隧道模注混凝土衬砌施工工艺(隧道工艺标准系列之七)

7 模注混凝土衬砌施工工艺

7.1 总则

7.1.1 适用范围

7.1.1.1 本标准适用于采用钻爆法施工的山岭交通隧道和城市交通隧道。 7.1.1.2 本章节工作内容包括隧道洞身及行车、行人横洞以及辅助坑道的衬砌施工。

7.1.2 编制参考标准及规范

7.1.2.1 公路工程技术标准(JTJ001－97)。 7.1.2.2 公路隧道勘测规程(JTJ063－85)。 7.1.2.3 公路隧道设计规范(JTGD70－2004)。 7.1.2.4 公路工程抗震设计规范(JTJ004－)。 7.1.2.5 公路隧道施工技术规范(JTJ042－94)。 7.1.2.6 公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)。

7.2 术语

7.2.1 活封口

当衬砌混凝土灌筑到拱顶时，需要改为沿隧道纵向进行灌筑，边灌筑边铺封口模板，并进行人工捣固，最后堵头，这种封口称为活封口。

7.2.2 死封口

当两段衬砌相接时，纵向活封口受到，此时只能在拱顶留出一个500×500mm的缺口，待后进行图7.2.2所示的封顶。此种封口称为死封口。

7.3 施工准备

7.3.1 技术准备

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7.3.1.1 熟悉衬砌混凝土施工的作业程序、安全规程与质量要求。

7.3.1.2 提出混凝土的浇筑程序和浇筑分块图（含施工缝的位置），报请监理工程师批准。

7.3.1.3 核测断面的中线、水平和开挖轮廓。 7.3.1.4 放线定位，确定衬砌立模位置。

7.3.1.5 清除虚碴，排除积水，找平支承面。

7.3.1.6 架设安装拱架模板或模板台车就位。

7.3.1.7 进行模注混凝土原材料抽样检查和配合比试验。 7.3.2 材料准备

7.3.2.1 混凝土原材料：水泥、砂子、石子、水、外加剂和混合材、钢筋等。 7.3.2.2 其它主要工程材料：钢模板、铁丝、高压风管、水管等。 7.3.3 主要机具

7.3.3.1 机械：模板台车、混凝土搅拌机、混凝土输送泵（或混凝土运输车）、空压机、振捣棒等。

7.3.3.2 工具：铁锹（尖、平头两种）、风镐、一齿锄、钢卷尺等。 7.3.3.3 测量仪器：经纬仪、水准仪。 7.3.4 作业条件

7.3.4.1 模注衬砌地段的隧道底部虚碴、杂物、淤泥与积水已清理排除干净。 7.3.4.2 隧道中线、标高、断面轮廓经测量检查符合设计要求。

7.3.4.3 模板台车就位并已调试好各机构的工作状态，各部分尺寸符合隧道内轮廓精度要求。

7.3.4.4 混凝土原材料抽样检查合格。

7.3.4.5 混凝土的配合比经试验满足工程要求，并经监理工程师签认合格。 7.3.4.6 混凝土搅拌与运送设备准备就绪，调试运转正常。 7.3.4.7 复合式衬砌的防水层已敷设完毕。 7.3.5 劳动力组织（见下表7.3.5）

