高速鐵路隧道混凝土缺陷處理技術(shù)

肖厚云，張 鵬，劉清名

(中國水利水電第七工程局有限公司二分局，四川成都 611730)

1 工程概況

金牛山隧道位于山東省泰安市境內(nèi)，進(jìn)口里程 DK 465+335，出口里程DK 467+240，全長1905 m。隧道內(nèi)為3‰和12‰的上坡，DK466+365～DK466+635設(shè)置R=30 000 m的豎曲線;隧道進(jìn)口位于R=8 000 m的曲線上，其余位于R=9 000 m的曲線上。金牛山隧道開挖斷面大，隧道內(nèi)輪廓均設(shè)計(jì)采用單洞雙線斷面，開挖斷面約170 m2，有效凈空面積不小于100 m2。該隧道位于丘陵緩坡，山坡自然坡度約15°～20°，最大埋深35.37 m，在DK 466+230～DK 466+330和DK 466+560～DK 466+660下穿京福高速公路。隧道整體采用半包防水、鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)。

2 混凝土缺陷類型及危害

(1)施工縫崩邊崩塊:在時(shí)速350 km動(dòng)車組通過時(shí)的震動(dòng)下和高速壓縮風(fēng)易引起崩塊掉落，會(huì)像子彈一樣擊打動(dòng)車組，給動(dòng)車組的安全運(yùn)行造成隱患。

(2)拱墻干裂縫:在使用環(huán)境中水汽、空氣的濕度、酸堿度、氧化碳化會(huì)腐蝕混凝土裂縫內(nèi)部，使裂縫發(fā)展，進(jìn)而影響到混凝土結(jié)構(gòu)的整體性，破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，從而影響隧道的安全通車和結(jié)構(gòu)使用壽命。

(3)二襯表面翻砂、離析、露筋:在時(shí)速350 km的高鐵動(dòng)車組通過時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的氣流和高壓風(fēng)吹動(dòng)表面的砂粒并形成灰塵，擊打動(dòng)車組并污染隧道內(nèi)的環(huán)境，使隧道內(nèi)能見度降低，影響信號(hào)燈及動(dòng)車組的煙霧探測器，給安全行車造成隱患。另外，隧道二襯的鋼筋保護(hù)層不夠，在長期使用環(huán)境中，會(huì)造成鋼筋銹蝕、銹漲，使混凝土開裂掉塊，給行車造成安全隱患。

(4)二襯滲漏:因電氣化鐵路使用高壓電接觸網(wǎng)，漏水易造成電網(wǎng)漏電，滲漏將危害結(jié)構(gòu)安全和行車安全。

(5)錯(cuò)臺(tái):高速動(dòng)車組通過時(shí)，有很大的氣流和風(fēng)，對錯(cuò)臺(tái)會(huì)形成氣流漩渦和反方向作用力的風(fēng)，擾動(dòng)動(dòng)車，給安全行車造成隱患。

(6)底板找平層伸縮縫滲水:因隧道仰拱未設(shè)計(jì)防水層，在鋪裝找平層上切割的伸縮縫以后會(huì)在高速動(dòng)車的擾動(dòng)下斷裂，從仰拱裂縫下來的水就會(huì)流到表面，高速動(dòng)車通過時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)會(huì)吹起積水，對動(dòng)車的零件和底盤儀表有影響;水還會(huì)腐蝕整體道床裂縫，影響整體道床和仰拱的安全使用及壽命。

3 混凝土缺陷的處理

3.1 施工縫崩邊、崩塊

人工鑿除崩邊和崩塊至堅(jiān)實(shí)的基面，把表面浮塵清理干凈，保持基面干凈、干燥，涂上環(huán)氧類的界面劑，再用調(diào)配好的環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，在施工縫一側(cè)用塑料薄膜留下原來的施工縫讓其正常收縮變形。

3.2 拱墻干裂縫

用微損的辦法——針孔斜側(cè)鉆孔法灌低粘度改性環(huán)氧樹脂加固的辦法。針孔法高壓灌漿材料:HK－UW－3和HK－WG21材料以及快固化無溶劑環(huán)氧樹脂類化學(xué)灌漿材料。①清理:用鋼絲刷清理表面，再用空壓機(jī)把表面吹干凈，詳細(xì)檢查、分析裂縫的情況，確定鉆孔的位置、間距和深度;②鉆孔:使用大功率沖擊電錘等鉆孔工具，沿裂縫兩側(cè)交叉進(jìn)行鉆孔，孔距25～30 cm，鉆頭直徑為10～14 mm，鉆孔角度≤45°，鉆孔深度≤結(jié)構(gòu)厚度的2/3。鉆孔必須穿過裂縫，但不得將結(jié)構(gòu)打穿，鉆孔與裂縫間距≤1/2結(jié)構(gòu)厚度;③洗縫:用空壓機(jī)向灌漿嘴內(nèi)吹風(fēng)，將縫內(nèi)細(xì)小粉塵吹洗干凈，觀察裂縫的情況;④埋嘴:在鉆好的孔內(nèi)安裝灌漿嘴(又稱之為止水針頭，有回止閥的結(jié)構(gòu))，并用專用內(nèi)六角板手?jǐn)Q緊，使針頭后的膨脹螺栓脹開，封閉裂縫表面，保留觀測孔和泄壓出氣孔;⑤灌漿:使用高壓灌漿機(jī)向灌漿孔(嘴)內(nèi)灌注環(huán)氧樹酯漿料，從下向上或一側(cè)向另一側(cè)逐步灌注，當(dāng)相鄰孔或裂縫表面觀測孔開始出漿后，保持壓力10～30 s，觀測縫中漿液的情況，再適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)灌;⑥拆嘴:灌漿完畢，在確認(rèn)環(huán)氧樹酯完全固化后即可去掉或敲掉外露的灌漿嘴，清理干凈已固化、溢漏出的灌漿液，用打磨機(jī)清理表面，基本恢復(fù)原表面色澤。

