浅谈小半径曲线隧道二次衬砌施工错台缝的防治

滕兴成

林同棪（重庆）国际工程技术有限公司重庆401121

摘要：小半径平曲线隧道在进行二次衬砌施工时，由于施工模板定位加固不够、隧道平曲线小、矮边墙线形质量差因素，二衬浇筑后常出现环向及纵向施工缝的错牙，影响外观质量，本文介绍了如何采取一定措施来预防与减少隧道二衬施工缝错牙问题。

关键词：曲线隧道；二次衬砌；施工缝；防治

一.项目概况及问题

江西九瑞高速南阳二隧道位于江西瑞昌市南阳乡境内，左右线长度分别为530米和532米。隧道处于一个平曲线中，左线曲线半径为1354.590米，右线曲线半径为1424.300米。隧道纵坡为双向坡，左线坡率为+0.52％、-0.978％，右线的坡率为+0.52％、-0.90％，隧道超高3％。本隧道IV、V级围岩设置有仰拱及填充，III级围岩段未设置仰拱及隧道底板。本隧道二衬浇筑采用9米长液压衬砌模板台车，台车顶升油缸及横移油缸设置在拱部。二衬施工工序为：仰拱填充→矮边墙→拱圈及边墙衬砌砼。二衬施工初期，每模二衬均不同程度出现边墙与矮边墙的纵向及前后两模衬砌的环向错台缝，错缝1cm～2cm，且隧道平曲线外弧侧错牙大于内弧侧，严重影响衬砌观感质量，增加了修补工作。

二.错牙原因分析及确定

1.模板台车支模定位偏差。包括①台车加工不精确的尺寸偏差；②作业人员操作不规范及台车测量定位不准而产生的施工偏差；③由于隧道平曲线半径过小原因；④矮边墙施工质量差造成模板定位偏差。

2.由于砼浇筑过程中产生的竖向力或侧压力造成台车模板的位移。包括①由于地基承载力不够使得模板台车下沉；②模板刚度不够，在混凝土浇筑过程中，模板产生挠曲变形而出现变形。③台车定位加固不到位，砼浇筑时侧压造成的模板移动。④砼配合比原因如塌落度太大，外加剂不到位或气温低造成初凝时间过长，或者浇筑砼操作不规范原因（如浇筑速度过快、浇筑砼时台车左右两侧未对称浇筑，高差过大造成台车偏压受力状态，以及混凝土振捣不规范，采用附着式振捣器振捣时间过长，振捣器功率过大）等，造成台车沉降移动，而产生错台缝。主要原因如下：

（1）模板台车支模定位偏差。在台车定位时，现场尺量，发现模板与二衬面拼缝约1cm。①台车模板尺寸偏差。经对衬砌模板台车前后两端断面尺寸比对，最大偏差约5mm，属于主要原因之一；②台车定位不准而产生的施工偏差。经确认，所有作业人员工前均接受了技术交底，测量人员均是持证人员，技能达标；对所使用的全站仪、水准仪、隧道激光断面仪进行了校核，仪器符合要求；再次对隧道支导线点坐标、高程进行复核，无较大偏差。台车定位方法采用的是5点定位法：以衬砌圆心为原点建立平面坐标系，控制顶模中心点，并与隧道中线重合、顶模与侧模的两端铰接点、两端侧模的底脚点来精确控制台车就位。定位方法正确，操作可行，因此该原因非主要原因。③由于隧道平曲线半径过小原因而导致的拼缝差。小半径曲线隧道二衬施工对比直线隧道，由于曲率半径的影响，容易导致模板搭接缝不密贴现象（见图1、2）。由图2可见，搭接缝△≈Lp╳tanθ≈Lp╳θ，θ=L台车长/R隧道；故，△≈Lp╳L台车长/R隧道。其中，△为拼缝差；Lp为衬砌台车模板与上模二衬的搭接长度，θ为台车模板与二衬面夹角，即约等于9m长二衬对应的圆心角弧度值，L台车长为台车长度9米，R隧道为隧道平曲线半径。由式可知△值随Lp及L模的增大而增大，随R隧道减小而增大。以本隧道为例，Lp假设为0.3m，L台车长为9m，R隧道取1354m；计算得出△=2mm，可见理论上该值影响不大，但在实际操作中，由于施工作业人员台车定位会存在误差，台车模板尺寸存在误差，台车模板搭接区任意障碍物，将影响模板贴近上一模二衬面，见图3，这将放大搭接缝值，另外，当隧道平曲线最小半径在200时，如地下联络通道，地形受限的小平曲线半径段，也会造成搭接缝变大；因此，隧道平曲线半径过小是造成模板拼缝的重要因素之一。④矮边墙施工不合理。矮边墙浇筑结束后，二衬台车定位时，侧模钢板底边需紧靠矮边墙外沿，因此，矮边墙外沿平面位置及顺直度将影响钢板是否贴紧矮边墙上沿。现场发现，矮边墙立模放样时，采用每3米一个定位点，仍按照设计曲线放样，而台车模板纵向为直线，无法紧靠，导致纵向接缝错牙，同时也产生环向钢模板接缝缝隙。因此，矮边墙施工不合理是造成错牙的一个主要原因。另外，在曲线段内每模二衬内外侧边长会存在差异，施工人员在台车定位时，若搭接长度不准，将导致台车定位存在偏差，出现拼缝，也是造成台车定位拼缝偏差的一个原因。