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模注混凝土作业劳动力组织 表7.3.5 工 种 施工队长 人 数 工 作 地 点 1 整个施工现场 浇灌混凝土作业区工 班 长 2 1人 混凝土搅拌站1人 技 术 员 安 全 员 质 量 检查员 浇灌混凝土 操作工 搅拌混凝土 操作工 管 道 工 电 工 试 验 工 机 械 工 材 料 员 杂 工 总 计 1 整个作业现场 负责跟班解决施工中的技术问题、控制施工质量等 负责跟班检查安全措施、安全措施的执行情况及安全教育工作，对安全生产负责 负责跟班检查工程质量，组织各工种交接及质量保证措施的执行情况 ，对工程质量负责 等 负责混凝土浇注时施工作业安排； 负责混凝土搅拌时各项工作安排 职 责 范 围 负责跟班组织施工管理工作、协助总 指挥工作1 浇灌混凝土作业区 1 8 4 1 2 1 2 1 2 27 混凝土作业区域 浇灌混凝土作业区 负责混凝土的浇灌、振捣等工作 混凝土搅拌站 负责混凝土的上料、拌和、输送等工作 空压机房至作业区 负责风、水管道的安装与维修，保证其正常工作。 整个施工现场 现场、实验室 负责现场动力、照明、通讯等电器系统的维修保护。 负责模注混凝土各种原材料的材质、配合比与强度的抽样试验工作 负责现场材料供应及管理 负责模注混凝土原材料的搬运及现场清理等 空压机房至作业面 负责混凝土浇注时各种机械维修保养 材料仓库 整个施工现场 注： 1.此表为一个作业班施工配备人员，未计后勤、行政等人员。 2.此表适用于在隧道洞口附近设混凝土搅拌站，采用泵送混凝土的情况。

7.4 工艺设计和控制要求

7.4.1 技术要求

7.4.1.1 二次模注混凝土衬砌的施作时间，在满足下列条件后应尽早施作： （1）各测试项目所显示的围岩和喷锚支护变形已基本稳定，位移速度有明显减缓趋势。

（2）已产生的各项位移已达预计位移量的80％以上。

（3）拱脚附近水平收敛小于0．2mm/d，或拱项下沉速率小于0．15mm/d。 （4）二次衬砌要求距离掌子面不宜超过200m。

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7.4.1.2 自稳性很差的围岩，可能长时间达不到基本稳定条件，当初期支护的混凝土发生大量明显裂缝，而支护能力又难以加强，变形无收敛趋势时，在报经监理工程师批准后，应提前施作仰拱及二次衬砌。衬砌中可采取增设钢筋和提高混凝土强度等级的措施。

7.4.1.3 地下水具有侵蚀性的地段，根据工地水样化验结果，必须针对侵蚀类型采用不同类型的抗侵蚀性混凝土。

7.4.1.4 当围岩类别有变化时，衬砌断面的类别亦应相应变化，但应获得监理工程师批准。围岩较差地段的衬砌，应向围岩较好地段伸延．一般伸延长度为5m。 7.4.1.5 模筑混凝土灌筑应尽最大限度地实施机械化作业。一般情况下，优先采用整体模板台车，混凝土输送泵的配套方式。

7.4.1.6 模注衬砌拱架与模板的架设应位置准确，连接牢固，严防走动，并遵守以下规定：

（1）拱架、模板在使用前要先在样台上试拼装，重复使用时应注意检查，如有变形，及时纠正。

（2）模板接头应整齐平顺，挡头板与岩壁间缝隙应嵌堵紧密。 （3）应按隧道中线确定拱架位置。

（4）对墙基标高进行检查。立曲墙架时，应标出路面水平控制位置。 7.4.1.7 模注衬砌混凝土的施工应满足下列技术要求：

（1）模注混凝土的配合比、原材料的计量、拌和、运输、养生和沉降缝、施工缝的处理，必须符合图纸规定。

（2） 除非获得监理工程师的批准，隧道工程所有混凝土均应采用带自动计量的混凝土拌和站(楼)拌和、混凝土输送泵输送。

（3）混凝土应采用先墙后拱法浇注，非经监理工程师批准，不得使用先拱后墙法浇注。

（4）模注混凝土应震捣密实，无孔洞、无蜂窝麻面。

（5）混凝土应按有关规定取样作强度试验，试验结果应符合图纸要求。 （6）所有养护与拆模工作，都必须遵照有关的规程进行。 7.4.1.8 边墙施工应符合下列要求：

（1）基底虚渣、污物和基坑内积水必须排除干净，严禁向有积水的基坑内倾倒混凝土干拌合物。

（2）边墙基础扩大基础的扩大部分、及仰拱的拱座应结合边墙施工一次完成。 7.4.1.9 在施工安排中，应尽快修筑仰拱，以利衬砌结构的整体受力；软弱围岩地段，仰拱应先于衬砌浇筑完成。