3.3 二襯表面的翻砂、離析及露筋

用打磨機(jī)對砂化、翻砂的表面進(jìn)行清理，清理到堅(jiān)實(shí)的基面，對露筋(保護(hù)層不夠)用打磨機(jī)對其表面進(jìn)行打磨清理，對于已經(jīng)銹蝕的要除銹打磨，把松動(dòng)的表層清除，用環(huán)氧類滲透型界面劑多次反復(fù)涂刷，待指觸干后用改性環(huán)氧類砂漿和環(huán)氧膩?zhàn)舆M(jìn)行涂刮和粉刷，最后用細(xì)砂紙打磨表面，美化修補(bǔ)表面。

3.4 二襯滲漏

(1)清理裂縫表面;(2)鉆孔:使用電錘沿裂縫兩側(cè)(10～15 cm)進(jìn)行斜鉆孔，鉆頭直徑為14 mm或10 mm，鉆孔角度宜≤45°，鉆頭深度≤結(jié)構(gòu)厚度的2/3。鉆孔必須穿過裂縫，但不得將結(jié)構(gòu)打穿(壁后灌漿除外);(3)洗縫:用高壓清洗機(jī)或空壓機(jī)以6 MPa的壓力向灌漿嘴內(nèi)注入潔凈水，觀察出水點(diǎn)情況，并將縫內(nèi)粉塵清洗干凈;(4)埋嘴:在鉆好的孔內(nèi)安裝灌漿嘴(又稱之為止水針頭)，針頭后帶膨脹橡膠，用專用內(nèi)六角板手?jǐn)Q緊，使灌漿嘴周圍與鉆孔之間無空隙，不漏水;(5)封縫:將洗縫時(shí)出現(xiàn)滲水的裂縫表面用環(huán)氧類快干水泥進(jìn)行局部封閉處理，留觀測位置，目的是在灌化學(xué)漿時(shí)少跑漿;(6)灌漿:使用高壓灌漿機(jī)向灌漿孔內(nèi)灌注化學(xué)灌漿料(107和108混合液)，立面灌漿順序?yàn)橛上孪蛏希矫婵蓮囊欢碎_始，單孔逐一連續(xù)進(jìn)行，當(dāng)相鄰孔開始出漿后，保持壓力3～5 min即可停止本孔灌漿，改注相鄰灌漿孔;(7)拆嘴:灌漿完畢，確認(rèn)不漏即可去掉或敲掉外露灌漿嘴。清理干凈已固化、溢漏出的灌漿液;(8)封口:用快干水泥對灌漿口進(jìn)行修補(bǔ)、封口處理;(9)表層防水:用水泥基滲透結(jié)晶涂刷施工完的表面(施工縫和沉降縫不涂水泥基滲透結(jié)晶)，再用聚氨酯類(高粘結(jié)性和高彈性)防水材料或丙烯酸類聚合物涂料將化學(xué)灌漿部分涂三遍(底涂、中涂、面涂)以作表面防水處理。

3.5 錯(cuò) 臺(tái)

對錯(cuò)臺(tái)大于2 cm的、高出的一側(cè)用小切割機(jī)和電鎬、打磨機(jī)鑿除，保持平順;對錯(cuò)臺(tái)低的一側(cè)鑿毛，根據(jù)錯(cuò)臺(tái)的大小情況確定鑿除和鑿毛的寬度，把表面清理干凈，保持干燥，涂刷環(huán)氧滲透性界面劑，用環(huán)氧類修補(bǔ)砂漿裝修，留伸縮縫。

對錯(cuò)臺(tái)小于2 cm的直接用打磨機(jī)打磨高出的一側(cè)，保持平順，鑿除小的崩邊崩塊，適當(dāng)用環(huán)氧膩?zhàn)有扪a(bǔ)，留伸縮縫。

3.6 底板找平層伸縮縫滲水

堵水方案:用電鎬和切割機(jī)把縫擴(kuò)大并切開，槽深4 cm，寬4 cm，把槽內(nèi)清理干凈，保持干燥，涂刷專用界面劑，用雙組份聚硫密封膏填塞封閉，再用丙烯酸涂刷表面3～4遍。聚硫和丙烯酸是高粘接力高彈性專用伸縮縫防水材料。若伸縮縫滲漏水，用拱墻裂縫的針孔法堵漏工藝處理。

排水方案:中心水溝兩側(cè)陰角用電鎬沿裂縫開槽，槽深8～10 cm，寬6～8 cm，清洗干凈，刷專用混凝土界面劑，再用專用的快速水泥基膠泥用抽管法封閉成無管空腔排水通道，通道的空隙為6分管大小，待其基本干燥后再用丙烯酸涂刷表面3～4遍，起防止震動(dòng)開裂和加強(qiáng)防水的效果。

4 結(jié)語

混凝土由于配合比、攪拌及運(yùn)輸、入倉方式、鋼筋綁扎、模板的安裝及鋪筑與振搗等因素影響，存在缺陷是普遍問題，普通混凝土的各種缺陷處理技術(shù)已系統(tǒng)、成熟，但高速鐵路隧道混凝土缺陷的處理一直隨著高鐵技術(shù)的發(fā)展而處于摸索狀態(tài)，我們通過京滬高速鐵路隧道混凝土缺陷處理的實(shí)踐，從缺陷的類型、缺陷所帶來的危害入手，總結(jié)出了一套較為系統(tǒng)的高速鐵路混凝土缺陷處理技術(shù)，為類似工程提供參考，具有一定的參考價(jià)值。