隧道二衬平行切缝引气注浆技术研究

文摘   2024-11-13 20:05   广西  

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前言:隧道二次衬砌砼空洞是隧道最常见的病害之一,造成二衬砼承载力下降等隐患,对隧道长期健康运营十分不利。本文针对传统二衬施工中存在的缺陷,根据砼浇筑时流变规律,提出了平行切缝引气注浆新技术。通过引气管、注浆管的安装,不仅能使二衬浇筑过程中形成的“有压气囊”顺利排出,还能对二衬空洞进行注浆回填处理,有效减少了脱空现象。


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二衬空洞产生原因分析


1)光爆控制不好,超欠挖情况较多,初支面不平整。初支面坑洼不平会导致防水板挂设后在其背后形成空洞。

2)防水板挂设松弛度不合适。防水板如果挂设太松,在混凝土浇筑过程中会因挤压形成褶皱,褶皱之间会留下空隙;防水板如果挂设太紧,会造成防水板与初支面之间留下空洞或因压力太大撑坏防水板。

3)二衬封端模板拼接不严,尤其是拱部端头模板拼接不密实,存在漏浆、跑浆现象。混凝土由于自重而在初凝前下沉导致拱部局部混凝土脱空。


4)混凝土在浇筑过程中振捣不密实,浇筑完成后附着式振动器振动时混凝土下沉产生空洞。


5)拱部混凝土浇筑不到位,混凝土冲顶不满,在拱部留下空洞。


6)输送泵的泵管拆除过早,混凝土掉落形成漏斗。在混凝土浇筑后,现场施工人员急于拆下输送管,在拆管时,未形成自稳能力的混凝土掉落下来,形成漏斗,造成衬砌脱空。


7)拱顶注浆管埋设不规范。二衬混凝土浇筑时注浆管堵死导致拱顶回填注浆无法施作,二衬拱顶的脱空得不到填充。


8)浇筑过程中,局部空气无法排出,混凝土浇筑过程中形成的有压气体压力大于泵送压力,导致了脱空。


以上所列第1)至7)条影响二衬空洞产生的原因通过加强工序控制、加强技术交底等均可以得到有效的解决,但第8)条有压气体形成封闭的“有压气囊”造成的空洞,需采用引气注浆方法方可避免,本文主要针对“有压气囊”导致的二衬脱空进行介绍。


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“有压气囊”成因分析


上坡洞混凝土泵送过程中,通过混凝土自身重力往上一模的端头处流动,在输送泵动力足够的前提下,从低处往高处堆积,至模板堵头处浇筑完成,堵头模板拼接处存在空隙,空气能通过空隙顺利排出,经地质雷达检测显示:存在的空洞机率较小,且空洞长度小、体积小、数量少、总占比例较小。但是浇筑下坡洞二衬时,堵头板在低位处,混凝土在浇筑过程中,受重力作用往低位处进行流动,直至堵头板全部被混凝土填充时,至此,所有空隙全部封闭,在输送泵提供的动力作用下,混凝土不断对本次衬砌高位处的空气进行压缩,高位处的空气无法排出,在泵压力作用下,这部分被压缩的高压气体形成“有压气囊”效应,当气压与泵压力抗衡时形成空洞。经地质雷达检测显示:存在空洞机率大,且空洞长度大、体积大、数量多、总占比例大。衬砌空洞主要分布在每一模衬砌的两头和中部,以及在部分超欠挖处引起的边墙脱空。下坡洞产生空洞主要集中在高处。

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对应解决措施


采用PVC管制作引气装置和注浆装置,消除“有压气囊”影响,将注浆时在拱顶形成的 “有压气囊”透过引气管顺畅排出,特别是下坡洞,引气装置排气效果非常明显,从而有效地避免因“有压气囊”产生的空洞。注浆装置通过预留的平行切缝孔,将水泥浆注入至二衬拱顶空洞处,将空洞注饱满,可以有效解决因输送泵压力不足、人工操作失误等产生的空洞。

PVC 管平行切缝示意图

Ø32mmPVC 切缝管为主要部件,接头部位采用 Ø32mmPVC 直通、三通连接,注浆切缝管(双向对称切缝)、排气切缝管(单向切缝)纵向预粘贴于防水板内侧,注浆管、排气管均固定与拱顶两侧,并通过三通连接垂直于模板表面的 PVC管(不切缝),穿过模板表面预留的孔洞,伸出模板外侧。二衬浇筑时,可通过预留的引气管及时引排“有压气囊”内的气体,二衬浇筑完成后,后期检测中如发现有空洞,可通过预留的注浆管和排气管口进行注浆回填空洞。安装时,注意将排气管切口朝上放置,注浆管切口水平放置,即可避免注浆过程中排气管堵塞,又有利于有压气体顺利排出。引气注浆装置拼接如下图。

引气注浆装置拼接

确定拱顶位置,将加工过的防水板包裹注浆管与排气管紧贴拱顶防水板放置,管间距 3~5cm,使用热熔焊技术将包裹着注浆管与排气管的防水板固定在拱顶防水板上,依次加固,加固位置之间间距为 1m。因为Φ32mm 的 PVC 管标准尺寸为 4m,现场二衬一次浇筑 10m,需要使用 PVC 管直接接头连接。

 注浆管、排气管                    注浆管、排气管固定

注浆管与排气管沿线路方向贯通性埋设于本循环二衬拱顶,通过三通与竖向的 PVC管连接,穿过模板表面预留的孔洞,伸出模板外侧,埋设位置详见下图。

纵向预贴注浆管道法横断面示意图

纵向预贴注浆管道法纵断面示意图

某隧道技术经济效益比较表(每模二衬长度按 10m 计算)

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