7.4.1.10 对隧道运营期间的通信、监控、供电、照明、通风等设施安装时所需的各种预埋(预留)管件，应按图纸所示的位置准确埋设。 7.4.2 材料质量要求

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7.4.2.1 水泥。拌制混凝土的水泥，可用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和快硬硅酸盐水泥等，必要时也可采用其它特种水泥。水泥品种应根据混凝土结构所处的环境条件和工程需要来选择；水泥标号应根据所配制的混凝土标号选定，一般隧道衬砌应选用不低于325号的普通硅酸盐水泥。 7.4.2.2 砂子。拌制混凝土的细骨料应选用坚硬耐久、粒径在5mm以下的天然砂或机制砂。砂中不应有粘土团块、炭煤、石灰、杂草等有害物资混入。

7.4.2.3 石子。拌制混凝土用的粗骨料，应为坚硬耐久的碎石、卵石或两者的混合物。颗粒级配为连续级配。当通过试验，具有充分技术、经济依据时，也可采用其他的颗粒级配。

7.4.2.4 外加剂。外加剂使用前必须经过试验，确定其性质、有效物质含量、溶液配制方法和最佳掺量。

7.4.2.5 混合材。混合材在使用前应进行材质鉴定和掺入量试验，测定不同掺加量对混凝土性能的影响，确定最佳掺入量。

7.4.2.6 水。模注混凝土用水的要求与喷射混凝土相同。

7.4.2.7 钢筋。主筋应采用螺纹钢筋：规格一般为Φ18～22；箍筋采用光面钢筋：规格为Φ6～12。

7.4.2.8 混凝土应采用机械搅拌，严格按照选定的配合比供料和加水，特别要严格控制加水量，保证水灰比的正确性，使混凝土硬化后能获得设计所要求的强度和耐久性。

7.4.3 职业健康安全要求

7.4.3.1 混凝土搅拌站周围应设置安全防护设施。

7.4.3.2 隧道掌子面距离混凝土衬砌浇注作业区小于200m时，浇注混凝土期间，掌子面应禁止爆破作业。

7.4.3.3 混凝土浇注作业时，除安全检查监督人员外，非操作人员不得攀上拱架。 7.4.3.4 浇注混凝土的操作人员应穿戴安全防护用品。 7.4.3 环境要求

7.4.3.1 混凝土浇注作业区至洞口的距离超过100m后，应进行机械通风，保证作业环境满足3.4.3节的要求。

7.5 施工工艺

7.5.1 工艺流程

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检测断面 放线定位 清理模注场地 架立、绑扎钢筋 移动拱架 联接混凝土输送管 模板安装与定位 混凝土备料与配制 灌注边墙混凝土 灌注拱圈混凝土 封顶 养生 拆模

7.5.2 操作工艺

7.5.2.1 混凝土材料的准备：模筑混凝土的材料与级配，应符合隧道衬砌的强度和耐久性要求，同时必须重视其抗冻、抗渗和抗侵蚀性等。 7.5.2.2 模筑衬砌施工准备：

（1）根据隧道中线和水平测量，检查开挖断面是否符合设计要求，欠挖部分按规范要求进行凿除，并作好断面检查记录。

（2）放线定位。根据隧道中线、标高及断面设计尺寸，测量确定衬砌立模位置，并放线定位。放线定位时，为了保证衬砌不侵入建筑限界，应计入预留沉落量，并注意曲线地段的加宽。

① 施工预留误差量一般是将初衬内轮廓尺寸扩大50mm

② 预留沉落量的数值可根据监控量测数据确定或参照经验确定。

（3）清除浮碴，整平墙脚基面。墙脚地基应挖至设计标高，并在灌筑前清除虚碴，排除积水，找平支承面。

（4）拱架模板整备。目前隧道施工大多使用整体移动式模板台车。模板台车应在洞外组装并调试好各机构的工作状态，检查好各部尺寸，保证进洞后投入正常使用。每次脱模后应清理模板表面，并予检修。

