砌。本文将详细介绍复合衬砌在隧道施工中的应用。

关键词：复合衬砌；隧道施工；应用

0 前言

复合式衬砌在隧道工程中得到了广泛的应用。复合式衬砌是指分内外两次先后进行施工的隧道衬砌。在开挖坑道后，首先进行外层的柔性支护，也称喷锚支护，亦为初期支护。围岩可以产生一定的变形，但是不能造成过度的变形。等围岩变形稳定后，就可进行内层衬砌的施工，也称二次支护。一般情况下，内外衬砌间要设置防水层。下面将详细阐述复合式衬砌结构在隧道工程中的应用。

1 复合衬砌在隧道施工中的应用

（一）超前灌浆

为了确保隧道工程开挖过程中围岩的安全性，需进行超前灌浆的施工工序，减少围岩的渗水量，提高围岩的稳定性。超前灌浆一般使用的都是强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥。如果在溶蚀的大理岩砂部位，可以采用磨细水泥灌浆，其过程中用到的水需符合相关国家标准。拌制水的温度不能低于5℃，亦不能高于40℃。掺合料为砂和水玻璃。超前灌浆的施工工序要符合自上而下、孔口循环、全孔一次灌注等原则。

（二）喷锚支护

（1）锚杆施工

锚杆是隧道工程中的支护结构，其钻孔一般使用风动凿岩机进行施工，然后利用高压水清洗。一般隧洞中的锚杆都是设计成梅花状的分布形式，锚杆钻孔的位置偏差不能超过100毫米，钻孔的深度不能超过50毫米。孔轴的方向要与开挖面保持垂直。随后按照先注浆，后安装锚杆的施工工序进行施工。

（2）喷射混凝土施工

首先将开挖面上的浮石及墙脚的石渣、堆积物清理干净，并用高压风水枪对受喷面进行冲洗。然后使用湿喷的方法分段、分区地进行施工，喷射施工要遵循自下而上、紧跟开挖面的原则，混凝土终凝到下一个循环的放炮时间至少为3个小时。喷射的混凝土终凝两个小时之后，要对其进行喷水养护，养护的时间一般为7天，关键部位工程至少为14天。当温度低于5℃时，不能喷水养护。

（3）渗水段的预处理

①滴水段

当点状滴水部位滴水速度小于0.25滴/秒时，可以对其表面进行封堵。水泥中需要掺入一定量的抗渗堵漏剂，抗渗堵漏剂与水的比例为10：3。然后对滴水部位逐个进行封堵处理。

②淋水段

淋水段的地下水呈现线流或者股流的状态，一般使用先引后灌的方式进行处理。首先在出水的部位钻孔，钻孔深度在1～1.5米之间，钻孔的直径为56毫米。并在钻孔中埋设长度为50厘米的钢管，利用埋管将水引出来。钢管与岩壁间的空隙要用棉纱封堵严密，并在棉纱的外部抹上含有速凝剂的水泥砂浆，封堵钢管外壁和岩石的接触部位。三天之后，在埋管周围喷射混凝土，随后再预埋钢管中灌浆。灌浆材料使用纯的水泥浆液，可以使用不同比级的水灰比，比如5：1、3：1、3：1、0.5：1等，灌浆的压力控制在0.6～1.0MPa之间。当在设计的灌浆压力下，注入率小于1.0L/min，且持续了半个小时，意味灌浆结束。

（4）铺设防水板

防水板铺设的施工要求很高，初期支护的喷砼表面必须要保持平整、没有疏松和空鼓的现象，且壁上的凹坑深度与跨度的比值要小于1/6。在铺设防水板前必须将喷层上的杂物清理干净，特别是带有锐利棱角的突出岩包。使用配套的垫塞和钢钉将防水板固定在拱顶和立壁上，并在钢钉位置处使用专用的自粘片进行密封处理。防水板的拼接主要有人工固定和自粘密封条密封两种方式，搭接宽度为100毫米。在搭接处要粘贴宽度为200毫米的自粘卷材，从而确保防水层密封的完整性。预埋件和架立钢筋穿透防水板的部位使用氯丁橡胶和密封胶处理。

（5）隧洞预埋式接缝防水体系

在隧道工程中使用预埋式接缝防水系统有利于提高整体的防水性能。该方法首先将混凝土埋入缝中，等衬砌结构施工结束之后，针对缝的变形及漏水的实际情况采取特定的方法进行封堵，从而达到防水的目标，比如可以注入特种关键材料。通过注入特种材料，可以使缝具有良好的适应伸缩变形的能力，具有更强的防水能力。如果表面比较粗糙，可以使用快凝水泥来填补注浆管路和粗糙平面间的缝隙。用固定夹固定注浆管路，使其紧贴混凝土，采用水泥钉将固定夹固定在混凝土上。固定夹间的距离不能超过25厘米。在管路的末端需要套上一个喇叭接口，另一端上炫耀套上小帽将其封闭。注浆导管需要暴露在混凝土的外面，并且要对其进行保护。注浆导管必须覆盖接缝的整个长度。

混凝土施工缝的变形经过一段时间稳定之后，就可以通过注浆管路将渗漏水的部位封堵住，灌浆材料使用的是LW水溶性聚氨酯和HW水溶性聚氨酯的混合物，LW和HW的配比为7：1。

2 结束语

复合式衬砌的防水一般是在初期支护和二次衬砌间铺设防水板，由于实际施工中受施工环境和施工工艺的影响，防水效果不是很理想，需采取一定的措施进行处理。隧洞预埋式接缝防水技术的应用效果十分理想，希望类似的工程采纳。

参考文献：

[1] 唐朝忠.隧道复合式衬砌裂缝分析[J].铁路工程造价管理，2005（2）.

[2] 张自强.隧道工程的防排水技术[J].建材技术与应用，2001（2）.