（2）砼浇筑产生的竖向力及侧压力造成的模板位移。①台车沉降。无仰拱或隧道底板段，台车轨道及枕木直接落在地面，砼浇筑时压力导致台车沉降，是拱顶部出现环向错牙的主要原因之一。台车轨道采用的是43kg/m的标准钢轨，枕木采用的是200mm*200mm*600cm的松木，枕木安放间距为40cm以内，能够满足上部荷载要求。②模板及台车刚度不够问题。经受力计算书，满足要求。③台车加固不到位，支撑不够或方法不当造成的模板内移。经查，的确存在加固不到位，特别是无仰拱填充段落，由于对地丝杠及内侧丝杠支撑到地面（见图3），局部地面松软，在砼侧压力作用下，丝杠产生移动，因此，台车模板产生位移。另外，浇注起拱线以下时，砼对台车产生上浮力造成台车移动，因此台车加固不到位是纵环向错牙产生的一个主因之一。④砼配合比、初凝时间、砼施工操作不规范等因素。施工时气温在15℃～35℃，隧道内气温稳定；隧道施工时前，泵送砼配合比均是通过工地及中心试验室二级试配确定，砼现场塌落度在160mm~200mm左右，满足泵送要求，砼初凝时间在1.5小时左右，浇筑中途视砼情况控制浇筑速度等，有助于减小模板所受侧压力。经调查，操作人员在浇筑振捣存在一定不规范现象，因此，振捣作业不规范操作是造成台车移动的原因之一。

3.综上所述，引起纵环向错牙的主要原因经排除后汇总如下：①台车内外尺寸偏差；②隧道平曲线半径过小；③矮边墙施工不合理；④台车沉降；⑤台车加固不到位，支撑不够或方法不当造成的模板内移；⑥工人振捣操作不规范

三.错牙预防具体措施

1.施工准备。首先对台车模板进行测量校核及改装，消除模板尺寸偏差；在使用前，全面检查台车行走系统、液压系统、模板顶撑系统等等，选择合格正确的耗材；组织厂家技术人员对台车进行全面维护。施工中每浇筑5模对台车进行一次维护，每浇筑200米对台车整体各系统保养一次，对连接螺栓，铆钉等衔接部位进行着重检查，确保台车处于良好工作状态，定期对台车前后断面尺寸进行扫描比对，不满足要求时需要进行模板矫正。

2.矮边墙施工，考虑平曲线内外弧长差。考虑小半径曲线隧道矮边墙浇筑每节段长度应基本与二衬台车每模有效长度一致，同一节段之间矮边墙线形为直线，并考虑隧道平曲线内外弧长差，外侧矮边墙长度比内侧长几公分。然后精确立模，确保矮边墙模板顺直，浇注砼时振捣充分，及早拆模，在砼强度不高时，对矮边墙顶外边缘线进行弹线取直，用切割机等凿除线外不直顺部分，以便台车定位时边模钢板能够与矮边墙上沿靠紧，不出现缝隙造成漏浆、错牙现象。