（5）立模。根据放线位置，架设安装拱架模板或模板台车就位，安装和就位后，应作好各项检查，包括：位置、尺寸、方向、标高、坡度、稳定性等。

① 衬砌所用的拱架、墙架和模板，宜采用定型的金属结构。模板应表面光滑，接缝严密，不漏浆。模板表面应在浇筑混凝土前涂刷经过批准的脱模剂。

② 模扳与支架应有足够的强度、刚度和稳定性，能安全地承受所浇筑混凝土的重力、侧压力及在施工中可能产生的各项荷载。

③ 拱（墙）架的间距，一般为1m，最大不超过1.5m。

④ 拱架的夹板、螺栓、拉杆等应安装齐全。拱架(包括模板)标高应预留沉降量，应不大于50mm。

⑤ 立跨度较大的拱架时，在拱架外缘沿幅射线方向，应用支撑与围岩顶紧，防止浇筑中拱架变形。

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（6）浇灌混凝土前，应将初期支护层或防水层表面的粉尘清除干净，并洒水润湿。 7.5.2.3 混凝土的制备

（1）混凝土开始搅拌前，应进行如下准备工作：

① 对搅拌机及上料设备进行检查并试运行。 ② 对所有计量器具进行检查并定磅。 ③ 校对施工配合比。

④ 对所有原材料的质量、规格、品种、产地及牌号等进行检查，并与施工配合比进行核对。

⑤ 对砂石的含水率进行检测，如有变化及时调整配合用水量。

（2）上料：现场拌制混凝土时，一般是计量好的原材料先汇集在上料斗中，由上料斗进入搅拌筒。水及液态外加剂经计量后，在往搅拌筒中进料的同时，直接注入搅拌筒。原材料汇集到上料斗的顺序如下：

① 无外加剂掺合料时，依次进入料斗的顺序为石子、水泥、砂。 ② 有掺合料时,其顺序为石子、水泥、掺合料、砂。

③ 有干粉状外加剂时，其顺序为石子、外加剂、水泥、砂或顺序为石子、水泥、砂、外加剂。

7.5.2.4 混凝土的运送：

（1）当隧道不太长时，混凝土输送泵可安装在搅拌站处，直接接料，泵送入模。 （2）隧道较长时，应采用搅拌车运送混凝土，以防运输时间过长而离析或初凝。 （3）混凝土的途中运输的时间应尽量缩短，一般不应超过45min。运至灌筑地点的混凝土如有离析现象时，应进行再搅拌后方可灌筑入模。

（4）由搅拌站运出的混凝土，在任何情况下均不得在中途加水。 7.5.2.5 混凝土灌筑施工。隧道衬砌混凝土的灌筑应注意以下几点：

（1）浇筑混凝土应尽可能直接入仓，自由跌落(垂直地或倾斜地)距离不应大于l.2m。

（2）保证捣固密实，使衬砌具有良好的抗渗防水性能，但震捣时不得损坏防水层。 （3）应注意对称灌筑，两侧同时或交替进行，以防止未凝混凝土对拱架模板产生偏压而使衬砌尺寸不合要求。

（4）混凝土应分层灌筑，每层厚度一般为150～300mm。

（5）混凝土灌筑必须保证其连续性。灌筑层之间的间隔，应能使混凝土在前一层初凝前灌筑完毕。若因故不能连续灌筑，倘浇筑混凝土因故中断，则在继续浇筑新混凝土前，应先凿除已硬化的前层混凝土表面上的松软层和水泥砂浆薄膜，并将表面凿毛，用压力水冲洗干净。

