带模注浆施工工艺和作业流程

1、术语和定义

（1）拱顶带模注浆

    通过对衬砌台车进行改造，在衬砌台车模板中心线位置沿台车纵向方向设置一定数量的注浆孔，并安装注浆用固定法兰，在浇筑混凝土前预埋活性粉末混凝土（RPC）注浆管，混凝土浇筑结束后及时从预埋注浆管处进行注浆。

（2）主注浆孔

    距离上一循环衬砌最近的注浆孔为首选注浆孔，称为主注浆孔。

 （3） RPC预埋注浆管

    由普通硅酸盐水泥、硅砂、矿物掺和料、聚羧酸减水剂、高强钢丝网、其他助剂等经过高温热合等特定工艺条件生产出来的水泥基复合材料，简称RPC注浆管。

（4）微膨胀注浆料

    由普通硅酸盐水泥、超细掺和料、聚羧酸减水剂、微膨胀剂、硅砂等为主要成分，经均匀复合而成的，具有微膨胀性能，良好的流动性和泵送性，与衬砌混凝土具有良好的结合性能，通过高压注浆机注入到隧道衬砌与防水板间的脱空区的一种注浆材料。

   （5）衬砌台车注浆孔设计

    5.1 注浆孔数量

    按照台车长度设计注浆孔数量，9-12m台车不少于4个注浆孔。如果衬砌中有钢筋网时可适当增加注浆孔数量。

    5.2 注浆孔位置

    12m台车注浆孔位置布置见下图，主注浆孔距离侧端模为60-2500px。端模排气孔（也作为注浆孔）距端模边缘100-3750px。中间排气孔（注浆孔）安置在混凝土灌注口之间平均分布。

    在初始设计注浆孔位置时，当设计位置与台车钢梁位置有冲突时，可将注浆孔位置进行适当调整。

    5.3 注浆孔要求

    首先，在衬砌台车模板顶部开孔，孔径为40mm。

    其次，在衬砌台车开孔处焊接固定法兰，固定法兰采用四周满焊方式，防止漏浆或注浆时法兰脱落。固定法兰连接螺栓在模板外侧，法兰厚度25px。

注浆孔布置示意图

模板固定法兰、注浆管定位法兰示意图

注浆管及注浆连接器

2、二衬台车改造

通过对二衬台车的改造，实现对二衬拱顶脱空带模注浆，在二衬浇筑完成2～6h时间后，在不脱模的情况下方可实现对二衬拱顶脱空进行注浆，有效的提高施工效率，确保二衬拱顶的密实。

（1）二衬台车拱顶开孔

二衬台车拱顶开孔布置示意图

在二衬台车拱顶分别开4个孔（如图所示），孔口直径100px，依次编号为1#孔、2#孔、3#孔、4#孔（从已浇筑完成的二衬端头开始编号），1#孔距已浇筑的二衬0.6～1m，4#孔距外侧二衬模板端头1.0～1.5m，2#、3#孔在1#、4#孔间均匀布置。其中1#、2#、3#孔为主注浆孔，4#孔为排气孔。

（2）焊接固定法兰

焊接固定法兰示意图

在台车已开孔位置分别焊接固定法兰（如图所示），固定法兰外径120mm，内径40mm，用以固定RPC注浆管及定位法兰，法兰采用满焊连接。

（3）安装定位法兰

安装完成的定位法兰

在已安装好的固定法兰上安装定位法兰（如图所示），定位法兰外径120mm，法兰钢管内径37.5～38mm，外径40mm，高度50mm，并在定位法兰中插入RPC注浆管。