3.轨道基础处理。无仰拱段或底板段，台车轨道直接落在地面上，对轨道基础硬化一层厚0.15m，0.5m宽贫混凝土垫层，台车轨道落与垫层上，确保台车不沉降（见图3）。

4.模板定位、局部处理。台车制动后必须安装卡轨器固定行走轮，防止台车浇注砼时产生纵向移动。台车采用5点定位法定位好后，因隧道平曲线半径较小原因或局部模板弧度加工误差导致台车模板端部与上模二衬面无法紧靠，需要对该部位进行局部处理，可采取如下措施予以解决：①根据前述分析可知，曲线隧道错牙值随搭接长度及台车长度的增加而增大，随曲线半径的减小而增大。因此可减小搭接长度，以能够使砼浇筑过程中不出现漏浆、并能起到限制台车位置即可，可按照5cm-10cm进行搭接；②定位模板搭接缝隙局部处理。先将下纵梁内侧丝杠支撑于底部坚硬基础或对水平顶撑槽钢拧紧，并让两道下纵梁有向外的变形趋势，抵抗台车门架的内侧位移；然后用30t螺旋千斤顶一端顶在有缝隙的钢模板背部，另一端顶在台车门架或大梁上，拧紧螺旋千斤顶，将模板挤压至二衬砼面上，同时给台车门架或下纵梁一个向内侧的预压应力，使门架及下纵梁提前产生一个向内的预变形量，平衡内侧丝杠向外的挤压，使台车达到变形极限平衡状态，接着再将其余所有丝杠依次旋紧，使门架或下纵梁保持变形量。施工时注意应采用2台螺旋千斤顶在台车左右两侧对称预加压力，保证台车受力对称。通过局部处理及预加应力，可以立即减少支模前的接缝并有效减少浇筑期的变形，减少错牙，提高外观质量。

5.台车加固及挡头模板安装。液压衬砌台车定位及加固是二衬施工中最重要的一环。台车钢模两侧丝杠能够有效约束台车模板变形，因此需配置足够的丝杠，并根据受力情况调整对地丝杠与地面之间的倾角。丝杠安装，应从与上模搭接一端开始向另一端安设，丝杠旋紧不要一次到位，应分批逐次紧固丝杠。无仰拱填充段落，对地丝杠可以支撑在轨道垫层砼上，有效地阻止台车边模内移（见图3），内侧丝杠可以顶在砼垫层上，若隧道不存在通车情况时，也可以在台车门架之间设置水平顶撑槽钢（见图4），两道下纵梁的内侧丝杠支顶在顶撑槽钢上，并将槽钢锚固在地面上，防止被水平分力抬起。如此可以有效地阻止台车下纵梁在砼侧压力作用下的内移。为了克服浇筑砼过程中产生的上浮力，可以在顶模与拱顶初期支护之间设置限位块，并控制浇筑速度，防止台车上浮。良好挡头模板安装可以有效限制台车前方一端的自由度，防止台车端头甩动，起到加固台车作用。挡头板应定位准确、安装牢固，其与岩壁间隙应嵌堵紧密。木料应选用结实耐用的木材，单片木板宽度不小于300mm，厚度不小于50mm。

6.混凝土的浇筑及振捣。为防止混凝土两侧不对称浇筑产生受力不均现象，在台车做了中央分灰料斗，混凝土浇筑速度为8~12m3/h左右，即台车内混凝土上升速度在1-2m/h内。混凝土分层分仓对称泵送入模，分层厚度不超过0.5m。拱部以下有窗口位置采用插入式振捣器进行砼振捣，插入式振捣器振捣不得振捣钢模板，防止台车移动，拱顶混凝土泵送完成后采用附着式振捣器振捣为主，选择功率匹配振捣器，注重振捣时间控制不超过8秒，防止移动台车。出现漏浆、跑模及错牙等外观缺陷。在浇筑过程中，设专人观察模板、支撑丝杠、钢筋、预埋件和预留空洞的情况，当发现异常时，应立即停止浇筑并采取加固措施。

