沈 昊，许 昱

(1.中国公路工程咨询集团有限公司，北京 100089；2.中交公路规划设计院有限公司，北京 100088)

1 装配式衬砌施工技术的优势

1.1 施工工序简单，施工效率高

衬砌施工是公路隧道施工中重要的一项工程，是隧道洞身周边的永久性支护结构。传统衬砌施工要历经多道工序，包括：现场绑扎钢筋、铺设防水板、安装止水带、浇筑混凝土、进行养护等，使公路隧道施工进度受到严重制约。装配式衬砌技术的应用，有效简化了施工工序，只需将事先预制的衬砌管片吊装成环，直接进行承载，这样就使得隧道施工的进度明显加快，施工效率得到显著提升。

1.2 设计多样化，机械化水平高

(1)隧道装配式衬砌以模块为基本设计单位，通过组合各类模块，形成不一样的建筑外形，采用可装配的内隔墙对大开间进行灵活分割，创造出不同的空间布局，使设计可以更加多样化。

(2)装配式衬砌技术的部件尺寸参数成套的统一起来，减少建筑部件的规格与类型，形成标准化的部件，使部件的通用性和互换性得以提升。

(3)传统的公路隧道衬砌施工以现场湿作业为主，装配式衬砌的主要部件由工厂预制后运输到施工现场，施工人员利用专业设备吊装，由装配工将运输到的各个部件进行连接，免除了传统施工现场湿作业及其他工序。施工所需的工种少，节省了人员分配，施工过程主要为机械化操作，施工机械化水平较高。

1.3 提升施工质量，保障施工安全

在装配式衬砌技术还未广泛应用于隧道支护施工之前，普遍采用传统工序进行隧道支护施工。传统施工手段存在的问题较多，主要包括：振捣不到位、注浆密实度不足、养护不及时、拆模过早等，因此容易出现二衬空洞、开裂，甚至造成隧道塌方，引发严重的安全事故。装配式衬砌技术应用于隧道支护施工，由工厂预制二衬管片，严格保障二衬施工质量，有效避免了传统施工可能导致的质量问题，切实保障了施工的安全性。

1.4 可有效提升隧道的营运、救援效率

隧道营运的核心内容依旧是安全，但一些不可避免的因素会影响隧道营运安全。由于交通事故、自然灾害、隧道自身质量问题等引起的隧道塌方是应急抢险的难点。隧道装配式衬砌技术机械化施工水平高，衬砌管片的质量好，经过拼装即可承载，一旦发生隧道内的安全事故，该项技术可发挥巨大作用，为工作人员在隧道抢险中争取宝贵时间，有效避免严重的生命、财产损失，确保隧道能够尽快修复并恢复恢复营运。

2 隧道装配式衬砌施工的工序流程和重点

2.1 衬砌管片的设计、制作及吊装

分块标准化是隧道衬砌管片设计的重心，需要先研究公路隧道断面，详细掌握后，制定管片分块标准，由此实现衬砌拼装结构的通用性。工厂预制衬砌管片时，需注意控制管片精度(形状、尺寸、预留埋设等)，确保管片符合工程要求，能被顺利安装至工程中；衬砌管片运输至施工现场后实施吊装作业，装配工需整理管片，将不同型号的管片拼装到位，如未按照要求拼装或拼装出现差错，会影响到衬砌结构的耐久性、强度及防水、排水性能。因此拼装工作时要格外注意。

2.2 衬砌管片的背后填充、注浆

衬砌管片的背后填充注浆是施工核心环节，此环节开展时需注意选用合适的注浆材料及注浆工艺。要做到确认初期支护与衬砌管片之间的空隙，根据施工要求选择最为合适的注浆材料，同时以管片间空隙和注浆材料为基础，设计注浆工艺。在开展注浆时要做到：跑浆少、注浆密实，避免空壳现象的产生。

2.3 连接衬砌管片

按照要求科学、严禁地进行衬砌管片连接，可确保衬砌管片良好的防水效果。衬砌管片的连接工艺主要有：销接结构、铰接结构、楔接结构、榫接结构和螺栓连接结构。施工人员需根据衬砌管片的连接要求及连接结构形式特点，因地制宜的选择最为合适的连接方式。

2.4 衬砌管片的防水

衬砌管片的连接孔道、注浆孔、管片接缝及管片自身的细微裂缝是装配式衬砌结构的主要出水点，因此可知，衬砌结构的防水任务繁重，是隧道施工的重要工作之一。管片接缝防水是衬砌结构防水的核心内容，为了防止管片接缝处漏水，施工人员会将密封材料填充进管片接头密封槽中，以满足防水要求，如水膨胀性材料，就是常用的一种密封材料。

3 国内对于公路隧道装配式衬砌的研究进展

3.1 衬砌接缝连接的研究

衬砌管片间的接缝是影响衬砌结构的一大因素，衬砌结构的承载能力会影响到整个公路隧道的承载能力。昝爱琴在研究中对比了不同衬砌接头结构形式的受力性能与施工特征，决定选取弯螺栓连接方式，衬砌环设13个环缝连接螺栓，沿圆均匀布置，用2个螺栓连接相邻的管片块，一共使用16个纵缝连接螺栓。

3.2 管片壁后填充的研究

依施工标准要求，衬砌与二衬管片间最少需预留10 cm空隙，当完成管片拼装作业后，需及时在壁后吹填豆砾石，同时灌注水泥浆进行壁后填充。豆砾石需使用皮带机运送，再装入豆砾石泵中，利用压缩空气填充至管片后，此道工序可以有效避免管片沉降及侧向错动现象。

3.3 衬砌管片防水的研究

隧道衬砌管片防水当前的主要研究方向。目前而言，衬砌管片防水措施主要是沿着管片四周设置一道密封的防水弹性密封垫，在预留的嵌缝槽里进行嵌缝密封。同时将衬砌管片的螺栓预紧，螺栓就会挤压管片的防水胶条，保证防水胶条满足防水要求，从而实现隧道衬砌管片的防水目的。

3.4 现场施工模式的研究

隧道衬砌施工是一项复杂的，高难度的工程，由于隧道的断面较大，施工人员一般不会采用同步开挖衬砌的施工方式，这样会增加施工难度。会先进行开挖初支作业，完成该环节后再开展二次衬砌拼装。在设备进入施工现场前需在洞口做圈梁，作为初环管片安装定位基准，设备出洞后进行混凝土的现浇施工。

3.5 管片拼装整机的研究

公路隧道装配式衬砌施工时，管片衬砌的结构强度、耐久性以及防水、排水效果，都受到拼装设备的影响。当前，国内对于管片拼装整机的研究集中在研发一种适用性广、工作高效、拼装精度高的装配式衬砌拼装设备，并取得了一定成果。管片拼装整机的主要组成部件为：牵引车、管片拼装机、管片吊运系统、空压机组件、水系统、后配套拖车、液压泵站、注浆系统、电气系统和注豆粒石系统。

4 结 语

综上所述，随着科学技术水平的快速发展，我国公路隧道施工技术有了明显提升，隧道工程取得了举世瞩目的成绩。但总体来讲，传统的隧道施工技术还在某些地区延用，这些技术落后、低效，会影响隧道施工的进度及整体质量，甚至可能引发安全事故，造成生命财产损失。