（4）RPC管切槽

RPV注浆管“十”字溢流槽

在RPC管端头切割“十”字溢流槽（如图所示），槽深5mm，槽宽3mm。在RPC注浆管安装时，“十”字溢流槽应朝上紧贴防水板。

（5）安装RPC注浆管固定管，连接拱顶带模注浆一体机

拱顶带模注浆一体机连接示意图

在安装完成RPC注浆管后，安装RPC注浆管固定管，固定管底部连接拱顶带模注浆一体机注浆管。

3、拱顶带模注浆施工工艺流程

4、拱顶带模注浆工艺核心技术

（1）核心一：通过预埋径向RPC管，预判拱顶衬砌厚度，观察灌注混凝土时RPC管口的溢浆情况，解决衬砌厚度不足的问题。

（2）核心二：混凝土灌注结束后及时进行带模注浆，RPC注浆管管口均溢浆，表明注浆饱满，解决拱顶脱空问题。

（3）由于及时注浆，浆体与混凝土结合完全，衬砌结构整体性好。

（4）通过统计每环注浆量可倒逼拱顶混凝土灌注施工质量，同时，可在衬砌台车顶部安装红外线探头进行监控，标准灌注质量。

5、拱顶带模注浆工艺亮点

（1）通过简化预埋管及注浆施工工艺、改进注浆工装及衬砌微膨胀注浆结合料料，将衬砌拱顶浇筑的隐蔽工程转化为“可见”工程，预防衬砌拱顶缺陷。

（2）微膨胀注浆结合料具有修复施工间隙缝、冷缝及混凝土不密实、缺棱掉角等缺陷；通过浆体的渗透堵塞防水板破损，形成“蘑菇”型栓塞，具有堵水功能。

（3）采用隧道衬砌专用注浆机注浆，该设备集制浆、储浆、压浆多功能为一体，且具有较高的注浆压力，可充分克服低水料比浆体的管道阻力和浆液垂直输送的阻力。

（4）利用衬砌台车的支撑，混凝土浇筑完及时注浆。施工时间短，不影响其它工序。

（5）统计每环衬砌注浆量，实施过程管理和考核，倒逼施工班组提高衬砌灌注质量。

6、施工工艺要点

在台车上预埋径向注浆管，对二衬施工完2h后及时通过该注浆管进行注浆。注浆可采用专用的制浆注浆一体机进行操作，注浆材料具有微膨胀、高流动性、早强、无泌水、缓凝等特性，不仅起到空洞充填作用，且能起到弥补或修复二衬混凝土的缺陷的作用。

（1）安装RPC注浆管、排气管顶住防水板

根据二衬几何要求使改造后的模板就位后，将准备好的RPC注浆管（排气管）通过改造后的预留孔处进行“试穿”量测，确定RPC注浆管（排气管）的安装长度和检测二衬厚度是否满足设计要求，具体标准以RPC注浆管（排气管）顶住防水板长度+法兰长度（175px）+50px为准。

注浆管及法兰安装、注浆连接接头安装

（2）记录板上记录RPC管埋入深度

根据（1）中操作，在RPC注浆管（排气管）顶住防水板后做好标记记录RPC管埋入深度：标记应为两条线，一条为与二衬模板外模板的线（用来检测二衬厚度是否满足要求）；另一条为二衬模板外模板线+50px，即RPC注浆管（排气管）的下料长度。

（3）浇筑混凝土并观察预埋管出浆

二衬混凝土应对称浇筑，左右两侧混凝土面高差不得超过0.5m，前后高差不得超过0.6m，混凝土浇筑应逐窗逐层自模板窗口灌入，由下向上，对称分层，倾落自由高度不超过2m。浇筑拱顶混凝土时，注浆管作为观察口，看混凝土是否浇注到拱顶，注意观察预埋管是否泌浆为准，必要时可对注浆观察口进行清理，避免堵塞。

浇注拱顶混凝土时注浆口观察出浆

（4）注浆液制备及带模注浆

拱顶注浆原则上按照从低端往高端开始注浆。二衬混凝土浇筑完成2～3h后进行，注浆材料采用充填砂浆，水灰比为0.18；注浆采用隧道衬砌专用带模制浆注浆一体机进行操作。浆液要求连续拌制，拌制过程中严格监控材料用量，确保浆液的质量。

（5）观察压力表和排气孔出浆

注浆结束标志以排气孔和端头模流出浓浆即结束注浆。若台车模板处出浆压力达到1.0MPa，仍未出浓浆，应更换排气孔注浆，直至中间排气孔和端模排气孔流出浓浆时停止注浆。