四.效果检验及不足

通过采取以上措施后，显著地减少了南阳二隧道二衬施工缝错牙现象，外观抽检合格率由原来的75%提高到95%以上，施工速度由原来的2天一模加快到1天一模，并创造了单月完成27模的二衬浇筑最高纪录，减少了修补人工、材料设备消耗，提前了60天工期，达到了节能降耗，节约成本目的。不足之处在于由于台车丝杠及螺旋千斤顶拧得太紧，拆模难度较大，拆模时间增加。

五.结语

本文通过对南阳二隧道出现的错牙质量缺陷进行综合分析后，有助于我们对由于曲线半径小等原因造成的二衬错牙有一个细致地思考，并对二衬台车定位加固理解更加深入，明确其在二衬施工中的重要作用，有助于更好、更快地进行二衬施工，节约成本及工期。本文介绍的方法适应于先矮边墙后拱部边墙整体浇注的小半径曲线段及直线段隧道的二次衬砌施工（有些隧道二衬浇筑工艺无矮边墙），能够很好解决隧道二衬施工缝错牙等外观质量问题，可以为同类隧道二衬施工提供借鉴，在今后的实践中需对该方法不足之处不断修订完善，并推广应用。

参考文献：

[1]中华人民共和国交通部，JTGF60-2009，公路隧道施工技术规范[M].北京：人民交通出版社，2009.9.

[2]中华人民共和国交通部，JTGF80/1-2004，公路工程质量检验评定标准[M].北京：人民交通出版社，2007.12.

【作者简介】滕兴成（1985.04-）男，汉族，重庆市人，大学本科学历，林同棪（重庆）国际工程技术有限公司从事技术管理工作，主要研究方向：路桥工程施工技术研究。

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袋和缓冲物，注意保持根系朝前，梢朝后，并且带土球的苗木苗高不应超过2米，大型苗木可使用木架保持树冠的稳定性。司机在休息时，应将车辆停放在阴凉处，避免阳光暴晒，并及时洒水保湿，同时保持车厢定期通风，避免苗木霉烂。在运输时，还可通过给苗木加盖湿布，保证苗木的含水量。如图1：

3.4树木修剪须合理

修剪苗木树冠，可以适当缓解苗木的水蒸发，维持树木的水体平衡，减轻其招风能力，有利于提高栽植后树苗的稳定性，保持苗木生机。同时要注意维持根部的含水量，不应过分追求整齐的效果而剪掉苗木的分枝骨架，这不利于树木的营养运输。不同种类、不同体形的树木，对根冠修剪的要求也千差万别，一般只对病虫侵蚀过和已腐败的枝干部分进行修剪。

3.5栽植

在确定栽植深度的问题上，主要依据是土壤浇水后的下沉尺寸，且苗木品种不同，栽植手法也不同。在栽植带土球的树种时，应根据土球的高度，预挖好坑，并在树苗放入坑内后，打开土球。如果浇水后出现土壤下沉，就需补填种植土，然后再浇水填平。树木运输到现场之后，应立刻开展栽植工作，为了保证树木的立直，可采用支架支撑。填土时应压实土壤，提高树木的稳定性，在栽植后的一段时间里，需要每天定期浇水，这样才能保证树木与土壤充分接触。

4结语

园林工程建设体现了人们在精神层次上的追求，它能够打造一个舒适清新的生活环境，让人们拥有更加舒适安稳的体验。虽然目前园林工程的施工存在一些问题，但通过不懈努力，一定能够研究出科学的栽植养护方法，园林工程质量一定能够得到不断提高。

参考文献：

[1]刘立家.园林工程施工树木栽植方法与技术要点分析[J].建筑工程技术与设计，2018，（13）：4744.

[2]林桂霞.园林工程施工中树木栽植方法与技术与要点略述[J].建筑工程技术与设计，2018，（17）：5036.

[3]李佳平.园林树木栽植方法与技术要点略述[J].新农村（黑龙江），2018，（9）：122.