（6）采用移动式混凝土泵或其它获准的机具连续浇筑时，一次浇筑段长度不应超过30m，并应防止混凝土离析。

（7）衬砌的分段施工缝应与设计沉降缝、伸缩缝及设备洞位置统一考虑，合理确

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定位置。

（8）当混凝土面超过拱顶时，泵管出口应埋设在混凝土面以下，保证拱顶所有空间能填满、填实。

（9）灌筑拱圈混凝土时，应从两侧拱脚开始，同时向拱顶分层对称地进行，层面应保持辐射状。

（10）拱圈封顶应随拱圈的浇筑及时进行；拱顶封口应留70～l00mm。封顶、封口的混凝土应适当降低水灰比，并认真捣固密实，不得漏水。 7.5.2.6 混凝土的养护与拆模

（1）一般情况下，衬砌混凝土灌筑后10～20h即应开始浇水养护。

（2）养护延续时间和每天洒水次数，应根据衬砌灌筑地段的气温、相对湿度和所用水泥的品种确定。

（3）使用普通硅酸盐水泥时一般应连续养护7～14d。

（4）为防止混凝土开裂和损伤，拆模工作应满足7.6.1的质量要求： 7.5.2.7 仰拱、铺底的浇注

（1）应对仰拱和铺底的施作时间、分块施工顺序和与运输的干扰问题进行合理安排。

（2）仰拱和铺底可以纵向分条、横向分段灌筑：

① 纵向通常可分为左右两部分，交替进行，有条件时尽量整体一次性浇筑； ② 横向分段长度应视边墙施工缝、伸缩缝、沉降缝及运输要求来确定； ③ 当侧压力较大时，底部开挖分段长度不能太长，以免墙角挤入。

④ 待仰拱和铺底纵向贯通，且混凝土达到一定强度后，方能允许车辆通行。其端头可以采用石碴填成顺坡通过。

（3）仰拱浇筑前应清除虚渣、杂物、排除积水，保证仰拱坐落在新鲜岩面上。 （4）后于边墙施工的仰拱，浇筑前已成仰拱拱座应凿毛、冲洗干净，保持湿润，再浇筑混凝土。

（5）浇筑仰拱应采用大样板，并由仰拱中心向两侧对称进行，仰拱与边墙衔接处应捣周密实。

7.5.2.8 沉降缝、施工缝和伸缩缝施工

（1）围岩存在对衬砌有不良影响的硬、软岩层分界处应设置沉降缝；

（2）Ⅵ～Ⅴ级围岩洞口约50m范围内，必要时可每隔l0m左右设置沉降缝。

（3）沉降缝的设置位置，应使拱圈、边墙和仰拱在同一里程断面上贯通。 （4）施工缝应近于水平或垂直，并用模板或其他经批准的措施，形成预定的形状，以保证与后续工程紧密地联接，除非另有规定，施工缝不设键槽。

（5）在严寒地区，应在洞口和易受冻害地段设置伸缩缝。

（6）衬砌的施工缝应与设计的沉降缝结合布置。

（7）在有地下水的隧道中，所有沉降缝、施工缝和伸缩缝均应进行防水处理。 （8）隧道整体式衬砌内不允许存在水平接缝和倾斜的接缝。

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7.5.2.9 隧道超挖与衬砌背后空隙处理。隧道超挖部分与衬砌背后空隙必须回填密实，并按下列要求与衬砌同时施工：

（1）边墙基底以上1m范围内的超挖，应用与边墙相同材料一次灌筑。 （2）其余部位，超挖在允许范围内，应采用与衬砌相同材料灌筑；

（3）超挖大于规定时，可用片石混凝土或浆砌片石回填密实(但初期支护必须与围岩密贴)。当围岩稳定、干燥无水时，可先用干砌片石回填，再在衬砌背后压浆。 （4）为防止拱顶形成空洞，应预留压浆孔，二次衬砌完成后压浆。 7.5.2.10 模筑混凝土衬砌防水：见第10章

7.6 质量标准

7.6.1 隧道模注衬砌的允许偏差和检查方法见表7.6.1。

衬砌检查项目表 表7.6.1 检查项目 允许偏差 检查方法 混凝土强度(Mpa) 在合格范围之内 按JTJO74-98附录检查 衬砌厚度(mm) 不小于图纸规定 每40m检查一个断面，用激光断面仪来确定厚度 墙面平整度(mm) 20 每40m用2m直尺每侧检查3处 7.6.2 隧道总体的允许偏差和检查方法见表7.6.2。