端头泌水泌浆                                                      预埋纵管出浆

（6）注浆结束，卸下注浆机软管，将灌浆管孔封堵密实。

（7）浆液初凝后卸除定位法兰。

7、拱顶带模注浆现场施工操作图片

第1步：备好端头带有“U”槽的RPC注浆管        第2步：台车顶部预留螺栓（首次安装）

第3步：采用注浆管量测二衬模板                  第4步：量测后对注浆管做好标识

                                                与防水板之间的距离做好标识

                            第5步：根据标识进行切割（长              第6步：安装切割后的RPC注注浆管
                                                      度为标识长度+50px）

第7步：RPC注浆管安装后，安装                     第8步：注浆时从上至下依次连接
                   法兰固定RPC注浆管                                    变径接头、压力表及注浆软管

带模注浆作业流程

1、注浆前准备工作

（1）主注浆孔上连接带有阀门、压力表及快速接头的注浆接头。

（2）安放带模注浆一体机。设备放在上一循环衬砌下方，且靠边放置，贴安全警示反光条。

（3）备足注浆材料，放置在制浆机附近，且底部须进行防潮防水隔离，防止施工等各种用水浸湿注浆材料。

（4）根据注浆设备要求，进行设备、注浆管润湿和泵送检校。

2、制浆作业流程

（1）按照材料配合比，计算每盘材料量和拌合水量，并使用专用的盛水器具。

（2）开动搅拌机，先加入一半的注浆材料，然后加入全部的拌合水，再继续加入另一半注浆材料，搅拌2～3min（或者遵照设备使用说明），搅拌成均匀的浆体。

（3）打开制浆桶卸料阀门，使浆体快速流出到储浆桶，然后关闭制浆桶卸料阀门。

（4）按照上述方法循环制浆。

3、注浆作业流程

（1）浆料放入到储浆桶后，将注浆管放到排水沟边缘，启动注浆机，将管体中的水全部挤出后，停止注浆机。

（2）将注浆管管头提升到衬砌台车上，与台车注浆接头连接。并将注浆管固定到台车上，悬空部分固定到台车侧面。

（3）启动拱顶带模注浆一体机，开始注浆。注浆顺序由主注浆孔向端模注浆孔依次进行注浆。

（4）注浆过程中，观察台车压力表和端模出浆情况。如果端头模圆弧最高点漏浆，先停止注浆机，并及时对漏浆处进行封堵，然后继续注浆，直至端头出浆浆体密度与制浆机中一致。更换至下一个注浆孔，依次类推。

注浆时，如果台车处压力表超过1.0MPa，直接转至一下注浆孔。每一个注浆孔均需注浆，但在注浆过程中进行其它孔注浆时未注浆的注浆孔流出达到相同密度的浆体时，该孔可以封闭，不进行注浆。RPC注浆管内须饱满，注浆完毕更换注浆连接件时应及时封堵RPC注浆管。

（5）结束注浆。各孔注浆结束，端模最高处出浆浆体密度与制浆桶中一致，结束注浆。

（6）记录注浆总量、注浆开始时间和结束时间。

（7）留样检测。分别在制浆机和台车注浆软管管头处进行抽样，检测浆体密度。浆体密度与实验室的测试值相差不得超过1.5%。在台车注浆软管管头处抽样，进行抗压强度和抗折强度试验。每进行10板注浆进行一次浆体密度检测和同条件强度检测，检测28d强度试件的抗压强度和抗折强度。

4、注浆结束清理工作

（1）将未使用完的注浆材料拉回到干燥位置贮存，并采取必要的隔离和防潮措施。

（2）隧道内有排水设施的，可在隧道内清洗注浆一体机、注浆管道；隧道无排水设施的，将设备拉到隧道外指定位置进行设备清洗。

（3）拆卸注浆连接头，并及时堵塞RPC注浆管管口，防止漏浆。

5、预留注浆孔表面防护

拱顶经地质雷达或敲击检测合格后，注浆管外漏部位使用角磨机切割打磨平整，并使用改性环氧树酯进行表面处理。对内部完全密实的注浆孔，以注浆孔为中心涂刷改性环氧树脂胶，涂刷范围为半径250px。注浆孔未完全密实的，先使用环氧树脂胶泥封堵注浆孔，封堵深度不低于125px，然后表面再涂刷环氧树脂胶，涂刷范围为半径250px。