[科普中国]-花边墙衬砌

花边墙衬砌是指边墙做成连续拱形，厚薄相间或柱式时的隧道衬砌。适用于两侧围岩较稳定而没有侧压力的隧道中。能减少边墙的开挖和圬工数量。花边墙衬砌作用是防止围岩变形或坍塌，通常是应用于隧道工程、水利渠道中。

概述花边墙衬砌指的是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。衬砌技术通常是应用于隧道工程、水利渠道中。衬砌简单说来就是内衬，常见的就是用砌块衬砌，可以是预应力高压灌浆素混凝土衬砌。所谓花边墙衬砌是边墙做成连续拱形，厚薄相间或柱式时的隧道衬砌1。

作用花边墙衬砌的作用主要有：

（1）支护围岩，使衬砌与围岩联合工作，保证隧洞安全正常运行。衬砌将阻止围岩发生超限变形，保证围岩稳定，共同承载。初期支护是为了解决隧洞在施工期间的稳定和安全的工程措施；当围岩软弱时，单靠初期支护尚难以保证隧洞的永久稳定和安全，应采用混凝土或钢筋混凝土进行内层衬砌，即二次支护。初期支护与二次支护联合作用，构成复合式衬砌。

（2）加固围岩，增强围岩的整体性，提高围岩承受围岩压力、内水压力和其他荷载的能力。

（3）保护围岩，使围岩免受水流、大气、温度变化、湿度变化的冲蚀破坏，提高工程运行的耐久性。

（4）防围岩渗漏。混凝土衬砌透水性极小，是良好的隔水防渗材料。如混凝土衬砌出现较大的裂缝，则将通过裂缝漏水。因此，现行规范要求，衬砌应不出现裂缝，或者按限制裂缝开展宽度进行设计。

（5）为隧洞围岩固结灌浆提供表面封闭层，以改善围岩的受力性能2。

类型模筑衬砌包括：砖石衬砌、片石混凝土衬砌、钢筋混凝土、整体灌筑的混凝土衬砌。

砖石或混凝土它与就地灌筑的整体混凝土衬砌比较，有在砌筑后能立即承受围岩压力，并易于就地取材；但操作多半依靠手工，进度难于提高，且砌缝容易漏水，防水性能较差。各国早期及中国在50年代初期修筑的隧道，均曾大量采用石料衬砌，已很少采用。

片石混凝土只有在地质条件较好、围岩压力较小、砂子采集困难、运输不便、又无适当定型石料可用的条件下，才考虑采用；但其劳动生产率低，进度较慢，一般不宜推荐。

钢筋混凝土只在地质条件复杂、围岩压力很大，并出现不对称压力或动荷载作用时应用；在八度及八度以上的地震区，隧道洞口也可采用。对有特殊设计要求，或跨度较大的地下建筑物，宜采用钢筋混凝土衬砌。在围岩压力较大、地质条件较差时，将用作支撑的钢拱架作为骨架留存在混凝土衬砌中比较有利。

灌筑混凝土为模筑衬砌中的一种主要施工方式，在铁路隧道、道路隧道、水工隧洞及其他各类地下建筑工程中均广泛应用。这种模筑衬砌便于机械化施工，其整体性和抗渗性均较好；在全断面开挖时，有利于采用金属模板台车灌筑混凝土。缺点是工序多，施工进度慢，灌筑混凝土后不能立即承受荷载，化学稳定性也较差。

施工混凝土衬砌施工包括：准备工作、混凝土制备和运送、灌筑作业、养护、拱圈背部回填和拆模等主要工序，必要时还需向衬砌背后压浆。

准备工作衬砌开始前，要进行测量，检查开挖断面是否符合设计要求，然后架设模板支架或拱架。拱架有钢拱架、木拱架、钢木混合拱架三种。钢拱架运输架设方便，能承受较大荷重(包括围岩压力、衬砌自重等)，拱架下空间大，干扰少，工作方便，一般由工厂预制成套供应。对曲线断面，可利用直线断面拱架，外加梳形木予以调整。拱架架设在边墙模板支架的立柱上，或直接支承在围岩上，架设时要预留沉落量。为弥补测量时发生的误差，以及灌筑混凝土时拱脚内挤的影响，可将拱架的半径适当放大，以保证隧道净空。拱架的间距应根据衬砌地段的围岩情况、拱圈跨度和衬砌厚度，并结合模板长度和厚度确定。拱圈和边墙模板可用干燥无变形的木板制作，但已多采用钢模板。

混凝土制备尽可能采用机械拌和，并应严格按照重量配合比供料，系统地检查其坍落度。混凝土运距较短时，拌和可在洞外进行，用搅拌车送入；隧道较长时，搅拌机可设在洞内。

混凝土灌筑应分段进行，每段长度应根据地质条件、施工方法、衬砌类型和施工进度确定。拱圈混凝土灌筑时，应从两侧拱脚开始向上分层对称进行，须每层进行捣固。混凝土拱圈封顶有活封口和死封口两种。活封口是在逐段从两侧对称灌筑混凝土到拱顶时的合拢封口，每次封口时可改为由纵向将混凝土送入剩下的槽口。死封口则仅在两端相向灌筑拱圈，当混凝土从四面围拢时，最后在拱顶出现缺口，此时须采用特制的封口盒子，盛装混凝土向上顶送把缺口灌满。

在地质条件较差的隧道（或地段）中，灌筑拱圈混凝土时，须根据支撑受力情况，逐步拆除阻碍灌筑作业的支撑。必要时可将拱部受力的木立柱换成支顶在拱架上的混凝土短柱，以顶替受力。后者可灌在拱圈内。顶部无法取出的横梁、纵梁等临时支撑，可留在衬砌背后。混凝土衬砌须按规定时间进行养护。拱圈和边墙背后的空隙必须及时用片石回填密实。当围岩压力较大时，一般须达到设计强度后，才能拆除拱架和模板。

衬砌背后压浆于已修筑好衬砌的地质条件较差的成洞地段，向衬砌背后压注水泥砂浆，能使衬砌与岩层结合密实，以防止围岩进一步变形，并相应地加固衬砌和使其均匀受力；同时堵塞了回填层中的空隙和围岩中的裂隙，能起良好的防水作用。压浆作业宜在衬砌拆模后及时进行。

在全断面开挖隧道灌筑整体混凝土衬砌时，可实行综合机械化，如采用全断面的金属模板台车、风动混凝土输送器和混凝土泵，以及管道输送灌筑混凝土等3。

本词条内容贡献者为:

李晓林 - 教授 - 西南大学