隧道总体检查项目 表7.6.2 项次 检查项目 规定值或 允许偏差 检查方法 1 隧道宽车行道 10 每20m(曲线)或50m(直线)用尺量1个断(mm) 不小于图纸规面宽度 净总宽 定 2 隧道净高(mm) 不小于图纸规每20m(曲线)或50m(直线)用尺量1个断定 面高度。 3 轴线偏位(mm) 20 每20m(曲线)或50m(直线)用经纬仪检查1处 4 路线中心线与隧道中将引道中心线和隧道中心线延长至两侧心线的衔接(mm) 20 洞口，比较其断面位置 5 边坡、仰坡坡度 不大于图纸规定 用坡度板检查

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7.6.3 模注衬砌配置有钢筋时，应：

7.6.3.1 钢筋搭接位置和长度必须符合构造要求。

7.6.3.2 钢筋的绑扎和焊接质量应符合施工要求。绑扎缺扣和松扣的数量不应超过绑扎总数的10％，钢筋网片漏焊、开焊不得超过焊数的2％，且不应集中。 7.6.4 为防止混凝土开裂和损伤，模注混凝土衬砌拆模前应满足下列要求： 7.6.4.1 直边墙混凝土应达到设计强度的25%。 7.6.4.2 曲边墙和围岩压力不很大的拱圈混凝土需达到设计强度的70%。 7.6.4.3 围岩压力很大的拱圈要求达到设计强度的100%。 7.6.5 模注衬砌的外观应满足下列要求：

7.6.5.1 洞内无渗漏水现象。

7.6.5.2 混凝土表面密实，任一延米的隧道面积中，蜂窝麻面面积不超过0.5％，深度不超过l0mm。

7.6.5.3 结构轮廓线条应顺直美观。

7.6.6 隧道的铺底即为路面结构的基层(平整层)，其表面高程不得大于图纸规定的基层顶面高程，横坡应与路面横坡一致。

7.6.7 边沟及电缆沟质量要求：

7.6.7.1 按图纸所示标高浆砌好，边沟纵坡符合图纸要求，底面平顺。 7.6.7.2 所有盖板铺设平稳，无晃动或吊空，边缘整齐，两端与沟壁的缝隙应用砂浆填平。

7.7 成品保护

7.7.1 衬砌拆模工作应谨慎从事，防止碰伤边、角、楞面。

7.7.2 在严寒地区冬季灌筑的混凝土，应采取防寒措施，防止冻坏衬砌。

7.7.3 浇筑混凝土时以及拆模时应避免对预埋(预留)管件有所损伤、碰歪等不良情况。

7.8 安全环保措施

7.8.1 安全措施

7.8.1.1 严禁利用拱架兼作脚手架，防止模板走动变形和出现意外事故。 7.8.1.2 浇灌混凝土时，应经常检查输料管和管路接头有无磨薄、击穿或松脱现象，发现问题，应及时处理。

7.8.1.3 浇灌混凝土与出碴等工序平行作业时，模板台架附近应有专职的安全人员看守，台架上应有警示灯或反光标志。

7.8.1.4 施工中，应定期检查电源线路和设备的电器部件，确保用电安全。

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7.8.2 环保措施

7.8.2.1 搅拌混凝土产生的废水，应先经过沉砂池、沉淀池处理后，排入指定的区域。

7.8.2.2 浇灌混凝土后的剩余混凝土、钢筋放样后的边角料，应尽量回收利用，不得随意堆弃。

7.9 质量记录

7.9.1 隧道中线和水平与内轮廓断面检查记录。 7.9.2 混凝土原材料与配合比质量抽查记录。 7.9.3 混凝土强度质量抽查记录。 7.9.4 衬砌混凝土厚度质量检查记录。 7.9.5 钢筋质量、放样、绑扎质量抽查记录 7.9.6 衬砌背后空洞检查记录。

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